source: palm/trunk/SOURCE/diffusion_u.f90 @ 1037

Last change on this file since 1037 was 1037, checked in by raasch, 9 years ago

last commit documented

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 24.3 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 1037 2012-10-22 14:10:22Z raasch $
27!
28! 1036 2012-10-22 13:43:42Z raasch
29! code put under GPL (PALM 3.9)
30!
31! 1015 2012-09-27 09:23:24Z raasch
32! accelerator version (*_acc) added
33!
34! 1001 2012-09-13 14:08:46Z raasch
35! arrays comunicated by module instead of parameter list
36!
37! 978 2012-08-09 08:28:32Z fricke
38! outflow damping layer removed
39! kmym_x/_y and kmyp_x/_y change to kmym and kmyp
40!
41! 667 2010-12-23 12:06:00Z suehring/gryschka
42! nxl-1, nxr+1, nys-1, nyn+1 replaced by nxlg, nxrg, nysg, nyng
43!
44! 366 2009-08-25 08:06:27Z raasch
45! bc_ns replaced by bc_ns_cyc
46!
47! 106 2007-08-16 14:30:26Z raasch
48! Momentumflux at top (uswst) included as boundary condition,
49! i loop is starting from nxlu (needed for non-cyclic boundary conditions)
50!
51! 75 2007-03-22 09:54:05Z raasch
52! Wall functions now include diabatic conditions, call of routine wall_fluxes,
53! z0 removed from argument list, uxrp eliminated
54!
55! 20 2007-02-26 00:12:32Z raasch
56! Bugfix: ddzw dimensioned 1:nzt"+1"
57!
58! RCS Log replace by Id keyword, revision history cleaned up
59!
60! Revision 1.15  2006/02/23 10:35:35  raasch
61! nzb_2d replaced by nzb_u_outer in horizontal diffusion and by nzb_u_inner
62! or nzb_diff_u, respectively, in vertical diffusion,
63! wall functions added for north and south walls, +z0 in argument list,
64! terms containing w(k-1,..) are removed from the Prandtl-layer equation
65! because they cause errors at the edges of topography
66! WARNING: loops containing the MAX function are still not properly vectorized!
67!
68! Revision 1.1  1997/09/12 06:23:51  raasch
69! Initial revision
70!
71!
72! Description:
73! ------------
74! Diffusion term of the u-component
75! To do: additional damping (needed for non-cyclic bc) causes bad vectorization
76!        and slows down the speed on NEC about 5-10%
77!------------------------------------------------------------------------------!
78
79    USE wall_fluxes_mod
80
81    PRIVATE
82    PUBLIC diffusion_u, diffusion_u_acc
83
84    INTERFACE diffusion_u
85       MODULE PROCEDURE diffusion_u
86       MODULE PROCEDURE diffusion_u_ij
87    END INTERFACE diffusion_u
88
89    INTERFACE diffusion_u_acc
90       MODULE PROCEDURE diffusion_u_acc
91    END INTERFACE diffusion_u_acc
92
93 CONTAINS
94
95
96!------------------------------------------------------------------------------!
97! Call for all grid points
98!------------------------------------------------------------------------------!
99    SUBROUTINE diffusion_u
100
101       USE arrays_3d
102       USE control_parameters
103       USE grid_variables
104       USE indices
105
106       IMPLICIT NONE
107
108       INTEGER ::  i, j, k
109       REAL    ::  kmym, kmyp, kmzm, kmzp
110
111       REAL, DIMENSION(nzb:nzt+1,nys:nyn,nxl:nxr) ::  usvs
112
113!
114!--    First calculate horizontal momentum flux u'v' at vertical walls,
115!--    if neccessary
116       IF ( topography /= 'flat' )  THEN
117          CALL wall_fluxes( usvs, 1.0, 0.0, 0.0, 0.0, nzb_u_inner, &
118                            nzb_u_outer, wall_u )
119       ENDIF
120
121       DO  i = nxlu, nxr
122          DO  j = nys, nyn
123!
124!--          Compute horizontal diffusion
125             DO  k = nzb_u_outer(j,i)+1, nzt
126!
