source: palm/trunk/SOURCE/diffusion_u.f90 @ 1215

Last change on this file since 1215 was 1132, checked in by raasch, 12 years ago

r1028 documented

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 24.4 KB
Line 
1 MODULE diffusion_u_mod
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!
23!
24! Former revisions:
25! -----------------
26! $Id: diffusion_u.f90 1132 2013-04-12 14:35:30Z kanani $
27!
28! 1128 2013-04-12 06:19:32Z raasch
29! loop index bounds in accelerator version replaced by i_left, i_right, j_south,
30! j_north
31!
32! 1036 2012-10-22 13:43:42Z raasch
33! code put under GPL (PALM 3.9)
34!
35! 1015 2012-09-27 09:23:24Z raasch
36! accelerator version (*_acc) added
37!
38! 1001 2012-09-13 14:08:46Z raasch
39! arrays comunicated by module instead of parameter list
40!
41! 978 2012-08-09 08:28:32Z fricke
42! outflow damping layer removed
43! kmym_x/_y and kmyp_x/_y change to kmym and kmyp
44!
45! 667 2010-12-23 12:06:00Z suehring/gryschka
46! nxl-1, nxr+1, nys-1, nyn+1 replaced by nxlg, nxrg, nysg, nyng
47!
48! 366 2009-08-25 08:06:27Z raasch
49! bc_ns replaced by bc_ns_cyc
50!
51! 106 2007-08-16 14:30:26Z raasch
52! Momentumflux at top (uswst) included as boundary condition,
53! i loop is starting from nxlu (needed for non-cyclic boundary conditions)
54!
55! 75 2007-03-22 09:54:05Z raasch
56! Wall functions now include diabatic conditions, call of routine wall_fluxes,
57! z0 removed from argument list, uxrp eliminated
58!
59! 20 2007-02-26 00:12:32Z raasch
60! Bugfix: ddzw dimensioned 1:nzt"+1"
61!
62! RCS Log replace by Id keyword, revision history cleaned up
63!
64! Revision 1.15  2006/02/23 10:35:35  raasch
65! nzb_2d replaced by nzb_u_outer in horizontal diffusion and by nzb_u_inner
66! or nzb_diff_u, respectively, in vertical diffusion,
67! wall functions added for north and south walls, +z0 in argument list,
68! terms containing w(k-1,..) are removed from the Prandtl-layer equation
69! because they cause errors at the edges of topography
70! WARNING: loops containing the MAX function are still not properly vectorized!
71!
72! Revision 1.1  1997/09/12 06:23:51  raasch
73! Initial revision
74!
75!
76! Description:
77! ------------
78! Diffusion term of the u-component
79! To do: additional damping (needed for non-cyclic bc) causes bad vectorization
80!        and slows down the speed on NEC about 5-10%
81!------------------------------------------------------------------------------!
82
83    USE wall_fluxes_mod
84
85    PRIVATE
86    PUBLIC diffusion_u, diffusion_u_acc
87
88    INTERFACE diffusion_u
89       MODULE PROCEDURE diffusion_u
90       MODULE PROCEDURE diffusion_u_ij
91    END INTERFACE diffusion_u
92
93    INTERFACE diffusion_u_acc
94       MODULE PROCEDURE diffusion_u_acc
95    END INTERFACE diffusion_u_acc
96
97 CONTAINS
98
99
100!------------------------------------------------------------------------------!
101! Call for all grid points
102!------------------------------------------------------------------------------!
103    SUBROUTINE diffusion_u
104
105       USE arrays_3d
106       USE control_parameters
107       USE grid_variables
108       USE indices
109
110       IMPLICIT NONE
111
112       INTEGER ::  i, j, k
113       REAL    ::  kmym, kmyp, kmzm, kmzp
114
115       REAL, DIMENSION(nzb:nzt+1,nys:nyn,nxl:nxr) ::  usvs
116
117!
