source: palm/trunk/SOURCE/coriolis.f90 @ 4360

Last change on this file since 4360 was 4360, checked in by suehring, 16 months ago

Bugfix in output of time-averaged plant-canopy quanities; Output of plant-canopy data only where tall canopy is defined; land-surface model: fix wrong location strings; tests: update urban test case; all source code files: copyright update

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 11.6 KB
Line 
1!> @file coriolis.f90
2!------------------------------------------------------------------------------!
3! This file is part of the PALM model system.
4!
5! PALM is free software: you can redistribute it and/or modify it under the
6! terms of the GNU General Public License as published by the Free Software
7! Foundation, either version 3 of the License, or (at your option) any later
8! version.
9!
10! PALM is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT ANY
11! WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR
12! A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License for more details.
13!
14! You should have received a copy of the GNU General Public License along with
15! PALM. If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
16!
17! Copyright 1997-2020 Leibniz Universitaet Hannover
18!------------------------------------------------------------------------------!
19!
20! Current revisions:
21! -----------------
22!
23!
24! Former revisions:
25! -----------------
26! $Id: coriolis.f90 4360 2020-01-07 11:25:50Z suehring $
27! Introduction of wall_flags_total_0, which currently sets bits based on static
28! topography information used in wall_flags_static_0
29!
30! 4329 2019-12-10 15:46:36Z motisi
31! Renamed wall_flags_0 to wall_flags_static_0
32!
33! 4196 2019-08-29 11:02:06Z gronemeier
34! Consider rotation of model domain
35!
36! 4182 2019-08-22 15:20:23Z scharf
37! Corrected "Former revisions" section
38!
39! 3655 2019-01-07 16:51:22Z knoop
40! OpenACC port for SPEC
41!
42! Revision 1.1  1997/08/29 08:57:38  raasch
43! Initial revision
44!
45!
46! Description:
47! ------------
48!> Computation of all Coriolis terms in the equations of motion.
49!>
50!> @note In this routine the topography is masked, even though this
51!>       is again done in prognostic_equations. However, omitting the masking
52!>       here lead to slightly different results. Reason unknown.
53!------------------------------------------------------------------------------!
54 MODULE coriolis_mod
55 
56
57    PRIVATE
58    PUBLIC coriolis
59
60    INTERFACE coriolis
61       MODULE PROCEDURE coriolis
62       MODULE PROCEDURE coriolis_ij
63    END INTERFACE coriolis
64
65 CONTAINS
66
67
68!------------------------------------------------------------------------------!
69! Description:
70! ------------
71!> Call for all grid points
72!------------------------------------------------------------------------------!
73    SUBROUTINE coriolis( component )
74
75       USE arrays_3d,                                                          &
76           ONLY:  tend, u, ug, v, vg, w
77
78       USE basic_constants_and_equations_mod,                                  &
79           ONLY:  pi
80
81       USE control_parameters,                                                 &
82           ONLY:  f, fs, message_string, rotation_angle
83           
84       USE indices,                                                            &
85           ONLY:  nxl, nxlu, nxr, nyn, nys, nysv, nzb, nzt,                    &
86                  wall_flags_total_0
87                   
88       USE kinds
89
90       IMPLICIT NONE
91
92       INTEGER(iwp) ::  component      !< component of momentum equation
93       INTEGER(iwp) ::  i              !< running index x direction
94       INTEGER(iwp) ::  j              !< running index y direction
95       INTEGER(iwp) ::  k              !< running index z direction
96
97       REAL(wp)     ::  cos_rot_angle  !< cosine of model rotation angle
98       REAL(wp)     ::  flag           !< flag to mask topography
99       REAL(wp)     ::  sin_rot_angle  !< sine of model rotation angle
100
101!
102!--    Precalculate cosine and sine of rotation angle
103       cos_rot_angle = COS( rotation_angle * pi / 180.0_wp )
104       sin_rot_angle = SIN( rotation_angle * pi / 180.0_wp )
105
106!
107!--    Compute Coriolis terms for the three velocity components
108       SELECT CASE ( component )
109
110!
