source: palm/trunk/SOURCE/data_output_3d.f90 @ 1076

Last change on this file since 1076 was 1076, checked in by hoffmann, 11 years ago

bugfixes in data_output_2d and data_output_3d

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 20.7 KB
Line 
1 SUBROUTINE data_output_3d( av )
2
3!--------------------------------------------------------------------------------!
4! This file is part of PALM.
5!
6! PALM is free software: you can redistribute it and/or modify it under the terms
7! of the GNU General Public License as published by the Free Software Foundation,
8! either version 3 of the License, or (at your option) any later 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 1997-2012  Leibniz University Hannover
18!--------------------------------------------------------------------------------!
19!
20! Current revisions:
21! -----------------
22! Bugfix in output of ql
23!
24! Former revisions:
25! -----------------
26! $Id: data_output_3d.f90 1076 2012-12-05 08:30:18Z hoffmann $
27!
28! 1053 2012-11-13 17:11:03Z hoffmann
29! +nr, qr, prr, qc and averaged quantities
30!
31! 1036 2012-10-22 13:43:42Z raasch
32! code put under GPL (PALM 3.9)
33!
34! 1031 2012-10-19 14:35:30Z raasch
35! netCDF4 without parallel file support implemented
36!
37! 1007 2012-09-19 14:30:36Z franke
38! Bugfix: missing calculation of ql_vp added
39!
40! 790 2011-11-29 03:11:20Z raasch
41! bugfix: calculation of 'pr' must depend on the particle weighting factor,
42! nzt+1 replaced by nz_do3d for 'pr'
43!
44! 771 2011-10-27 10:56:21Z heinze
45! +lpt
46!
47! 759 2011-09-15 13:58:31Z raasch
48! Splitting of parallel I/O
49!
50! 727 2011-04-20 20:05:25Z suehring
51! Exchange ghost layers also for p_av.
52!
53! 725 2011-04-11 09:37:01Z suehring
54! Exchange ghost layers for p regardless of used pressure solver (except SOR).
55!
56! 691 2011-03-04 08:45:30Z maronga
57! Replaced simulated_time by time_since_reference_point
58!
59! 673 2011-01-18 16:19:48Z suehring
60! When using Multigrid or SOR solver an additional CALL exchange_horiz is
61! is needed for pressure output.
62!
63! 667 2010-12-23 12:06:00Z suehring/gryschka
64! nxl-1, nxr+1, nys-1, nyn+1 replaced by nxlg, nxrg, nysg, nyng in loops and
65! allocation of arrays.  Calls of exchange_horiz are modified.
66! Skip-value skip_do_avs changed to a dynamic adaption of ghost points.
67!
68! 646 2010-12-15 13:03:52Z raasch
69! bugfix: missing define statements for netcdf added
70!
71! 493 2010-03-01 08:30:24Z raasch
72! netCDF4 support (parallel output)
73!
74! 355 2009-07-17 01:03:01Z letzel
75! simulated_time in netCDF output replaced by time_since_reference_point.
76! Output of netCDF messages with aid of message handling routine.
77! Output of messages replaced by message handling routine.
78! Bugfix: to_be_resorted => s_av for time-averaged scalars
79!
80! 96 2007-06-04 08:07:41Z raasch
81! Output of density and salinity
82!
83! 75 2007-03-22 09:54:05Z raasch
84! 2nd+3rd argument removed from exchange horiz
85!
86! RCS Log replace by Id keyword, revision history cleaned up
87!
88! Revision 1.3  2006/06/02 15:18:59  raasch
89! +argument "found", -argument grid in call of routine user_data_output_3d
90!
91! Revision 1.2  2006/02/23 10:23:07  raasch
92! Former subroutine plot_3d renamed data_output_3d, pl.. renamed do..,
93! .._anz renamed .._n,
94! output extended to (almost) all quantities, output of user-defined quantities
95!
96! Revision 1.1  1997/09/03 06:29:36  raasch
97! Initial revision
98!
99!
100! Description:
101! ------------
102! Output of the 3D-arrays in netCDF and/or AVS format.