118!--    First calculate horizontal momentum flux u'v' at vertical walls,
119!--    if neccessary
120       IF ( topography /= 'flat' )  THEN
121          CALL wall_fluxes( usvs, 1.0, 0.0, 0.0, 0.0, nzb_u_inner, &
122                            nzb_u_outer, wall_u )
123       ENDIF
124
125       DO  i = nxlu, nxr
126          DO  j = nys, nyn
127!
128!--          Compute horizontal diffusion
129             DO  k = nzb_u_outer(j,i)+1, nzt
130!
131!--             Interpolate eddy diffusivities on staggered gridpoints
132                kmyp = 0.25 * &
133                       ( km(k,j,i)+km(k,j+1,i)+km(k,j,i-1)+km(k,j+1,i-1) )
134                kmym = 0.25 * &
135                       ( km(k,j,i)+km(k,j-1,i)+km(k,j,i-1)+km(k,j-1,i-1) )
136
137                tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                    &
138                      & + 2.0 * (                                            &
139                      &           km(k,j,i)   * ( u(k,j,i+1) - u(k,j,i)   )  &
140                      &         - km(k,j,i-1) * ( u(k,j,i)   - u(k,j,i-1) )  &
141                      &         ) * ddx2                                     &
142                      & + ( kmyp * ( u(k,j+1,i) - u(k,j,i)     ) * ddy       &
143                      &   + kmyp * ( v(k,j+1,i) - v(k,j+1,i-1) ) * ddx       &
144                      &   - kmym * ( u(k,j,i) - u(k,j-1,i) ) * ddy           &
145                      &   - kmym * ( v(k,j,i) - v(k,j,i-1) ) * ddx           &
146                      &   ) * ddy
147             ENDDO
148
149!
150!--          Wall functions at the north and south walls, respectively
151             IF ( wall_u(j,i) /= 0.0 )  THEN
152
153                DO  k = nzb_u_inner(j,i)+1, nzb_u_outer(j,i)
154                   kmyp = 0.25 * &
155                          ( km(k,j,i)+km(k,j+1,i)+km(k,j,i-1)+km(k,j+1,i-1) )
156                   kmym = 0.25 * &
157                          ( km(k,j,i)+km(k,j-1,i)+km(k,j,i-1)+km(k,j-1,i-1) )
158
159                   tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                   &
160                                 + 2.0 * (                                     &
161                                       km(k,j,i)   * ( u(k,j,i+1) - u(k,j,i) ) &
162                                     - km(k,j,i-1) * ( u(k,j,i) - u(k,j,i-1) ) &
163                                         ) * ddx2                              &
164                                 + (   fyp(j,i) * (                            &
165                                  kmyp * ( u(k,j+1,i) - u(k,j,i)     ) * ddy   &
166                                + kmyp * ( v(k,j+1,i) - v(k,j+1,i-1) ) * ddx   &
167                                                  )                            &
168                                     - fym(j,i) * (                            &
169                                  kmym * ( u(k,j,i) - u(k,j-1,i) ) * ddy       &
170                                + kmym * ( v(k,j,i) - v(k,j,i-1) ) * ddx       &
171                                                  )                            &
172                                     + wall_u(j,i) * usvs(k,j,i)               &
173                                   ) * ddy
174                ENDDO
175             ENDIF
176
177!
178!--          Compute vertical diffusion. In case of simulating a Prandtl layer,
179!--          index k starts at nzb_u_inner+2.
180             DO  k = nzb_diff_u(j,i), nzt_diff
181!
