source: palm/trunk/SOURCE/diffusion_v.f90 @ 3547

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variable description added some routines

  • Property svn:keywords set to Id
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[1873]1!> @file diffusion_v.f90
[2000]2!------------------------------------------------------------------------------!
[2696]3! This file is part of the PALM model system.
[1036]4!
[2000]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.
[1036]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!
[2718]17! Copyright 1997-2018 Leibniz Universitaet Hannover
[2000]18!------------------------------------------------------------------------------!
[1036]19!
[484]20! Current revisions:
[1]21! -----------------
[1341]22!
[2233]23!
[1321]24! Former revisions:
25! -----------------
26! $Id: diffusion_v.f90 3547 2018-11-21 13:21:24Z suehring $
[3547]27! variables documented
28!
29! 3241 2018-09-12 15:02:00Z raasch
[3241]30! unused variables removed
31!
32! 2718 2018-01-02 08:49:38Z maronga
[2716]33! Corrected "Former revisions" section
34!
35! 2696 2017-12-14 17:12:51Z kanani
36! Change in file header (GPL part)
37!
38! 2638 2017-11-23 12:44:23Z raasch
[2638]39! bugfix for constant top momentumflux
40!
41! 2233 2017-05-30 18:08:54Z suehring
[1321]42!
[2233]43! 2232 2017-05-30 17:47:52Z suehring
44! Adjustments to new topography and surface concept
45!
[2119]46! 2118 2017-01-17 16:38:49Z raasch
47! OpenACC version of subroutine removed
48!
[2038]49! 2037 2016-10-26 11:15:40Z knoop
50! Anelastic approximation implemented
51!
[2001]52! 2000 2016-08-20 18:09:15Z knoop
53! Forced header and separation lines into 80 columns
54!
[1874]55! 1873 2016-04-18 14:50:06Z maronga
56! Module renamed (removed _mod)
57!
[1851]58! 1850 2016-04-08 13:29:27Z maronga
59! Module renamed
60!
[1741]61! 1740 2016-01-13 08:19:40Z raasch
62! unnecessary calculations of kmzm and kmzp in wall bounded parts removed
63!
[1683]64! 1682 2015-10-07 23:56:08Z knoop
65! Code annotations made doxygen readable
66!
[1341]67! 1340 2014-03-25 19:45:13Z kanani
68! REAL constants defined as wp-kind
69!
[1321]70! 1320 2014-03-20 08:40:49Z raasch
[1320]71! ONLY-attribute added to USE-statements,
72! kind-parameters added to all INTEGER and REAL declaration statements,
73! kinds are defined in new module kinds,
74! revision history before 2012 removed,
75! comment fields (!:) to be used for variable explanations added to
76! all variable declaration statements
[1321]77!
[1258]78! 1257 2013-11-08 15:18:40Z raasch
79! openacc loop and loop vector clauses removed, declare create moved after
80! the FORTRAN declaration statement
81!
[1132]82! 1128 2013-04-12 06:19:32Z raasch
83! loop index bounds in accelerator version replaced by i_left, i_right, j_south,
84! j_north
85!
[1037]86! 1036 2012-10-22 13:43:42Z raasch
87! code put under GPL (PALM 3.9)
88!
[1017]89! 1015 2012-09-27 09:23:24Z raasch
90! accelerator version (*_acc) added
91!
[1002]92! 1001 2012-09-13 14:08:46Z raasch
93! arrays comunicated by module instead of parameter list
94!
[979]95! 978 2012-08-09 08:28:32Z fricke
96! outflow damping layer removed
97! kmxm_x/_y and kmxp_x/_y change to kmxm and kmxp
98!
[1]99! Revision 1.1  1997/09/12 06:24:01  raasch
100! Initial revision
101!
102!
103! Description:
104! ------------
[1682]105!> Diffusion term of the v-component
[1]106!------------------------------------------------------------------------------!
[1682]107 MODULE diffusion_v_mod
108 
[1]109
110    PRIVATE
[2118]111    PUBLIC diffusion_v
[1]112
113    INTERFACE diffusion_v
114       MODULE PROCEDURE diffusion_v
115       MODULE PROCEDURE diffusion_v_ij
116    END INTERFACE diffusion_v
117
118 CONTAINS
119
120
121!------------------------------------------------------------------------------!