103!------------------------------------------------------------------------------!
104
105    USE array_kind
106    USE arrays_3d
107    USE averaging
108    USE cloud_parameters
109    USE control_parameters
110    USE cpulog
111    USE indices
112    USE interfaces
113    USE netcdf_control
114    USE particle_attributes
115    USE pegrid
116
117    IMPLICIT NONE
118
119    CHARACTER (LEN=9) ::  simulated_time_mod
120
121    INTEGER           ::  av, i, if, j, k, n, pos, prec, psi
122
123    LOGICAL           ::  found, resorted
124
125    REAL              ::  mean_r, s_r3, s_r4
126
127    REAL(spk), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE  ::  local_pf
128
129    REAL, DIMENSION(:,:,:), POINTER ::  to_be_resorted
130
131!
132!-- Return, if nothing to output
133    IF ( do3d_no(av) == 0 )  RETURN
134
135    CALL cpu_log (log_point(14),'data_output_3d','start')
136
137!
138!-- Open output file.
139!-- Also creates coordinate and fld-file for AVS.
140!-- For classic or 64bit netCDF output or output of other (old) data formats,
141!-- for a run on more than one PE, each PE opens its own file and
142!-- writes the data of its subdomain in binary format (regardless of the format
143!-- the user has requested). After the run, these files are combined to one
144!-- file by combine_plot_fields in the format requested by the user (netcdf
145!-- and/or avs).
146!-- For netCDF4/HDF5 output, data is written in parallel into one file.
147    IF ( netcdf_output )  THEN
148       IF ( netcdf_data_format < 5 )  THEN
149          CALL check_open( 30 )
150          IF ( myid == 0 )  CALL check_open( 106+av*10 )
151       ELSE
152          CALL check_open( 106+av*10 )
153       ENDIF
154    ELSE
155       IF ( avs_output  .OR.  ( numprocs > 1 ) )  CALL check_open( 30 )
156    ENDIF
157
158!
159!-- Allocate a temporary array with the desired output dimensions.
160    ALLOCATE( local_pf(nxlg:nxrg,nysg:nyng,nzb:nz_do3d) )
161
162!
163!-- Update the netCDF time axis
164#if defined( __netcdf )
165    IF ( myid == 0  .OR.  netcdf_data_format > 4 )  THEN
166       do3d_time_count(av) = do3d_time_count(av) + 1
167       IF ( netcdf_output )  THEN
168          nc_stat = NF90_PUT_VAR( id_set_3d(av), id_var_time_3d(av), &
169                                  (/ time_since_reference_point /),  &
170                                  start = (/ do3d_time_count(av) /), &
171                                  count = (/ 1 /) )
172          CALL handle_netcdf_error( 'data_output_3d', 376 )
173       ENDIF
174    ENDIF
175#endif
176
177!
178!-- Loop over all variables to be written.
179    if = 1
180
181    DO  WHILE ( do3d(av,if)(1:1) /= ' ' )
182!
183!--    Set the precision for data compression.
184       IF ( do3d_compress )  THEN
185          DO  i = 1, 100
186             IF ( plot_3d_precision(i)%variable == do3d(av,if) )  THEN
187                prec = plot_3d_precision(i)%precision
188                EXIT
189             ENDIF
190          ENDDO
191       ENDIF
192
193!
194!--    Store the array chosen on the temporary array.
195       resorted = .FALSE.