182!--             Interpolate eddy diffusivities on staggered gridpoints
183                kmzp = 0.25 * &
184                       ( km(k,j,i)+km(k+1,j,i)+km(k,j,i-1)+km(k+1,j,i-1) )
185                kmzm = 0.25 * &
186                       ( km(k,j,i)+km(k-1,j,i)+km(k,j,i-1)+km(k-1,j,i-1) )
187
188                tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                    &
189                      & + ( kmzp * ( ( u(k+1,j,i) - u(k,j,i)   ) * ddzu(k+1) &
190                      &            + ( w(k,j,i)   - w(k,j,i-1) ) * ddx       &
191                      &            )                                         &
192                      &   - kmzm * ( ( u(k,j,i)   - u(k-1,j,i)   ) * ddzu(k) &
193                      &            + ( w(k-1,j,i) - w(k-1,j,i-1) ) * ddx     &
194                      &            )                                          &
195                      &   ) * ddzw(k)
196             ENDDO
197
198!
199!--          Vertical diffusion at the first grid point above the surface,
200!--          if the momentum flux at the bottom is given by the Prandtl law or
201!--          if it is prescribed by the user.
202!--          Difference quotient of the momentum flux is not formed over half
203!--          of the grid spacing (2.0*ddzw(k)) any more, since the comparison
204!--          with other (LES) modell showed that the values of the momentum
205!--          flux becomes too large in this case.
206!--          The term containing w(k-1,..) (see above equation) is removed here
207!--          because the vertical velocity is assumed to be zero at the surface.
208             IF ( use_surface_fluxes )  THEN
209                k = nzb_u_inner(j,i)+1
210!
211!--             Interpolate eddy diffusivities on staggered gridpoints
212                kmzp = 0.25 * &
213                      ( km(k,j,i)+km(k+1,j,i)+km(k,j,i-1)+km(k+1,j,i-1) )
214                kmzm = 0.25 * &
215                      ( km(k,j,i)+km(k-1,j,i)+km(k,j,i-1)+km(k-1,j,i-1) )
216
217                tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                    &
218                      & + ( kmzp * ( w(k,j,i)   - w(k,j,i-1)   ) * ddx       &
219                      &   ) * ddzw(k)                                        &
220                      & + ( kmzp * ( u(k+1,j,i) - u(k,j,i)     ) * ddzu(k+1) &
221                      &   + usws(j,i)                                        &
222                      &   ) * ddzw(k)
223             ENDIF
224
225!
226!--          Vertical diffusion at the first gridpoint below the top boundary,
227!--          if the momentum flux at the top is prescribed by the user
228             IF ( use_top_fluxes  .AND.  constant_top_momentumflux )  THEN
229                k = nzt
230!
231!--             Interpolate eddy diffusivities on staggered gridpoints
232                kmzp = 0.25 * &
233                       ( km(k,j,i)+km(k+1,j,i)+km(k,j,i-1)+km(k+1,j,i-1) )
234                kmzm = 0.25 * &
235                       ( km(k,j,i)+km(k-1,j,i)+km(k,j,i-1)+km(k-1,j,i-1) )
236
237                tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                    &
238                      & - ( kmzm * ( w(k-1,j,i) - w(k-1,j,i-1) ) * ddx       &
239                      &   ) * ddzw(k)                                        &
240                      & + ( -uswst(j,i)                                      &
241                      &   - kmzm * ( u(k,j,i)   - u(k-1,j,i)   ) * ddzu(k)   &
242                      &   ) * ddzw(k)
243             ENDIF
244
245          ENDDO
246       ENDDO
247
248    END SUBROUTINE diffusion_u
249
250
251!------------------------------------------------------------------------------!
252! Call for all grid points - accelerator version
253!------------------------------------------------------------------------------!
254    SUBROUTINE diffusion_u_acc
255
256       USE arrays_3d
257       USE control_parameters
258       USE grid_variables
259       USE indices
260
261       IMPLICIT NONE
262
263       INTEGER ::  i, j, k
264       REAL    ::  kmym, kmyp, kmzm, kmzp
265
266       !$acc declare create ( usvs )
267       REAL, DIMENSION(nzb:nzt+1,nys:nyn,nxl:nxr) ::  usvs
268
269!