[1682]122! Description:
123! ------------
124!> Call for all grid points
[1]125!------------------------------------------------------------------------------!
[1001]126    SUBROUTINE diffusion_v
[1]127
[1320]128       USE arrays_3d,                                                          &
[2232]129           ONLY:  ddzu, ddzw, km, tend, u, v, w, drho_air, rho_air_zw
[1320]130       
131       USE control_parameters,                                                 &
[2232]132           ONLY:  constant_top_momentumflux, use_surface_fluxes,               &
[1320]133                  use_top_fluxes
134       
135       USE grid_variables,                                                     &
[2232]136           ONLY:  ddx, ddy, ddy2
[1320]137       
138       USE indices,                                                            &
[3241]139           ONLY:  nxl, nxr, nyn, nysv, nzb, nzt, wall_flags_0
[1320]140       
141       USE kinds
[1]142
[2232]143       USE surface_mod,                                                        &
144           ONLY :  surf_def_h, surf_def_v, surf_lsm_h, surf_lsm_v, surf_usm_h, &
145                   surf_usm_v
146
[1]147       IMPLICIT NONE
148
[2232]149       INTEGER(iwp) ::  i             !< running index x direction
150       INTEGER(iwp) ::  j             !< running index y direction
151       INTEGER(iwp) ::  k             !< running index z direction
152       INTEGER(iwp) ::  l             !< running index of surface type, south- or north-facing wall
153       INTEGER(iwp) ::  m             !< running index surface elements
154       INTEGER(iwp) ::  surf_e        !< End index of surface elements at (j,i)-gridpoint
155       INTEGER(iwp) ::  surf_s        !< Start index of surface elements at (j,i)-gridpoint
[1001]156
[2232]157       REAL(wp)     ::  flag          !< flag to mask topography grid points
[3547]158       REAL(wp)     ::  kmxm          !< diffusion coefficient on leftward side of the v-gridbox - interpolated onto xu-yv grid
159       REAL(wp)     ::  kmxp          !< diffusion coefficient on rightward side of the v-gridbox - interpolated onto xu-yv grid
160       REAL(wp)     ::  kmzm          !< diffusion coefficient on bottom of the gridbox - interpolated onto yv-zw grid
161       REAL(wp)     ::  kmzp          !< diffusion coefficient on top of the gridbox - interpolated onto yv-zw grid
[2232]162       REAL(wp)     ::  mask_bottom   !< flag to mask vertical upward-facing surface 
163       REAL(wp)     ::  mask_east     !< flag to mask vertical surface south of the grid point
164       REAL(wp)     ::  mask_west     !< flag to mask vertical surface north of the grid point
165       REAL(wp)     ::  mask_top      !< flag to mask vertical downward-facing surface     
[1]166
167       DO  i = nxl, nxr
[106]168          DO  j = nysv, nyn
[1]169!
170!--          Compute horizontal diffusion
[2232]171             DO  k = nzb+1, nzt
172
[1]173!
[2232]174!--             Predetermine flag to mask topography and wall-bounded grid points.
175!--             It is sufficient to masked only east- and west-facing surfaces, which
176!--             need special treatment for the v-component.
177                flag      = MERGE( 1.0_wp, 0.0_wp, BTEST( wall_flags_0(k,j,i),   2 ) ) 
178                mask_east = MERGE( 1.0_wp, 0.0_wp, BTEST( wall_flags_0(k,j,i+1), 2 ) )
179                mask_west = MERGE( 1.0_wp, 0.0_wp, BTEST( wall_flags_0(k,j,i-1), 2 ) )
180!