196       SELECT CASE ( TRIM( do3d(av,if) ) )
197
198          CASE ( 'e' )
199             IF ( av == 0 )  THEN
200                to_be_resorted => e
201             ELSE
202                to_be_resorted => e_av
203             ENDIF
204
205          CASE ( 'lpt' )
206             IF ( av == 0 )  THEN
207                to_be_resorted => pt
208             ELSE
209                to_be_resorted => lpt_av
210             ENDIF
211
212          CASE ( 'nr' )
213             IF ( av == 0 )  THEN
214                to_be_resorted => nr
215             ELSE
216                to_be_resorted => nr_av
217             ENDIF
218
219          CASE ( 'p' )
220             IF ( av == 0 )  THEN
221                IF ( psolver /= 'sor' )  CALL exchange_horiz( p, nbgp )
222                to_be_resorted => p
223             ELSE
224                IF ( psolver /= 'sor' )  CALL exchange_horiz( p_av, nbgp )
225                to_be_resorted => p_av
226             ENDIF
227
228          CASE ( 'pc' )  ! particle concentration (requires ghostpoint exchange)
229             IF ( av == 0 )  THEN
230                tend = prt_count
231                CALL exchange_horiz( tend, nbgp )
232                DO  i = nxlg, nxrg
233                   DO  j = nysg, nyng
234                      DO  k = nzb, nz_do3d
235                         local_pf(i,j,k) = tend(k,j,i)
236                      ENDDO
237                   ENDDO
238                ENDDO
239                resorted = .TRUE.
240             ELSE
241                CALL exchange_horiz( pc_av, nbgp )
242                to_be_resorted => pc_av
243             ENDIF
244
245          CASE ( 'pr' )  ! mean particle radius
246             IF ( av == 0 )  THEN
247                DO  i = nxl, nxr
248                   DO  j = nys, nyn
249                      DO  k = nzb, nz_do3d
250                         psi = prt_start_index(k,j,i)
251                         s_r3 = 0.0
252                         s_r4 = 0.0
253                         DO  n = psi, psi+prt_count(k,j,i)-1
254                         s_r3 = s_r3 + particles(n)%radius**3 * &
255                                       particles(n)%weight_factor
256                         s_r4 = s_r4 + particles(n)%radius**4 * &
257                                       particles(n)%weight_factor
258                         ENDDO
259                         IF ( s_r3 /= 0.0 )  THEN
260                            mean_r = s_r4 / s_r3
261                         ELSE
262                            mean_r = 0.0
263                         ENDIF
264                         tend(k,j,i) = mean_r
265                      ENDDO
266                   ENDDO
267                ENDDO
268                CALL exchange_horiz( tend, nbgp )
269                DO  i = nxlg, nxrg
270                   DO  j = nysg, nyng
271                      DO  k = nzb, nz_do3d
272                         local_pf(i,j,k) = tend(k,j,i)
273                      ENDDO
274                   ENDDO
275                ENDDO
276                resorted = .TRUE.
277             ELSE
278                CALL exchange_horiz( pr_av, nbgp )
279                to_be_resorted => pr_av
280             ENDIF
281
282          CASE ( 'prr' )
283             IF ( av == 0 )  THEN
284                CALL exchange_horiz( prr, nbgp )
285                DO  i = nxlg, nxrg
286                   DO  j = nysg, nyng
287                      DO  k = nzb, nzt+1
288                         local_pf(i,j,k) = prr(k,j,i)
289                      ENDDO
290                   ENDDO
291                ENDDO
292             ELSE
293                CALL exchange_horiz( prr_av, nbgp )
294                DO  i = nxlg, nxrg
295                   DO  j = nysg, nyng
296                      DO  k = nzb, nzt+1
297                         local_pf(i,j,k) = prr_av(k,j,i)
298                      ENDDO
299                   ENDDO
300                ENDDO
301             ENDIF
302             resorted = .TRUE.
303
304          CASE ( 'pt' )
305             IF ( av == 0 )  THEN
306                IF ( .NOT. cloud_physics ) THEN
307                   to_be_resorted => pt
308                ELSE
309                   DO  i = nxlg, nxrg
310                      DO  j = nysg, nyng
311                         DO  k = nzb, nz_do3d
312                            local_pf(i,j,k) = pt(k,j,i) + l_d_cp *    &
313                                                          pt_d_t(k) * &
314                                                          ql(k,j,i)
315                         ENDDO
316                      ENDDO
317                   ENDDO
318                   resorted = .TRUE.