127!--             Interpolate eddy diffusivities on staggered gridpoints
128                kmyp = 0.25 * &
129                       ( km(k,j,i)+km(k,j+1,i)+km(k,j,i-1)+km(k,j+1,i-1) )
130                kmym = 0.25 * &
131                       ( km(k,j,i)+km(k,j-1,i)+km(k,j,i-1)+km(k,j-1,i-1) )
132
133                tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                    &
134                      & + 2.0 * (                                            &
135                      &           km(k,j,i)   * ( u(k,j,i+1) - u(k,j,i)   )  &
136                      &         - km(k,j,i-1) * ( u(k,j,i)   - u(k,j,i-1) )  &
137                      &         ) * ddx2                                     &
138                      & + ( kmyp * ( u(k,j+1,i) - u(k,j,i)     ) * ddy       &
139                      &   + kmyp * ( v(k,j+1,i) - v(k,j+1,i-1) ) * ddx       &
140                      &   - kmym * ( u(k,j,i) - u(k,j-1,i) ) * ddy           &
141                      &   - kmym * ( v(k,j,i) - v(k,j,i-1) ) * ddx           &
142                      &   ) * ddy
143             ENDDO
144
145!
146!--          Wall functions at the north and south walls, respectively
147             IF ( wall_u(j,i) /= 0.0 )  THEN
148
149                DO  k = nzb_u_inner(j,i)+1, nzb_u_outer(j,i)
150                   kmyp = 0.25 * &
151                          ( km(k,j,i)+km(k,j+1,i)+km(k,j,i-1)+km(k,j+1,i-1) )
152                   kmym = 0.25 * &
153                          ( km(k,j,i)+km(k,j-1,i)+km(k,j,i-1)+km(k,j-1,i-1) )
154
155                   tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                   &
156                                 + 2.0 * (                                     &
157                                       km(k,j,i)   * ( u(k,j,i+1) - u(k,j,i) ) &
158                                     - km(k,j,i-1) * ( u(k,j,i) - u(k,j,i-1) ) &
159                                         ) * ddx2                              &
160                                 + (   fyp(j,i) * (                            &
161                                  kmyp * ( u(k,j+1,i) - u(k,j,i)     ) * ddy   &
162                                + kmyp * ( v(k,j+1,i) - v(k,j+1,i-1) ) * ddx   &
163                                                  )                            &
164                                     - fym(j,i) * (                            &
165                                  kmym * ( u(k,j,i) - u(k,j-1,i) ) * ddy       &
166                                + kmym * ( v(k,j,i) - v(k,j,i-1) ) * ddx       &
167                                                  )                            &
168                                     + wall_u(j,i) * usvs(k,j,i)               &
169                                   ) * ddy
170                ENDDO
171             ENDIF
172
173!
174!--          Compute vertical diffusion. In case of simulating a Prandtl layer,
175!--          index k starts at nzb_u_inner+2.
176             DO  k = nzb_diff_u(j,i), nzt_diff
177!
178!--             Interpolate eddy diffusivities on staggered gridpoints
179                kmzp = 0.25 * &
180                       ( km(k,j,i)+km(k+1,j,i)+km(k,j,i-1)+km(k+1,j,i-1) )
181                kmzm = 0.25 * &
182                       ( km(k,j,i)+km(k-1,j,i)+km(k,j,i-1)+km(k-1,j,i-1) )
183
184                tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                    &
185                      & + ( kmzp * ( ( u(k+1,j,i) - u(k,j,i)   ) * ddzu(k+1) &
186                      &            + ( w(k,j,i)   - w(k,j,i-1) ) * ddx       &
187                      &            )                                         &
188                      &   - kmzm * ( ( u(k,j,i)   - u(k-1,j,i)   ) * ddzu(k) &
189                      &            + ( w(k-1,j,i) - w(k-1,j,i-1) ) * ddx     &
190                      &            )                                          &
191                      &   ) * ddzw(k)
192             ENDDO
193
194!
195!--          Vertical diffusion at the first grid point above the surface,
196!--          if the momentum flux at the bottom is given by the Prandtl law or
197!--          if it is prescribed by the user.
198!--          Difference quotient of the momentum flux is not formed over half
199!--          of the grid spacing (2.0*ddzw(k)) any more, since the comparison
200!--          with other (LES) modell showed that the values of the momentum
201!--          flux becomes too large in this case.
202!--          The term containing w(k-1,..) (see above equation) is removed here
203!--          because the vertical velocity is assumed to be zero at the surface.
204             IF ( use_surface_fluxes )  THEN
205                k = nzb_u_inner(j,i)+1
206!