[1]181!--             Interpolate eddy diffusivities on staggered gridpoints
[2232]182                kmxp = 0.25_wp * ( km(k,j,i)+km(k,j,i+1)+km(k,j-1,i)+km(k,j-1,i+1) )
183                kmxm = 0.25_wp * ( km(k,j,i)+km(k,j,i-1)+km(k,j-1,i)+km(k,j-1,i-1) )
[1]184
[2232]185                tend(k,j,i) = tend(k,j,i) +    (                             &
186                          mask_east * kmxp * (                               &
187                                 ( v(k,j,i+1) - v(k,j,i)     ) * ddx         &
188                               + ( u(k,j,i+1) - u(k,j-1,i+1) ) * ddy         &
189                                             )                               &
190                        - mask_west * kmxm * (                               &
191                                 ( v(k,j,i) - v(k,j,i-1) ) * ddx             &
192                               + ( u(k,j,i) - u(k,j-1,i) ) * ddy             &
193                                             )                               &
194                                               ) * ddx  * flag               &
195                                    + 2.0_wp * (                             &
196                                  km(k,j,i)   * ( v(k,j+1,i) - v(k,j,i)   )  &
197                                - km(k,j-1,i) * ( v(k,j,i)   - v(k,j-1,i) )  &
198                                               ) * ddy2 * flag
199
[1]200             ENDDO
201
202!
[2232]203!--          Add horizontal momentum flux v'u' at east- (l=2) and west-facing (l=3)
204!--          surfaces. Note, in the the flat case, loops won't be entered as
205!--          start_index > end_index. Furtermore, note, no vertical natural surfaces
206!--          so far.           
207!--          Default-type surfaces
208             DO  l = 2, 3
209                surf_s = surf_def_v(l)%start_index(j,i)
210                surf_e = surf_def_v(l)%end_index(j,i)
211                DO  m = surf_s, surf_e
212                   k           = surf_def_v(l)%k(m)
213                   tend(k,j,i) = tend(k,j,i) +                                 &
214                                    surf_def_v(l)%mom_flux_uv(m) * ddx
215                ENDDO   
216             ENDDO
[1]217!
[2232]218!--          Natural-type surfaces
219             DO  l = 2, 3
220                surf_s = surf_lsm_v(l)%start_index(j,i)
221                surf_e = surf_lsm_v(l)%end_index(j,i)
222                DO  m = surf_s, surf_e
223                   k           = surf_lsm_v(l)%k(m)
224                   tend(k,j,i) = tend(k,j,i) +                                 &
225                                    surf_lsm_v(l)%mom_flux_uv(m) * ddx
226                ENDDO   
227             ENDDO
[1]228!
[2232]229!--          Urban-type surfaces
230             DO  l = 2, 3
231                surf_s = surf_usm_v(l)%start_index(j,i)
232                surf_e = surf_usm_v(l)%end_index(j,i)
233                DO  m = surf_s, surf_e
234                   k           = surf_usm_v(l)%k(m)
235                   tend(k,j,i) = tend(k,j,i) +                                 &
236                                    surf_usm_v(l)%mom_flux_uv(m) * ddx
237                ENDDO   
238             ENDDO
239!
240!--          Compute vertical diffusion. In case of simulating a surface layer,
241!--          respective grid diffusive fluxes are masked (flag 10) within this
242!--          loop, and added further below, else, simple gradient approach is
243!--          applied. Model top is also mask if top-momentum flux is given.
244             DO  k = nzb+1, nzt
245!
246!--             Determine flags to mask topography below and above. Flag 2 is
247!--             used to mask topography in general, while flag 8 implies also
248!--             information about use_surface_fluxes. Flag 9 is used to control
249!--             momentum flux at model top. 
250                mask_bottom = MERGE( 1.0_wp, 0.0_wp,                           &
251                                     BTEST( wall_flags_0(k-1,j,i), 8 ) ) 
252                mask_top    = MERGE( 1.0_wp, 0.0_wp,                           &
253                                     BTEST( wall_flags_0(k+1,j,i), 8 ) ) *     &
254                              MERGE( 1.0_wp, 0.0_wp,                           &
255                                     BTEST( wall_flags_0(k+1,j,i), 9 ) ) 
256                flag        = MERGE( 1.0_wp, 0.0_wp,                           &
257                                     BTEST( wall_flags_0(k,j,i), 2 ) ) 
258!