319                ENDIF
320             ELSE
321                to_be_resorted => pt_av
322             ENDIF
323
324          CASE ( 'q' )
325             IF ( av == 0 )  THEN
326                to_be_resorted => q
327             ELSE
328                to_be_resorted => q_av
329             ENDIF
330
331          CASE ( 'qc' )
332             IF ( av == 0 )  THEN
333                to_be_resorted => ql
334             ELSE
335                to_be_resorted => ql_av
336             ENDIF
337
338          CASE ( 'ql' )
339             IF ( av == 0 )  THEN
340                IF ( cloud_physics  .AND.  icloud_scheme == 0 )  THEN
341                   DO  i = nxlg, nxrg
342                      DO  j = nysg, nyng
343                         DO  k = nzb, nz_do3d
344                            local_pf(i,j,k) = ql(k,j,i) + qr(k,j,i)
345                         ENDDO
346                      ENDDO
347                   ENDDO
348                   resorted = .TRUE.
349                ELSE
350                   to_be_resorted => ql
351                ENDIF
352             ELSE
353                IF ( cloud_physics  .AND.  icloud_scheme == 0 )  THEN
354                   DO  i = nxlg, nxrg
355                      DO  j = nysg, nyng
356                         DO  k = nzb, nz_do3d
357                            local_pf(i,j,k) = ql_av(k,j,i) + qr_av(k,j,i)
358                         ENDDO
359                      ENDDO
360                   ENDDO
361                   resorted = .TRUE.
362                ELSE
363                   to_be_resorted => ql_av
364                ENDIF
365             ENDIF
366
367          CASE ( 'ql_c' )
368             IF ( av == 0 )  THEN
369                to_be_resorted => ql_c
370             ELSE
371                to_be_resorted => ql_c_av
372             ENDIF
373
374          CASE ( 'ql_v' )
375             IF ( av == 0 )  THEN
376                to_be_resorted => ql_v
377             ELSE
378                to_be_resorted => ql_v_av
379             ENDIF
380
381          CASE ( 'ql_vp' )
382             IF ( av == 0 )  THEN
383                DO  i = nxl, nxr
384                   DO  j = nys, nyn
385                      DO  k = nzb, nz_do3d
386                         psi = prt_start_index(k,j,i)
387                         DO  n = psi, psi+prt_count(k,j,i)-1
388                            tend(k,j,i) = tend(k,j,i) + &
389                                          particles(n)%weight_factor / &
390                                          prt_count(k,j,i)
391                         ENDDO
392                      ENDDO
393                   ENDDO
394                ENDDO
395                CALL exchange_horiz( tend, nbgp )
396                DO  i = nxlg, nxrg
397                   DO  j = nysg, nyng
398                      DO  k = nzb, nz_do3d
399                         local_pf(i,j,k) = tend(k,j,i)
400                      ENDDO
401                   ENDDO
402                ENDDO
403                resorted = .TRUE.
404             ELSE
405                CALL exchange_horiz( ql_vp_av, nbgp )
406                to_be_resorted => ql_vp_av
407             ENDIF
408
409          CASE ( 'qr' )
410             IF ( av == 0 )  THEN
411                to_be_resorted => qr
412             ELSE
413                to_be_resorted => qr_av
414             ENDIF
415
416          CASE ( 'qv' )
417             IF ( av == 0 )  THEN
418                DO  i = nxlg, nxrg
419                   DO  j = nysg, nyng
420                      DO  k = nzb, nz_do3d
421                         local_pf(i,j,k) = q(k,j,i) - ql(k,j,i)
422                      ENDDO
423                   ENDDO
424                ENDDO
425                resorted = .TRUE.