207!--             Interpolate eddy diffusivities on staggered gridpoints
208                kmzp = 0.25 * &
209                      ( km(k,j,i)+km(k+1,j,i)+km(k,j,i-1)+km(k+1,j,i-1) )
210                kmzm = 0.25 * &
211                      ( km(k,j,i)+km(k-1,j,i)+km(k,j,i-1)+km(k-1,j,i-1) )
212
213                tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                    &
214                      & + ( kmzp * ( w(k,j,i)   - w(k,j,i-1)   ) * ddx       &
215                      &   ) * ddzw(k)                                        &
216                      & + ( kmzp * ( u(k+1,j,i) - u(k,j,i)     ) * ddzu(k+1) &
217                      &   + usws(j,i)                                        &
218                      &   ) * ddzw(k)
219             ENDIF
220
221!
222!--          Vertical diffusion at the first gridpoint below the top boundary,
223!--          if the momentum flux at the top is prescribed by the user
224             IF ( use_top_fluxes  .AND.  constant_top_momentumflux )  THEN
225                k = nzt
226!
227!--             Interpolate eddy diffusivities on staggered gridpoints
228                kmzp = 0.25 * &
229                       ( km(k,j,i)+km(k+1,j,i)+km(k,j,i-1)+km(k+1,j,i-1) )
230                kmzm = 0.25 * &
231                       ( km(k,j,i)+km(k-1,j,i)+km(k,j,i-1)+km(k-1,j,i-1) )
232
233                tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                    &
234                      & - ( kmzm * ( w(k-1,j,i) - w(k-1,j,i-1) ) * ddx       &
235                      &   ) * ddzw(k)                                        &
236                      & + ( -uswst(j,i)                                      &
237                      &   - kmzm * ( u(k,j,i)   - u(k-1,j,i)   ) * ddzu(k)   &
238                      &   ) * ddzw(k)
239             ENDIF
240
241          ENDDO
242       ENDDO
243
244    END SUBROUTINE diffusion_u
245
246
247!------------------------------------------------------------------------------!
248! Call for all grid points - accelerator version
249!------------------------------------------------------------------------------!
250    SUBROUTINE diffusion_u_acc
251
252       USE arrays_3d
253       USE control_parameters
254       USE grid_variables
255       USE indices
256
257       IMPLICIT NONE
258
259       INTEGER ::  i, j, k
260       REAL    ::  kmym, kmyp, kmzm, kmzp
261
262       !$acc declare create ( usvs )
263       REAL, DIMENSION(nzb:nzt+1,nys:nyn,nxl:nxr) ::  usvs
264
265!
266!--    First calculate horizontal momentum flux u'v' at vertical walls,
267!--    if neccessary
268       IF ( topography /= 'flat' )  THEN
269          CALL wall_fluxes_acc( usvs, 1.0, 0.0, 0.0, 0.0, nzb_u_inner, &
270                                nzb_u_outer, wall_u )
271       ENDIF
272
273       !$acc kernels present ( u, v, w, km, tend, usws, uswst )   &
274       !$acc         present ( ddzu, ddzw, fym, fyp, wall_u )           &
275       !$acc         present ( nzb_u_inner, nzb_u_outer, nzb_diff_u )
276       !$acc loop
277       DO  i = nxlu, nxr
278          DO  j = nys, nyn
279!
280!--          Compute horizontal diffusion
281             !$acc loop vector(32)
282             DO  k = 1, nzt
283                IF ( k > nzb_u_outer(j,i) )  THEN
284!
285!--                Interpolate eddy diffusivities on staggered gridpoints
286                   kmyp = 0.25 * &
287                          ( km(k,j,i)+km(k,j+1,i)+km(k,j,i-1)+km(k,j+1,i-1) )
288                   kmym = 0.25 * &
289                          ( km(k,j,i)+km(k,j-1,i)+km(k,j,i-1)+km(k,j-1,i-1) )
290
291                   tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                   &
292                         & + 2.0 * (                                           &
293                         &           km(k,j,i)   * ( u(k,j,i+1) - u(k,j,i)   ) &
294                         &         - km(k,j,i-1) * ( u(k,j,i)   - u(k,j,i-1) ) &
295                         &         ) * ddx2                                    &
296                         & + ( kmyp * ( u(k,j+1,i) - u(k,j,i)     ) * ddy      &
297                         &   + kmyp * ( v(k,j+1,i) - v(k,j+1,i-1) ) * ddx      &
298                         &   - kmym * ( u(k,j,i) - u(k,j-1,i) ) * ddy          &
299                         &   - kmym * ( v(k,j,i) - v(k,j,i-1) ) * ddx          &
300                         &   ) * ddy
301                ENDIF
302             ENDDO
303
304!