[1]259!--             Interpolate eddy diffusivities on staggered gridpoints
[1340]260                kmzp = 0.25_wp * &
[1]261                       ( km(k,j,i)+km(k+1,j,i)+km(k,j-1,i)+km(k+1,j-1,i) )
[1340]262                kmzm = 0.25_wp * &
[1]263                       ( km(k,j,i)+km(k-1,j,i)+km(k,j-1,i)+km(k-1,j-1,i) )
264
[1320]265                tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                      &
266                      & + ( kmzp * ( ( v(k+1,j,i) - v(k,j,i) ) * ddzu(k+1)     &
267                      &            + ( w(k,j,i) - w(k,j-1,i) ) * ddy           &
[2232]268                      &            ) * rho_air_zw(k)   * mask_top              &
[1320]269                      &   - kmzm * ( ( v(k,j,i)   - v(k-1,j,i)   ) * ddzu(k)   &
270                      &            + ( w(k-1,j,i) - w(k-1,j-1,i) ) * ddy       &
[2232]271                      &            ) * rho_air_zw(k-1) * mask_bottom           &
272                      &   ) * ddzw(k) * drho_air(k) * flag
[1]273             ENDDO
274
275!
276!--          Vertical diffusion at the first grid point above the surface,
277!--          if the momentum flux at the bottom is given by the Prandtl law
278!--          or if it is prescribed by the user.
279!--          Difference quotient of the momentum flux is not formed over
280!--          half of the grid spacing (2.0*ddzw(k)) any more, since the
[1320]281!--          comparison with other (LES) models showed that the values of
[1]282!--          the momentum flux becomes too large in this case.
283             IF ( use_surface_fluxes )  THEN
284!
[2232]285!--             Default-type surfaces, upward-facing
286                surf_s = surf_def_h(0)%start_index(j,i)
287                surf_e = surf_def_h(0)%end_index(j,i)
288                DO  m = surf_s, surf_e
289                   k   = surf_def_h(0)%k(m)
[1]290
[2232]291                   tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                   &
292                        + ( - ( - surf_def_h(0)%vsws(m) )                      &
293                          ) * ddzw(k) * drho_air(k)
294                ENDDO
295!
296!--             Default-type surfaces, dowward-facing
297                surf_s = surf_def_h(1)%start_index(j,i)
298                surf_e = surf_def_h(1)%end_index(j,i)
299                DO  m = surf_s, surf_e
300                   k   = surf_def_h(1)%k(m)
[1]301
[2232]302                   tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                   &
303                        + ( - surf_def_h(1)%vsws(m)                            &
304                          ) * ddzw(k) * drho_air(k)
305                ENDDO
[102]306!
[2232]307!--             Natural-type surfaces, upward-facing
308                surf_s = surf_lsm_h%start_index(j,i)
309                surf_e = surf_lsm_h%end_index(j,i)
310                DO  m = surf_s, surf_e
311                   k   = surf_lsm_h%k(m)
312
313                   tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                   &
314                        + ( - ( - surf_lsm_h%vsws(m) )                         &
315                          ) * ddzw(k) * drho_air(k)
316
317                ENDDO
[102]318!
[2232]319!--             Urban-type surfaces, upward-facing
320                surf_s = surf_usm_h%start_index(j,i)
321                surf_e = surf_usm_h%end_index(j,i)
322                DO  m = surf_s, surf_e
323                   k   = surf_usm_h%k(m)
[102]324
[2232]325                   tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                   &
326                        + ( - ( - surf_usm_h%vsws(m) )                         &
327                          ) * ddzw(k) * drho_air(k)
328
329                ENDDO
[102]330             ENDIF
[2232]331!
332!--          Add momentum flux at model top
[2638]333             IF ( use_top_fluxes  .AND.  constant_top_momentumflux )  THEN
[2232]334                surf_s = surf_def_h(2)%start_index(j,i)
335                surf_e = surf_def_h(2)%end_index(j,i)
336                DO  m = surf_s, surf_e
[102]337
[2232]338                   k   = surf_def_h(2)%k(m)
339
340                   tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                   &
341                           + ( - surf_def_h(2)%vsws(m) ) * ddzw(k) * drho_air(k)
342                ENDDO
343             ENDIF
344
[1]345          ENDDO
346       ENDDO
347
348    END SUBROUTINE diffusion_v
349
350
351!------------------------------------------------------------------------------!