426             ELSE
427                to_be_resorted => qv_av
428             ENDIF
429
430          CASE ( 'rho' )
431             IF ( av == 0 )  THEN
432                to_be_resorted => rho
433             ELSE
434                to_be_resorted => rho_av
435             ENDIF
436
437          CASE ( 's' )
438             IF ( av == 0 )  THEN
439                to_be_resorted => q
440             ELSE
441                to_be_resorted => s_av
442             ENDIF
443
444          CASE ( 'sa' )
445             IF ( av == 0 )  THEN
446                to_be_resorted => sa
447             ELSE
448                to_be_resorted => sa_av
449             ENDIF
450
451          CASE ( 'u' )
452             IF ( av == 0 )  THEN
453                to_be_resorted => u
454             ELSE
455                to_be_resorted => u_av
456             ENDIF
457
458          CASE ( 'v' )
459             IF ( av == 0 )  THEN
460                to_be_resorted => v
461             ELSE
462                to_be_resorted => v_av
463             ENDIF
464
465          CASE ( 'vpt' )
466             IF ( av == 0 )  THEN
467                to_be_resorted => vpt
468             ELSE
469                to_be_resorted => vpt_av
470             ENDIF
471
472          CASE ( 'w' )
473             IF ( av == 0 )  THEN
474                to_be_resorted => w
475             ELSE
476                to_be_resorted => w_av
477             ENDIF
478
479          CASE DEFAULT
480!
481!--          User defined quantity
482             CALL user_data_output_3d( av, do3d(av,if), found, local_pf, &
483                                       nz_do3d )
484             resorted = .TRUE.
485
486             IF ( .NOT. found )  THEN
487                message_string =  'no output available for: ' //   &
488                                  TRIM( do3d(av,if) )
489                CALL message( 'data_output_3d', 'PA0182', 0, 0, 0, 6, 0 )
490             ENDIF
491
492       END SELECT
493
494!
495!--    Resort the array to be output, if not done above
496       IF ( .NOT. resorted )  THEN
497          DO  i = nxlg, nxrg
498             DO  j = nysg, nyng
499                DO  k = nzb, nz_do3d
500                   local_pf(i,j,k) = to_be_resorted(k,j,i)
501                ENDDO
502             ENDDO
503          ENDDO
504       ENDIF
505
506!
507!--    Output of the volume data information for the AVS-FLD-file.
508       do3d_avs_n = do3d_avs_n + 1
509       IF ( myid == 0  .AND.  avs_output )  THEN
510!
511!--       AVS-labels must not contain any colons. Hence they must be removed
512!--       from the time character string.
513          simulated_time_mod = simulated_time_chr
514          DO  WHILE ( SCAN( simulated_time_mod, ':' ) /= 0 )
515             pos = SCAN( simulated_time_mod, ':' )
516             simulated_time_mod(pos:pos) = '/'
517          ENDDO
518
519          IF ( av == 0 )  THEN
520             WRITE ( 33, 3300 )  do3d_avs_n, TRIM( avs_data_file ), &
521                                 skip_do_avs, TRIM( do3d(av,if) ), &
522                                 TRIM( simulated_time_mod )
523          ELSE
524             WRITE ( 33, 3300 )  do3d_avs_n, TRIM( avs_data_file ), &
525                                 skip_do_avs, TRIM( do3d(av,if) ) // &
526                                 ' averaged', TRIM( simulated_time_mod )
527          ENDIF
528!
529!--       Determine the Skip-value for the next array. Record end and start
530!--       require 4 byte each.
531          skip_do_avs = skip_do_avs + ( ( ( nx+2*nbgp ) * ( ny+2*nbgp ) * &
532                                          ( nz_do3d+1 ) ) * 4 + 8 )
533       ENDIF
534
535!
536!--    Output of the 3D-array. (compressed/uncompressed)
537       IF ( do3d_compress )  THEN
538!
539!--       Compression, output of compression information on FLD-file and output
540!--       of compressed data.
541          CALL write_compressed( local_pf, 30, 33, myid, nxl, nxr, nyn, nys, &
542                                 nzb, nz_do3d, prec, nbgp )
543       ELSE
544!
545!--       Uncompressed output.
546#if defined( __parallel )
547          IF ( netcdf_output )  THEN
548             IF ( netcdf_data_format < 5 )  THEN
549!