270!--    First calculate horizontal momentum flux u'v' at vertical walls,
271!--    if neccessary
272       IF ( topography /= 'flat' )  THEN
273          CALL wall_fluxes_acc( usvs, 1.0, 0.0, 0.0, 0.0, nzb_u_inner, &
274                                nzb_u_outer, wall_u )
275       ENDIF
276
277       !$acc kernels present ( u, v, w, km, tend, usws, uswst )   &
278       !$acc         present ( ddzu, ddzw, fym, fyp, wall_u )           &
279       !$acc         present ( nzb_u_inner, nzb_u_outer, nzb_diff_u )
280       !$acc loop
281       DO  i = i_left, i_right
282          DO  j = j_south, j_north
283!
284!--          Compute horizontal diffusion
285             !$acc loop vector(32)
286             DO  k = 1, nzt
287                IF ( k > nzb_u_outer(j,i) )  THEN
288!
289!--                Interpolate eddy diffusivities on staggered gridpoints
290                   kmyp = 0.25 * &
291                          ( km(k,j,i)+km(k,j+1,i)+km(k,j,i-1)+km(k,j+1,i-1) )
292                   kmym = 0.25 * &
293                          ( km(k,j,i)+km(k,j-1,i)+km(k,j,i-1)+km(k,j-1,i-1) )
294
295                   tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                   &
296                         & + 2.0 * (                                           &
297                         &           km(k,j,i)   * ( u(k,j,i+1) - u(k,j,i)   ) &
298                         &         - km(k,j,i-1) * ( u(k,j,i)   - u(k,j,i-1) ) &
299                         &         ) * ddx2                                    &
300                         & + ( kmyp * ( u(k,j+1,i) - u(k,j,i)     ) * ddy      &
301                         &   + kmyp * ( v(k,j+1,i) - v(k,j+1,i-1) ) * ddx      &
302                         &   - kmym * ( u(k,j,i) - u(k,j-1,i) ) * ddy          &
303                         &   - kmym * ( v(k,j,i) - v(k,j,i-1) ) * ddx          &
304                         &   ) * ddy
305                ENDIF
306             ENDDO
307
308!
309!--          Wall functions at the north and south walls, respectively
310             !$acc loop vector(32)
311             DO  k = 1, nzt
312                IF( k > nzb_u_inner(j,i)  .AND.  k <= nzb_u_outer(j,i)  .AND. &
313                    wall_u(j,i) /= 0.0 )  THEN
314
315                   kmyp = 0.25 * &
316                          ( km(k,j,i)+km(k,j+1,i)+km(k,j,i-1)+km(k,j+1,i-1) )
317                   kmym = 0.25 * &
318                          ( km(k,j,i)+km(k,j-1,i)+km(k,j,i-1)+km(k,j-1,i-1) )
319
320                   tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                   &
321                                 + 2.0 * (                                     &
322                                       km(k,j,i)   * ( u(k,j,i+1) - u(k,j,i) ) &
323                                     - km(k,j,i-1) * ( u(k,j,i) - u(k,j,i-1) ) &
324                                         ) * ddx2                              &
325                                 + (   fyp(j,i) * (                            &
326                                  kmyp * ( u(k,j+1,i) - u(k,j,i)     ) * ddy   &
327                                + kmyp * ( v(k,j+1,i) - v(k,j+1,i-1) ) * ddx   &
328                                                  )                            &
329                                     - fym(j,i) * (                            &
330                                  kmym * ( u(k,j,i) - u(k,j-1,i) ) * ddy       &
331                                + kmym * ( v(k,j,i) - v(k,j,i-1) ) * ddx       &
332                                                  )                            &
333                                     + wall_u(j,i) * usvs(k,j,i)               &
334                                   ) * ddy
335                ENDIF
336             ENDDO
337
338!
339!--          Compute vertical diffusion. In case of simulating a Prandtl layer,
340!--          index k starts at nzb_u_inner+2.