[1682]352! Description:
353! ------------
354!> Call for grid point i,j
[1]355!------------------------------------------------------------------------------!
[1001]356    SUBROUTINE diffusion_v_ij( i, j )
[1]357
[1320]358       USE arrays_3d,                                                          &
[2232]359           ONLY:  ddzu, ddzw, km, tend, u, v, w, drho_air, rho_air_zw
[1320]360       
361       USE control_parameters,                                                 &
[2232]362           ONLY:  constant_top_momentumflux, use_surface_fluxes,               &
363                  use_top_fluxes
[1320]364       
365       USE grid_variables,                                                     &
[2232]366           ONLY:  ddx, ddy, ddy2
[1320]367       
368       USE indices,                                                            &
[2232]369           ONLY:  nzb, nzt, wall_flags_0
[1320]370       
371       USE kinds
[1]372
[2232]373       USE surface_mod,                                                        &
374           ONLY :  surf_def_h, surf_def_v, surf_lsm_h, surf_lsm_v, surf_usm_h, &
375                   surf_usm_v
376
[1]377       IMPLICIT NONE
378
379
[2232]380       INTEGER(iwp) ::  i             !< running index x direction
381       INTEGER(iwp) ::  j             !< running index y direction
382       INTEGER(iwp) ::  k             !< running index z direction
383       INTEGER(iwp) ::  l             !< running index of surface type, south- or north-facing wall
384       INTEGER(iwp) ::  m             !< running index surface elements
385       INTEGER(iwp) ::  surf_e        !< End index of surface elements at (j,i)-gridpoint
386       INTEGER(iwp) ::  surf_s        !< Start index of surface elements at (j,i)-gridpoint
[1001]387
[2232]388       REAL(wp)     ::  flag          !< flag to mask topography grid points
[3547]389       REAL(wp)     ::  kmxm          !< diffusion coefficient on leftward side of the v-gridbox - interpolated onto xu-yv grid
390       REAL(wp)     ::  kmxp          !< diffusion coefficient on rightward side of the v-gridbox - interpolated onto xu-yv grid
391       REAL(wp)     ::  kmzm          !< diffusion coefficient on bottom of the gridbox - interpolated onto xu-zw grid
392       REAL(wp)     ::  kmzp          !< diffusion coefficient on top of the gridbox - interpolated onto xu-zw grid
[2232]393       REAL(wp)     ::  mask_bottom   !< flag to mask vertical upward-facing surface 
394       REAL(wp)     ::  mask_east     !< flag to mask vertical surface south of the grid point
395       REAL(wp)     ::  mask_west     !< flag to mask vertical surface north of the grid point
396       REAL(wp)     ::  mask_top      !< flag to mask vertical downward-facing surface
397
[1]398!
399!--    Compute horizontal diffusion
[2232]400       DO  k = nzb+1, nzt
[1]401!
[2232]402!--       Predetermine flag to mask topography and wall-bounded grid points.
403!--       It is sufficient to masked only east- and west-facing surfaces, which
404!--       need special treatment for the v-component.
405          flag      = MERGE( 1.0_wp, 0.0_wp, BTEST( wall_flags_0(k,j,i),   2 ) ) 
406          mask_east = MERGE( 1.0_wp, 0.0_wp, BTEST( wall_flags_0(k,j,i+1), 2 ) )
407          mask_west = MERGE( 1.0_wp, 0.0_wp, BTEST( wall_flags_0(k,j,i-1), 2 ) )
408!