550!--             Non-parallel netCDF output. Data is output in parallel in
551!--             FORTRAN binary format here, and later collected into one file by
552!--             combine_plot_fields
553                IF ( myid == 0 )  THEN
554                   WRITE ( 30 )  time_since_reference_point,                   &
555                                 do3d_time_count(av), av
556                ENDIF
557                DO  i = 0, io_blocks-1
558                   IF ( i == io_group )  THEN
559                      WRITE ( 30 )  nxlg, nxrg, nysg, nyng, nzb, nz_do3d
560                      WRITE ( 30 )  local_pf
561                   ENDIF
562#if defined( __parallel )
563                   CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
564#endif
565                ENDDO
566
567             ELSE
568#if defined( __netcdf )
569!
570!--             Parallel output in netCDF4/HDF5 format.
571!--             Do not output redundant ghost point data except for the
572!--             boundaries of the total domain.
573                IF ( nxr == nx  .AND.  nyn /= ny )  THEN
574                   nc_stat = NF90_PUT_VAR( id_set_3d(av), id_var_do3d(av,if), &
575                                  local_pf(nxl:nxrg,nys:nyn,nzb:nz_do3d),    &
576                      start = (/ nxl+1, nys+1, nzb+1, do3d_time_count(av) /), &
577                      count = (/ nxr-nxl+1+nbgp, nyn-nys+1, nz_do3d-nzb+1, 1 /) )
578                ELSEIF ( nxr /= nx  .AND.  nyn == ny )  THEN
579                   nc_stat = NF90_PUT_VAR( id_set_3d(av), id_var_do3d(av,if), &
580                                  local_pf(nxl:nxr,nys:nyng,nzb:nz_do3d),    &
581                      start = (/ nxl+1, nys+1, nzb+1, do3d_time_count(av) /), &
582                      count = (/ nxr-nxl+1, nyn-nys+1+nbgp, nz_do3d-nzb+1, 1 /) )
583                ELSEIF ( nxr == nx  .AND.  nyn == ny )  THEN
584                   nc_stat = NF90_PUT_VAR( id_set_3d(av), id_var_do3d(av,if), &
585                                  local_pf(nxl:nxrg,nys:nyng,nzb:nz_do3d),  &
586                      start = (/ nxl+1, nys+1, nzb+1, do3d_time_count(av) /), &
587                      count = (/ nxr-nxl+1+nbgp, nyn-nys+1+nbgp, nz_do3d-nzb+1, 1 /) )
588                ELSE
589                   nc_stat = NF90_PUT_VAR( id_set_3d(av), id_var_do3d(av,if), &
590                                  local_pf(nxl:nxr,nys:nyn,nzb:nz_do3d),      &
591                      start = (/ nxl+1, nys+1, nzb+1, do3d_time_count(av) /), &
592                      count = (/ nxr-nxl+1, nyn-nys+1, nz_do3d-nzb+1, 1 /) )
593                ENDIF
594                CALL handle_netcdf_error( 'data_output_3d', 386 )
595#endif
596             ENDIF
597          ENDIF
598#else
599          IF ( avs_output )  THEN
600             WRITE ( 30 )  local_pf(nxl:nxr+1,nys:nyn+1,:)
601          ENDIF
602#if defined( __netcdf )
603          IF ( netcdf_output )  THEN
604
605             nc_stat = NF90_PUT_VAR( id_set_3d(av), id_var_do3d(av,if),    &
606                               local_pf(nxl:nxr+1,nys:nyn+1,nzb:nz_do3d),  &
607                               start = (/ 1, 1, 1, do3d_time_count(av) /), &
608                               count = (/ nx+2, ny+2, nz_do3d-nzb+1, 1 /) )
609             CALL handle_netcdf_error( 'data_output_3d', 446 )
610
611          ENDIF
612#endif
613#endif
614       ENDIF
615
616       if = if + 1
617
618    ENDDO
619
620!
621!-- Deallocate temporary array.
622    DEALLOCATE( local_pf )
623
624
625    CALL cpu_log (log_point(14),'data_output_3d','stop','nobarrier')
626
627!
628!-- Formats.
6293300 FORMAT ('variable ',I4,'  file=',A,'  filetype=unformatted  skip=',I12/ &
630             'label = ',A,A)
631
632 END SUBROUTINE data_output_3d
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.