341             !$acc loop vector(32)
342             DO  k = 1, nzt_diff
343                IF ( k >= nzb_diff_u(j,i) )  THEN
344!
345!--                Interpolate eddy diffusivities on staggered gridpoints
346                   kmzp = 0.25 * &
347                          ( km(k,j,i)+km(k+1,j,i)+km(k,j,i-1)+km(k+1,j,i-1) )
348                   kmzm = 0.25 * &
349                          ( km(k,j,i)+km(k-1,j,i)+km(k,j,i-1)+km(k-1,j,i-1) )
350
351                   tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                   &
352                         & + ( kmzp * ( ( u(k+1,j,i) - u(k,j,i)   ) * ddzu(k+1)&
353                         &            + ( w(k,j,i)   - w(k,j,i-1) ) * ddx      &
354                         &            )                                        &
355                         &   - kmzm * ( ( u(k,j,i)   - u(k-1,j,i)   ) * ddzu(k)&
356                         &            + ( w(k-1,j,i) - w(k-1,j,i-1) ) * ddx    &
357                         &            )                                        &
358                         &   ) * ddzw(k)
359                ENDIF
360             ENDDO
361
362          ENDDO
363       ENDDO
364
365!
366!--    Vertical diffusion at the first grid point above the surface,
367!--    if the momentum flux at the bottom is given by the Prandtl law or
368!--    if it is prescribed by the user.
369!--    Difference quotient of the momentum flux is not formed over half
370!--    of the grid spacing (2.0*ddzw(k)) any more, since the comparison
371!--    with other (LES) modell showed that the values of the momentum
372!--    flux becomes too large in this case.
373!--    The term containing w(k-1,..) (see above equation) is removed here
374!--    because the vertical velocity is assumed to be zero at the surface.
375       IF ( use_surface_fluxes )  THEN
376
377          !$acc loop
378          DO  i = i_left, i_right
379             !$acc loop vector(32)
380             DO  j = j_south, j_north
381         
382                k = nzb_u_inner(j,i)+1
383!
384!--             Interpolate eddy diffusivities on staggered gridpoints
385                kmzp = 0.25 * &
386                      ( km(k,j,i)+km(k+1,j,i)+km(k,j,i-1)+km(k+1,j,i-1) )
387                kmzm = 0.25 * &
388                      ( km(k,j,i)+km(k-1,j,i)+km(k,j,i-1)+km(k-1,j,i-1) )
389
390                tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                    &
391                      & + ( kmzp * ( w(k,j,i)   - w(k,j,i-1)   ) * ddx       &
392                      &   ) * ddzw(k)                                        &
393                      & + ( kmzp * ( u(k+1,j,i) - u(k,j,i)     ) * ddzu(k+1) &
394                      &   + usws(j,i)                                        &
395                      &   ) * ddzw(k)
396             ENDDO
397          ENDDO
398
399       ENDIF
400
401!
402!--    Vertical diffusion at the first gridpoint below the top boundary,
403!--    if the momentum flux at the top is prescribed by the user
404       IF ( use_top_fluxes  .AND.  constant_top_momentumflux )  THEN
405
406          k = nzt
407
408          !$acc loop
409          DO  i = i_left, i_right
410             !$acc loop vector(32)
411             DO  j = j_south, j_north
412
413!
414!--             Interpolate eddy diffusivities on staggered gridpoints
415                kmzp = 0.25 * &
416                       ( km(k,j,i)+km(k+1,j,i)+km(k,j,i-1)+km(k+1,j,i-1) )
417                kmzm = 0.25 * &
418                       ( km(k,j,i)+km(k-1,j,i)+km(k,j,i-1)+km(k-1,j,i-1) )
419
420                tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                    &
421                      & - ( kmzm * ( w(k-1,j,i) - w(k-1,j,i-1) ) * ddx       &
422                      &   ) * ddzw(k)                                        &
423                      & + ( -uswst(j,i)                                      &
424                      &   - kmzm * ( u(k,j,i)   - u(k-1,j,i)   ) * ddzu(k)   &
425                      &   ) * ddzw(k)
426             ENDDO
427          ENDDO
428
429       ENDIF
430       !$acc end kernels
431
432    END SUBROUTINE diffusion_u_acc
433
434
435!------------------------------------------------------------------------------!