111!--       u-component
112          CASE ( 1 )
113             !$ACC PARALLEL LOOP COLLAPSE(3) PRIVATE(i, j, k, flag) &
114             !$ACC PRESENT(wall_flags_total_0) &
115             !$ACC PRESENT(v, w, vg) &
116             !$ACC PRESENT(tend)
117             DO  i = nxlu, nxr
118                DO  j = nys, nyn
119                   DO  k = nzb+1, nzt
120!
121!--                   Predetermine flag to mask topography
122                      flag = MERGE( 1.0_wp, 0.0_wp, BTEST( wall_flags_total_0(k,j,i), 1 ) )
123
124                      tend(k,j,i) = tend(k,j,i) + flag *                                           &
125                            ( f                                                                    &
126                              * ( 0.25_wp * ( v(k,j,i-1) + v(k,j,i) + v(k,j+1,i-1) + v(k,j+1,i) )  &
127                                - vg(k) )                                                          &
128                            - fs * cos_rot_angle                                                   &
129                              * 0.25_wp * ( w(k-1,j,i-1) + w(k-1,j,i) + w(k,j,i-1) + w(k,j,i) )    &
130                            )
131                   ENDDO
132                ENDDO
133             ENDDO
134
135!
136!--       v-component
137          CASE ( 2 )
138             !$ACC PARALLEL LOOP COLLAPSE(3) PRIVATE(i, j, k, flag) &
139             !$ACC PRESENT(wall_flags_total_0) &
140             !$ACC PRESENT(u, w, ug) &
141             !$ACC PRESENT(tend)
142             DO  i = nxl, nxr
143                DO  j = nysv, nyn
144                   DO  k = nzb+1, nzt
145!
146!--                   Predetermine flag to mask topography
147                      flag = MERGE( 1.0_wp, 0.0_wp, BTEST( wall_flags_total_0(k,j,i), 2 ) )
148
149                      tend(k,j,i) = tend(k,j,i) - flag *                                           &
150                            ( f                                                                    &
151                              * ( 0.25_wp * ( u(k,j-1,i) + u(k,j,i) + u(k,j-1,i+1) + u(k,j,i+1) )  &
152                                - ug(k) )                                                          &
153                            + fs * sin_rot_angle                                                   &
154                              * 0.25_wp * ( w(k,j,i) + w(k-1,j,i) + w(k,j-1,i) + w(k-1,j-1,i) )    &
155                            )
156                   ENDDO
157                ENDDO
158             ENDDO
159
160!
161!--       w-component
162          CASE ( 3 )
163             !$ACC PARALLEL LOOP COLLAPSE(3) PRIVATE(i, j, k, flag) &
164             !$ACC PRESENT(wall_flags_total_0) &
165             !$ACC PRESENT(u, v) &
166             !$ACC PRESENT(tend)
167             DO  i = nxl, nxr
168                DO  j = nys, nyn
169                   DO  k = nzb+1, nzt
170!
171!--                   Predetermine flag to mask topography
172                      flag = MERGE( 1.0_wp, 0.0_wp, BTEST( wall_flags_total_0(k,j,i), 3 ) )
173
174                      tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                                 &
175                                  + fs * 0.25_wp * flag                                         &
176                                    * ( cos_rot_angle                                           &
177                                        * ( u(k,j,i) + u(k+1,j,i) + u(k,j,i+1) + u(k+1,j,i+1) ) &
178                                      + sin_rot_angle                                           &
179                                        * ( v(k,j,i) + v(k+1,j,i) + v(k,j+1,i) + v(k+1,j+1,i) ) &
180                                      )
181                   ENDDO
182                ENDDO
183             ENDDO
184
185          CASE DEFAULT
186
187             WRITE( message_string, * ) ' wrong component: ', component
188             CALL message( 'coriolis', 'PA0173', 1, 2, 0, 6, 0 )
189
190       END SELECT
191
192    END SUBROUTINE coriolis
193
194
195!------------------------------------------------------------------------------!
196! Description:
197! ------------
198!> Call for grid point i,j
199!------------------------------------------------------------------------------!