305!--          Wall functions at the north and south walls, respectively
306             !$acc loop vector(32)
307             DO  k = 1, nzt
308                IF( k > nzb_u_inner(j,i)  .AND.  k <= nzb_u_outer(j,i)  .AND. &
309                    wall_u(j,i) /= 0.0 )  THEN
310
311                   kmyp = 0.25 * &
312                          ( km(k,j,i)+km(k,j+1,i)+km(k,j,i-1)+km(k,j+1,i-1) )
313                   kmym = 0.25 * &
314                          ( km(k,j,i)+km(k,j-1,i)+km(k,j,i-1)+km(k,j-1,i-1) )
315
316                   tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                   &
317                                 + 2.0 * (                                     &
318                                       km(k,j,i)   * ( u(k,j,i+1) - u(k,j,i) ) &
319                                     - km(k,j,i-1) * ( u(k,j,i) - u(k,j,i-1) ) &
320                                         ) * ddx2                              &
321                                 + (   fyp(j,i) * (                            &
322                                  kmyp * ( u(k,j+1,i) - u(k,j,i)     ) * ddy   &
323                                + kmyp * ( v(k,j+1,i) - v(k,j+1,i-1) ) * ddx   &
324                                                  )                            &
325                                     - fym(j,i) * (                            &
326                                  kmym * ( u(k,j,i) - u(k,j-1,i) ) * ddy       &
327                                + kmym * ( v(k,j,i) - v(k,j,i-1) ) * ddx       &
328                                                  )                            &
329                                     + wall_u(j,i) * usvs(k,j,i)               &
330                                   ) * ddy
331                ENDIF
332             ENDDO
333
334!
335!--          Compute vertical diffusion. In case of simulating a Prandtl layer,
336!--          index k starts at nzb_u_inner+2.
337             !$acc loop vector(32)
338             DO  k = 1, nzt_diff
339                IF ( k >= nzb_diff_u(j,i) )  THEN
340!
341!--                Interpolate eddy diffusivities on staggered gridpoints
342                   kmzp = 0.25 * &
343                          ( km(k,j,i)+km(k+1,j,i)+km(k,j,i-1)+km(k+1,j,i-1) )
344                   kmzm = 0.25 * &
345                          ( km(k,j,i)+km(k-1,j,i)+km(k,j,i-1)+km(k-1,j,i-1) )
346
347                   tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                   &
348                         & + ( kmzp * ( ( u(k+1,j,i) - u(k,j,i)   ) * ddzu(k+1)&
349                         &            + ( w(k,j,i)   - w(k,j,i-1) ) * ddx      &
350                         &            )                                        &
351                         &   - kmzm * ( ( u(k,j,i)   - u(k-1,j,i)   ) * ddzu(k)&
352                         &            + ( w(k-1,j,i) - w(k-1,j,i-1) ) * ddx    &
353                         &            )                                        &
354                         &   ) * ddzw(k)
355                ENDIF
356             ENDDO
357
358          ENDDO
359       ENDDO
360
361!
362!--    Vertical diffusion at the first grid point above the surface,
363!--    if the momentum flux at the bottom is given by the Prandtl law or
364!--    if it is prescribed by the user.
365!--    Difference quotient of the momentum flux is not formed over half
366!--    of the grid spacing (2.0*ddzw(k)) any more, since the comparison
367!--    with other (LES) modell showed that the values of the momentum
368!--    flux becomes too large in this case.
369!--    The term containing w(k-1,..) (see above equation) is removed here
370!--    because the vertical velocity is assumed to be zero at the surface.
371       IF ( use_surface_fluxes )  THEN
372
373          !$acc loop
374          DO  i = nxlu, nxr
375             !$acc loop vector(32)
376             DO  j = nys, nyn
377         
378                k = nzb_u_inner(j,i)+1
379!
380!--             Interpolate eddy diffusivities on staggered gridpoints
381                kmzp = 0.25 * &
382                      ( km(k,j,i)+km(k+1,j,i)+km(k,j,i-1)+km(k+1,j,i-1) )
383                kmzm = 0.25 * &
384                      ( km(k,j,i)+km(k-1,j,i)+km(k,j,i-1)+km(k-1,j,i-1) )
385
386                tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                    &
387                      & + ( kmzp * ( w(k,j,i)   - w(k,j,i-1)   ) * ddx       &
388                      &   ) * ddzw(k)                                        &
389                      & + ( kmzp * ( u(k+1,j,i) - u(k,j,i)     ) * ddzu(k+1) &
390                      &   + usws(j,i)                                        &
391                      &   ) * ddzw(k)
392             ENDDO
393          ENDDO
394
395       ENDIF
396
397!