436! Call for grid point i,j
437!------------------------------------------------------------------------------!
438    SUBROUTINE diffusion_u_ij( i, j )
439
440       USE arrays_3d
441       USE control_parameters
442       USE grid_variables
443       USE indices
444
445       IMPLICIT NONE
446
447       INTEGER ::  i, j, k
448       REAL    ::  kmym, kmyp, kmzm, kmzp
449
450       REAL, DIMENSION(nzb:nzt+1) ::  usvs
451
452!
453!--    Compute horizontal diffusion
454       DO  k = nzb_u_outer(j,i)+1, nzt
455!
456!--       Interpolate eddy diffusivities on staggered gridpoints
457          kmyp = 0.25 * ( km(k,j,i)+km(k,j+1,i)+km(k,j,i-1)+km(k,j+1,i-1) )
458          kmym = 0.25 * ( km(k,j,i)+km(k,j-1,i)+km(k,j,i-1)+km(k,j-1,i-1) )
459
460          tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                          &
461                      & + 2.0 * (                                            &
462                      &           km(k,j,i)   * ( u(k,j,i+1) - u(k,j,i)   )  &
463                      &         - km(k,j,i-1) * ( u(k,j,i)   - u(k,j,i-1) )  &
464                      &         ) * ddx2                                     &
465                      & + ( kmyp * ( u(k,j+1,i) - u(k,j,i)     ) * ddy       &
466                      &   + kmyp * ( v(k,j+1,i) - v(k,j+1,i-1) ) * ddx       &
467                      &   - kmym * ( u(k,j,i) - u(k,j-1,i) ) * ddy           &
468                      &   - kmym * ( v(k,j,i) - v(k,j,i-1) ) * ddx           &
469                      &   ) * ddy
470       ENDDO
471
472!
473!--    Wall functions at the north and south walls, respectively
474       IF ( wall_u(j,i) .NE. 0.0 )  THEN
475
476!
477!--       Calculate the horizontal momentum flux u'v'
478          CALL wall_fluxes( i, j, nzb_u_inner(j,i)+1, nzb_u_outer(j,i),  &
479                            usvs, 1.0, 0.0, 0.0, 0.0 )
480
481          DO  k = nzb_u_inner(j,i)+1, nzb_u_outer(j,i)
482             kmyp = 0.25 * ( km(k,j,i)+km(k,j+1,i)+km(k,j,i-1)+km(k,j+1,i-1) )
483             kmym = 0.25 * ( km(k,j,i)+km(k,j-1,i)+km(k,j,i-1)+km(k,j-1,i-1) )
484
485             tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                         &
486                                 + 2.0 * (                                     &
487                                       km(k,j,i)   * ( u(k,j,i+1) - u(k,j,i) ) &
488                                     - km(k,j,i-1) * ( u(k,j,i) - u(k,j,i-1) ) &
489                                         ) * ddx2                              &
490                                 + (   fyp(j,i) * (                            &
491                                  kmyp * ( u(k,j+1,i) - u(k,j,i)     ) * ddy   &
492                                + kmyp * ( v(k,j+1,i) - v(k,j+1,i-1) ) * ddx   &
493                                                  )                            &
494                                     - fym(j,i) * (                            &
495                                  kmym * ( u(k,j,i) - u(k,j-1,i) ) * ddy       &
496                                + kmym * ( v(k,j,i) - v(k,j,i-1) ) * ddx       &
497                                                  )                            &
498                                     + wall_u(j,i) * usvs(k)                   &
499                                   ) * ddy
500          ENDDO
501       ENDIF
502
503!