200    SUBROUTINE coriolis_ij( i, j, component )
201
202       USE arrays_3d,                                                          &
203           ONLY:  tend, u, ug, v, vg, w
204
205       USE basic_constants_and_equations_mod,                                  &
206           ONLY:  pi
207
208       USE control_parameters,                                                 &
209           ONLY:  f, fs, message_string, rotation_angle
210           
211       USE indices,                                                            &
212           ONLY:  nzb, nzt, wall_flags_total_0
213           
214       USE kinds
215
216       IMPLICIT NONE
217
218       INTEGER(iwp) ::  component  !< component of momentum equation
219       INTEGER(iwp) ::  i          !< running index x direction
220       INTEGER(iwp) ::  j          !< running index y direction
221       INTEGER(iwp) ::  k          !< running index z direction
222
223       REAL(wp)     ::  cos_rot_angle  !< cosine of model rotation angle
224       REAL(wp)     ::  flag           !< flag to mask topography
225       REAL(wp)     ::  sin_rot_angle  !< sine of model rotation angle
226
227!
228!--    Precalculate cosine and sine of rotation angle
229       cos_rot_angle = COS( rotation_angle * pi / 180.0_wp )
230       sin_rot_angle = SIN( rotation_angle * pi / 180.0_wp )
231
232!
233!--    Compute Coriolis terms for the three velocity components
234       SELECT CASE ( component )
235
236!
237!--       u-component
238          CASE ( 1 )
239             DO  k = nzb+1, nzt
240!
241!--             Predetermine flag to mask topography
242                flag = MERGE( 1.0_wp, 0.0_wp, BTEST( wall_flags_total_0(k,j,i), 1 ) )
243
244                tend(k,j,i) = tend(k,j,i) + flag *                                                 &
245                            ( f                                                                    &
246                              * ( 0.25_wp * ( v(k,j,i-1) + v(k,j,i) + v(k,j+1,i-1) + v(k,j+1,i) )  &
247                                - vg(k) )                                                          &
248                            - fs * cos_rot_angle                                                   &
249                              * 0.25_wp * ( w(k-1,j,i-1) + w(k-1,j,i) + w(k,j,i-1) + w(k,j,i) )    &
250                            )
251             ENDDO
252
253!
254!--       v-component
255          CASE ( 2 )
256             DO  k = nzb+1, nzt
257!
258!--             Predetermine flag to mask topography
259                flag = MERGE( 1.0_wp, 0.0_wp, BTEST( wall_flags_total_0(k,j,i), 2 ) )
260
261                tend(k,j,i) = tend(k,j,i) - flag *                                                 &
262                            ( f                                                                    &
263                              * ( 0.25_wp * ( u(k,j-1,i) + u(k,j,i) + u(k,j-1,i+1) + u(k,j,i+1) )  &
264                                - ug(k) )                                                          &
265                            + fs * sin_rot_angle                                                   &
266                              * 0.25_wp * ( w(k,j,i) + w(k-1,j,i) + w(k,j-1,i) + w(k-1,j-1,i) )    &
267                            )
268             ENDDO
269
270!
271!--       w-component
272          CASE ( 3 )
273             DO  k = nzb+1, nzt
274!
275!--             Predetermine flag to mask topography
276                flag = MERGE( 1.0_wp, 0.0_wp, BTEST( wall_flags_total_0(k,j,i), 3 ) )
277
278                tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                                 &
279                            + fs * 0.25_wp * flag                                         &
280                              * ( cos_rot_angle                                           &
281                                  * ( u(k,j,i) + u(k+1,j,i) + u(k,j,i+1) + u(k+1,j,i+1) ) &
282                                + sin_rot_angle                                           &
283                                  * ( v(k,j,i) + v(k+1,j,i) + v(k,j+1,i) + v(k+1,j+1,i) ) &
284                                )
285             ENDDO
286
287          CASE DEFAULT
288
289             WRITE( message_string, * ) ' wrong component: ', component
290             CALL message( 'coriolis', 'PA0173', 1, 2, 0, 6, 0 )
291
292       END SELECT
293
294    END SUBROUTINE coriolis_ij
295
296 END MODULE coriolis_mod
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.