398!--    Vertical diffusion at the first gridpoint below the top boundary,
399!--    if the momentum flux at the top is prescribed by the user
400       IF ( use_top_fluxes  .AND.  constant_top_momentumflux )  THEN
401
402          k = nzt
403
404          !$acc loop
405          DO  i = nxlu, nxr
406             !$acc loop vector(32)
407             DO  j = nys, nyn
408
409!
410!--             Interpolate eddy diffusivities on staggered gridpoints
411                kmzp = 0.25 * &
412                       ( km(k,j,i)+km(k+1,j,i)+km(k,j,i-1)+km(k+1,j,i-1) )
413                kmzm = 0.25 * &
414                       ( km(k,j,i)+km(k-1,j,i)+km(k,j,i-1)+km(k-1,j,i-1) )
415
416                tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                    &
417                      & - ( kmzm * ( w(k-1,j,i) - w(k-1,j,i-1) ) * ddx       &
418                      &   ) * ddzw(k)                                        &
419                      & + ( -uswst(j,i)                                      &
420                      &   - kmzm * ( u(k,j,i)   - u(k-1,j,i)   ) * ddzu(k)   &
421                      &   ) * ddzw(k)
422             ENDDO
423          ENDDO
424
425       ENDIF
426       !$acc end kernels
427
428    END SUBROUTINE diffusion_u_acc
429
430
431!------------------------------------------------------------------------------!
432! Call for grid point i,j
433!------------------------------------------------------------------------------!
434    SUBROUTINE diffusion_u_ij( i, j )
435
436       USE arrays_3d
437       USE control_parameters
438       USE grid_variables
439       USE indices
440
441       IMPLICIT NONE
442
443       INTEGER ::  i, j, k
444       REAL    ::  kmym, kmyp, kmzm, kmzp
445
446       REAL, DIMENSION(nzb:nzt+1) ::  usvs
447
448!
449!--    Compute horizontal diffusion
450       DO  k = nzb_u_outer(j,i)+1, nzt
451!
452!--       Interpolate eddy diffusivities on staggered gridpoints
453          kmyp = 0.25 * ( km(k,j,i)+km(k,j+1,i)+km(k,j,i-1)+km(k,j+1,i-1) )
454          kmym = 0.25 * ( km(k,j,i)+km(k,j-1,i)+km(k,j,i-1)+km(k,j-1,i-1) )
455
456          tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                          &
457                      & + 2.0 * (                                            &
458                      &           km(k,j,i)   * ( u(k,j,i+1) - u(k,j,i)   )  &
459                      &         - km(k,j,i-1) * ( u(k,j,i)   - u(k,j,i-1) )  &
460                      &         ) * ddx2                                     &
461                      & + ( kmyp * ( u(k,j+1,i) - u(k,j,i)     ) * ddy       &
462                      &   + kmyp * ( v(k,j+1,i) - v(k,j+1,i-1) ) * ddx       &
463                      &   - kmym * ( u(k,j,i) - u(k,j-1,i) ) * ddy           &
464                      &   - kmym * ( v(k,j,i) - v(k,j,i-1) ) * ddx           &
465                      &   ) * ddy
466       ENDDO
467
468!
469!--    Wall functions at the north and south walls, respectively
470       IF ( wall_u(j,i) .NE. 0.0 )  THEN
471
472!
473!--       Calculate the horizontal momentum flux u'v'
474          CALL wall_fluxes( i, j, nzb_u_inner(j,i)+1, nzb_u_outer(j,i),  &
475                            usvs, 1.0, 0.0, 0.0, 0.0 )
476
477          DO  k = nzb_u_inner(j,i)+1, nzb_u_outer(j,i)
478             kmyp = 0.25 * ( km(k,j,i)+km(k,j+1,i)+km(k,j,i-1)+km(k,j+1,i-1) )
479             kmym = 0.25 * ( km(k,j,i)+km(k,j-1,i)+km(k,j,i-1)+km(k,j-1,i-1) )
480
481             tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                         &
482                                 + 2.0 * (                                     &
483                                       km(k,j,i)   * ( u(k,j,i+1) - u(k,j,i) ) &
484                                     - km(k,j,i-1) * ( u(k,j,i) - u(k,j,i-1) ) &
485                                         ) * ddx2                              &
486                                 + (   fyp(j,i) * (                            &
487                                  kmyp * ( u(k,j+1,i) - u(k,j,i)     ) * ddy   &
488                                + kmyp * ( v(k,j+1,i) - v(k,j+1,i-1) ) * ddx   &
489                                                  )                            &
490                                     - fym(j,i) * (                            &
491                                  kmym * ( u(k,j,i) - u(k,j-1,i) ) * ddy       &
492                                + kmym * ( v(k,j,i) - v(k,j,i-1) ) * ddx       &
493                                                  )                            &
494                                     + wall_u(j,i) * usvs(k)                   &
495                                   ) * ddy
496          ENDDO
497       ENDIF
498
499!