[1]409!--       Interpolate eddy diffusivities on staggered gridpoints
[1340]410          kmxp = 0.25_wp * ( km(k,j,i)+km(k,j,i+1)+km(k,j-1,i)+km(k,j-1,i+1) )
411          kmxm = 0.25_wp * ( km(k,j,i)+km(k,j,i-1)+km(k,j-1,i)+km(k,j-1,i-1) )
[1]412
[2232]413          tend(k,j,i) = tend(k,j,i) +          (                             &
414                          mask_east * kmxp * (                               &
415                                 ( v(k,j,i+1) - v(k,j,i)     ) * ddx         &
416                               + ( u(k,j,i+1) - u(k,j-1,i+1) ) * ddy         &
417                                             )                               &
418                        - mask_west * kmxm * (                               &
419                                 ( v(k,j,i) - v(k,j,i-1) ) * ddx             &
420                               + ( u(k,j,i) - u(k,j-1,i) ) * ddy             &
421                                             )                               &
422                                               ) * ddx  * flag               &
423                                    + 2.0_wp * (                             &
424                                  km(k,j,i)   * ( v(k,j+1,i) - v(k,j,i)   )  &
425                                - km(k,j-1,i) * ( v(k,j,i)   - v(k,j-1,i) )  &
426                                               ) * ddy2 * flag
[1]427       ENDDO
428
429!
[2232]430!--    Add horizontal momentum flux v'u' at east- (l=2) and west-facing (l=3)
431!--    surfaces. Note, in the the flat case, loops won't be entered as
432!--    start_index > end_index. Furtermore, note, no vertical natural surfaces
433!--    so far.           
434!--    Default-type surfaces
435       DO  l = 2, 3
436          surf_s = surf_def_v(l)%start_index(j,i)
437          surf_e = surf_def_v(l)%end_index(j,i)
438          DO  m = surf_s, surf_e
439             k           = surf_def_v(l)%k(m)
440             tend(k,j,i) = tend(k,j,i) + surf_def_v(l)%mom_flux_uv(m) * ddx
441          ENDDO   
442       ENDDO
[51]443!
[2232]444!--    Natural-type surfaces
445       DO  l = 2, 3
446          surf_s = surf_lsm_v(l)%start_index(j,i)
447          surf_e = surf_lsm_v(l)%end_index(j,i)
448          DO  m = surf_s, surf_e
449             k           = surf_lsm_v(l)%k(m)
450             tend(k,j,i) = tend(k,j,i) + surf_lsm_v(l)%mom_flux_uv(m) * ddx
451          ENDDO   
452       ENDDO
[1]453!
[2232]454!--    Urban-type surfaces
455       DO  l = 2, 3
456          surf_s = surf_usm_v(l)%start_index(j,i)
457          surf_e = surf_usm_v(l)%end_index(j,i)
458          DO  m = surf_s, surf_e
459             k           = surf_usm_v(l)%k(m)
460             tend(k,j,i) = tend(k,j,i) + surf_usm_v(l)%mom_flux_uv(m) * ddx
461          ENDDO   
462       ENDDO
[1]463!
[2232]464!--    Compute vertical diffusion. In case of simulating a surface layer,
465!--    respective grid diffusive fluxes are masked (flag 8) within this
466!--    loop, and added further below, else, simple gradient approach is
467!--    applied. Model top is also mask if top-momentum flux is given.
468       DO  k = nzb+1, nzt
469!
470!--       Determine flags to mask topography below and above. Flag 2 is
471!--       used to mask topography in general, while flag 10 implies also
472!--       information about use_surface_fluxes. Flag 9 is used to control
473!--       momentum flux at model top. 
474          mask_bottom = MERGE( 1.0_wp, 0.0_wp,                                 &
475                               BTEST( wall_flags_0(k-1,j,i), 8 ) ) 
476          mask_top    = MERGE( 1.0_wp, 0.0_wp,                                 &
477                               BTEST( wall_flags_0(k+1,j,i), 8 ) ) *           &
478                        MERGE( 1.0_wp, 0.0_wp,                                 &
479                               BTEST( wall_flags_0(k+1,j,i), 9 ) ) 
480          flag        = MERGE( 1.0_wp, 0.0_wp,                                 &
481                               BTEST( wall_flags_0(k,j,i), 2 ) )
482!