504!--    Compute vertical diffusion. In case of simulating a Prandtl layer,
505!--    index k starts at nzb_u_inner+2.
506       DO  k = nzb_diff_u(j,i), nzt_diff
507!
508!--       Interpolate eddy diffusivities on staggered gridpoints
509          kmzp = 0.25 * ( km(k,j,i)+km(k+1,j,i)+km(k,j,i-1)+km(k+1,j,i-1) )
510          kmzm = 0.25 * ( km(k,j,i)+km(k-1,j,i)+km(k,j,i-1)+km(k-1,j,i-1) )
511
512          tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                          &
513                      & + ( kmzp * ( ( u(k+1,j,i) - u(k,j,i)   ) * ddzu(k+1) &
514                      &            + ( w(k,j,i)   - w(k,j,i-1) ) * ddx       &
515                      &            )                                         &
516                      &   - kmzm * ( ( u(k,j,i)   - u(k-1,j,i)   ) * ddzu(k) &
517                      &            + ( w(k-1,j,i) - w(k-1,j,i-1) ) * ddx     &
518                      &            )                                         &
519                      &   ) * ddzw(k)
520       ENDDO
521
522!
523!--    Vertical diffusion at the first grid point above the surface, if the
524!--    momentum flux at the bottom is given by the Prandtl law or if it is
525!--    prescribed by the user.
526!--    Difference quotient of the momentum flux is not formed over half of
527!--    the grid spacing (2.0*ddzw(k)) any more, since the comparison with
528!--    other (LES) modell showed that the values of the momentum flux becomes
529!--    too large in this case.
530!--    The term containing w(k-1,..) (see above equation) is removed here
531!--    because the vertical velocity is assumed to be zero at the surface.
532       IF ( use_surface_fluxes )  THEN
533          k = nzb_u_inner(j,i)+1
534!
535!--       Interpolate eddy diffusivities on staggered gridpoints
536          kmzp = 0.25 * ( km(k,j,i)+km(k+1,j,i)+km(k,j,i-1)+km(k+1,j,i-1) )
537          kmzm = 0.25 * ( km(k,j,i)+km(k-1,j,i)+km(k,j,i-1)+km(k-1,j,i-1) )
538
539          tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                          &
540                      & + ( kmzp * ( w(k,j,i)   - w(k,j,i-1)   ) * ddx       &
541                      &   ) * ddzw(k)                                        &
542                      & + ( kmzp * ( u(k+1,j,i) - u(k,j,i)     ) * ddzu(k+1) &
543                      &   + usws(j,i)                                        &
544                      &   ) * ddzw(k)
545       ENDIF
546
547!
548!--    Vertical diffusion at the first gridpoint below the top boundary,
549!--    if the momentum flux at the top is prescribed by the user
550       IF ( use_top_fluxes  .AND.  constant_top_momentumflux )  THEN
551          k = nzt
552!
553!--       Interpolate eddy diffusivities on staggered gridpoints
554          kmzp = 0.25 * &
555                 ( km(k,j,i)+km(k+1,j,i)+km(k,j,i-1)+km(k+1,j,i-1) )
556          kmzm = 0.25 * &
557                 ( km(k,j,i)+km(k-1,j,i)+km(k,j,i-1)+km(k-1,j,i-1) )
558
559          tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                          &
560                      & - ( kmzm * ( w(k-1,j,i) - w(k-1,j,i-1) ) * ddx       &
561                      &   ) * ddzw(k)                                        &
562                      & + ( -uswst(j,i)                                      &
563                      &   - kmzm * ( u(k,j,i)   - u(k-1,j,i)   ) * ddzu(k)   &
564                      &   ) * ddzw(k)
565       ENDIF
566
567    END SUBROUTINE diffusion_u_ij
568
569 END MODULE diffusion_u_mod
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.