500!--    Compute vertical diffusion. In case of simulating a Prandtl layer,
501!--    index k starts at nzb_u_inner+2.
502       DO  k = nzb_diff_u(j,i), nzt_diff
503!
504!--       Interpolate eddy diffusivities on staggered gridpoints
505          kmzp = 0.25 * ( km(k,j,i)+km(k+1,j,i)+km(k,j,i-1)+km(k+1,j,i-1) )
506          kmzm = 0.25 * ( km(k,j,i)+km(k-1,j,i)+km(k,j,i-1)+km(k-1,j,i-1) )
507
508          tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                          &
509                      & + ( kmzp * ( ( u(k+1,j,i) - u(k,j,i)   ) * ddzu(k+1) &
510                      &            + ( w(k,j,i)   - w(k,j,i-1) ) * ddx       &
511                      &            )                                         &
512                      &   - kmzm * ( ( u(k,j,i)   - u(k-1,j,i)   ) * ddzu(k) &
513                      &            + ( w(k-1,j,i) - w(k-1,j,i-1) ) * ddx     &
514                      &            )                                         &
515                      &   ) * ddzw(k)
516       ENDDO
517
518!
519!--    Vertical diffusion at the first grid point above the surface, if the
520!--    momentum flux at the bottom is given by the Prandtl law or if it is
521!--    prescribed by the user.
522!--    Difference quotient of the momentum flux is not formed over half of
523!--    the grid spacing (2.0*ddzw(k)) any more, since the comparison with
524!--    other (LES) modell showed that the values of the momentum flux becomes
525!--    too large in this case.
526!--    The term containing w(k-1,..) (see above equation) is removed here
527!--    because the vertical velocity is assumed to be zero at the surface.
528       IF ( use_surface_fluxes )  THEN
529          k = nzb_u_inner(j,i)+1
530!
531!--       Interpolate eddy diffusivities on staggered gridpoints
532          kmzp = 0.25 * ( km(k,j,i)+km(k+1,j,i)+km(k,j,i-1)+km(k+1,j,i-1) )
533          kmzm = 0.25 * ( km(k,j,i)+km(k-1,j,i)+km(k,j,i-1)+km(k-1,j,i-1) )
534
535          tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                          &
536                      & + ( kmzp * ( w(k,j,i)   - w(k,j,i-1)   ) * ddx       &
537                      &   ) * ddzw(k)                                        &
538                      & + ( kmzp * ( u(k+1,j,i) - u(k,j,i)     ) * ddzu(k+1) &
539                      &   + usws(j,i)                                        &
540                      &   ) * ddzw(k)
541       ENDIF
542
543!
544!--    Vertical diffusion at the first gridpoint below the top boundary,
545!--    if the momentum flux at the top is prescribed by the user
546       IF ( use_top_fluxes  .AND.  constant_top_momentumflux )  THEN
547          k = nzt
548!
549!--       Interpolate eddy diffusivities on staggered gridpoints
550          kmzp = 0.25 * &
551                 ( km(k,j,i)+km(k+1,j,i)+km(k,j,i-1)+km(k+1,j,i-1) )
552          kmzm = 0.25 * &
553                 ( km(k,j,i)+km(k-1,j,i)+km(k,j,i-1)+km(k-1,j,i-1) )
554
555          tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                          &
556                      & - ( kmzm * ( w(k-1,j,i) - w(k-1,j,i-1) ) * ddx       &
557                      &   ) * ddzw(k)                                        &
558                      & + ( -uswst(j,i)                                      &
559                      &   - kmzm * ( u(k,j,i)   - u(k-1,j,i)   ) * ddzu(k)   &
560                      &   ) * ddzw(k)
561       ENDIF
562
563    END SUBROUTINE diffusion_u_ij
564
565 END MODULE diffusion_u_mod
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.