[1]483!--       Interpolate eddy diffusivities on staggered gridpoints
[1340]484          kmzp = 0.25_wp * ( km(k,j,i)+km(k+1,j,i)+km(k,j-1,i)+km(k+1,j-1,i) )
485          kmzm = 0.25_wp * ( km(k,j,i)+km(k-1,j,i)+km(k,j-1,i)+km(k-1,j-1,i) )
[1]486
[1320]487          tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                            &
488                      & + ( kmzp * ( ( v(k+1,j,i) - v(k,j,i) ) * ddzu(k+1)     &
489                      &            + ( w(k,j,i) - w(k,j-1,i) ) * ddy           &
[2232]490                      &            ) * rho_air_zw(k)   * mask_top              &
[1320]491                      &   - kmzm * ( ( v(k,j,i)   - v(k-1,j,i)   ) * ddzu(k)   &
492                      &            + ( w(k-1,j,i) - w(k-1,j-1,i) ) * ddy       &
[2232]493                      &            ) * rho_air_zw(k-1) * mask_bottom           &
494                      &   ) * ddzw(k) * drho_air(k) * flag
[1]495       ENDDO
496
497!
498!--    Vertical diffusion at the first grid point above the surface, if the
499!--    momentum flux at the bottom is given by the Prandtl law or if it is
500!--    prescribed by the user.
501!--    Difference quotient of the momentum flux is not formed over half of
502!--    the grid spacing (2.0*ddzw(k)) any more, since the comparison with
[1320]503!--    other (LES) models showed that the values of the momentum flux becomes
[1]504!--    too large in this case.
505       IF ( use_surface_fluxes )  THEN
506!
[2232]507!--       Default-type surfaces, upward-facing
508          surf_s = surf_def_h(0)%start_index(j,i)
509          surf_e = surf_def_h(0)%end_index(j,i)
510          DO  m = surf_s, surf_e
511             k   = surf_def_h(0)%k(m)
[1]512
[2232]513             tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                         &
514                        + ( - ( - surf_def_h(0)%vsws(m) )                      &
515                          ) * ddzw(k) * drho_air(k)
516          ENDDO
517!
518!--       Default-type surfaces, dowward-facing
519          surf_s = surf_def_h(1)%start_index(j,i)
520          surf_e = surf_def_h(1)%end_index(j,i)
521          DO  m = surf_s, surf_e
522             k   = surf_def_h(1)%k(m)
[1]523
[2232]524             tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                         &
525                        + ( - surf_def_h(1)%vsws(m)                            &
526                          ) * ddzw(k) * drho_air(k)
527          ENDDO
[102]528!
[2232]529!--       Natural-type surfaces, upward-facing
530          surf_s = surf_lsm_h%start_index(j,i)
531          surf_e = surf_lsm_h%end_index(j,i)
532          DO  m = surf_s, surf_e
533             k   = surf_lsm_h%k(m)
534
535             tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                         &
536                        + ( - ( - surf_lsm_h%vsws(m) )                         &
537                          ) * ddzw(k) * drho_air(k)
538
539          ENDDO
[102]540!
[2232]541!--       Urban-type surfaces, upward-facing
542          surf_s = surf_usm_h%start_index(j,i)
543          surf_e = surf_usm_h%end_index(j,i)
544          DO  m = surf_s, surf_e
545             k   = surf_usm_h%k(m)
[102]546
[2232]547             tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                         &
548                        + ( - ( - surf_usm_h%vsws(m) )                         &
549                          ) * ddzw(k) * drho_air(k)
550
551          ENDDO
[102]552       ENDIF
[2232]553!
554!--    Add momentum flux at model top
[2638]555       IF ( use_top_fluxes  .AND.  constant_top_momentumflux )  THEN
[2232]556          surf_s = surf_def_h(2)%start_index(j,i)
557          surf_e = surf_def_h(2)%end_index(j,i)
558          DO  m = surf_s, surf_e
[102]559
[2232]560             k   = surf_def_h(2)%k(m)
561
562             tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                         &
563                           + ( - surf_def_h(2)%vsws(m) ) * ddzw(k) * drho_air(k)
564          ENDDO
565       ENDIF
566
[1]567    END SUBROUTINE diffusion_v_ij
568
[1321]569 END MODULE diffusion_v_mod
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.