source: palm/trunk/SOURCE/dynamics_mod.f90 @ 4856

Last change on this file since 4856 was 4851, checked in by gronemeier, 4 years ago

bugfix: deactivated header output (dynamics_mod); change: formatting clean-up (synthetic_turbulence_generator_mod)

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 54.2 KB
RevLine 
[4047]1!> @file dynamics_mod.f90
2!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
3! This file is part of the PALM model system.
4!
[4626]5! PALM is free software: you can redistribute it and/or modify it under the terms of the GNU General
6! Public License as published by the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
7! (at your option) any later version.
[4047]8!
[4626]9! PALM is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the
10! implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the GNU General
11! Public License for more details.
[4047]12!
[4626]13! You should have received a copy of the GNU General Public License along with PALM. If not, see
14! <http://www.gnu.org/licenses/>.
[4047]15!
[4828]16! Copyright 1997-2021 Leibniz Universitaet Hannover
[4047]17!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
18!
19! Current revisions:
20! -----------------
[4626]21!
22!
[4047]23! Former revisions:
24! -----------------
25! $Id: dynamics_mod.f90 4851 2021-01-22 09:25:05Z raasch $
[4851]26! bugfix: deactivated header output
27!
28! 4845 2021-01-18 11:15:37Z raasch
[4845]29! radiation boundary condition always uses maximum phase velocity, respective code for calculating
30! the phase velocity is removed
31!
32! 4843 2021-01-15 15:22:11Z raasch
[4843]33! local namelist parameter added to switch off the module although the respective module namelist
34! appears in the namelist file
35!
36! 4842 2021-01-14 10:42:28Z raasch
[4842]37! reading of namelist file and actions in case of namelist errors revised so that statement labels
38! and goto statements are not required any more
39!
40! 4828 2021-01-05 11:21:41Z Giersch
[4768]41! Enable 3D data output also with 64-bit precision
42!
43! 4760 2020-10-26 13:26:47Z schwenkel
[4757]44! Implement relative humidity as diagnostic output quantity
45!
46! 4731 2020-10-07 13:25:11Z schwenkel
[4731]47! Move exchange_horiz from time_integration to modules
48!
49! 4627 2020-07-26 10:14:44Z raasch
[4627]50! bugfix for r4626
51!
52! 4626 2020-07-26 09:49:48Z raasch
[4626]53! file re-formatted to follow the PALM coding standard
54!
55! 4517 2020-05-03 14:29:30Z raasch
[4517]56! added restart with MPI-IO for reading local arrays
[4626]57!
[4517]58! 4505 2020-04-20 15:37:15Z schwenkel
[4505]59! Add flag for saturation check
[4626]60!
[4505]61! 4495 2020-04-13 20:11:20Z resler
[4495]62! restart data handling with MPI-IO added
[4626]63!
[4495]64! 4360 2020-01-07 11:25:50Z suehring
[4360]65! Bugfix for last commit.
[4626]66!
[4360]67! 4359 2019-12-30 13:36:50Z suehring
[4358]68! Refine post-initialization check for realistically inital values of mixing ratio. Give an error
[4626]69! message for faulty initial values, but only a warning in a restart run.
70!
[4358]71! 4347 2019-12-18 13:18:33Z suehring
[4347]72! Implement post-initialization check for realistically inital values of mixing ratio
[4626]73!
[4347]74! 4281 2019-10-29 15:15:39Z schwenkel
[4281]75! Moved boundary conditions in dynamics module
[4626]76!
[4281]77! 4097 2019-07-15 11:59:11Z suehring
[4097]78! Avoid overlong lines - limit is 132 characters per line
79!
80! 4047 2019-06-21 18:58:09Z knoop
[4047]81! Initial introduction of the dynamics module with only dynamics_swap_timelevel implemented
82!
83!
84! Description:
85! ------------
86!> This module contains the dynamics of PALM.
87!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
88 MODULE dynamics_mod
89
90
[4626]91    USE arrays_3d,                                                                                 &
[4845]92        ONLY:  diss,                                                                               &
[4731]93               diss_p,                                                                             &
[4626]94               dzu,                                                                                &
[4731]95               e,                                                                                  &
96               e_p,                                                                                &
[4626]97               exner,                                                                              &
98               hyp,                                                                                &
99               pt, pt_1, pt_2, pt_init, pt_p,                                                      &
100               q, q_1, q_2, q_p,                                                                   &
101               s, s_1, s_2, s_p,                                                                   &
[4845]102               u, u_1, u_2, u_init, u_p,                                                           &
103               v, v_1, v_2, v_p, v_init,                                                           &
104               w, w_1, w_2, w_p,                                                                   &
[4757]105               zu
[4047]106
[4347]107    USE basic_constants_and_equations_mod,                                                         &
108        ONLY:  magnus,                                                                             &
109               rd_d_rv
110
[4626]111    USE control_parameters,                                                                        &
112        ONLY:  bc_dirichlet_l,                                                                     &
113               bc_dirichlet_s,                                                                     &
114               bc_radiation_l,                                                                     &
115               bc_radiation_n,                                                                     &
116               bc_radiation_r,                                                                     &
117               bc_radiation_s,                                                                     &
118               bc_pt_t_val,                                                                        &
119               bc_q_t_val,                                                                         &
120               bc_s_t_val,                                                                         &
121               check_realistic_q,                                                                  &
122               child_domain,                                                                       &
123               coupling_mode,                                                                      &
[4731]124               constant_diffusion,                                                                 &
[4626]125               dt_3d,                                                                              &
126               humidity,                                                                           &
127               ibc_pt_b,                                                                           &
128               ibc_pt_t,                                                                           &
129               ibc_q_b,                                                                            &
130               ibc_q_t,                                                                            &
131               ibc_s_b,                                                                            &
132               ibc_s_t,                                                                            &
133               ibc_uv_b,                                                                           &
134               ibc_uv_t,                                                                           &
135               initializing_actions,                                                               &
136               intermediate_timestep_count,                                                        &
137               length,                                                                             &
138               message_string,                                                                     &
139               nesting_offline,                                                                    &
140               neutral,                                                                            &
141               nudging,                                                                            &
142               passive_scalar,                                                                     &
143               restart_string,                                                                     &
[4731]144               rans_mode,                                                                          &
145               rans_tke_e,                                                                         &
[4845]146               tsc
[4047]147
[4731]148    USE exchange_horiz_mod,                                                                        &
149        ONLY:  exchange_horiz
150
151
[4626]152    USE grid_variables,                                                                            &
153        ONLY:  ddx,                                                                                &
154               ddy,                                                                                &
155               dx,                                                                                 &
[4281]156               dy
157
[4626]158    USE indices,                                                                                   &
159        ONLY:  nbgp,                                                                               &
160               nx,                                                                                 &
161               nxl,                                                                                &
162               nxlg,                                                                               &
163               nxr,                                                                                &
164               nxrg,                                                                               &
165               ny,                                                                                 &
166               nys,                                                                                &
167               nysg,                                                                               &
168               nyn,                                                                                &
169               nyng,                                                                               &
170               nzb,                                                                                &
[4047]171               nzt
172
173    USE kinds
174
[4281]175    USE pegrid
176
[4626]177    USE pmc_interface,                                                                             &
[4281]178        ONLY : nesting_mode
179
[4495]180!    USE restart_data_mpi_io_mod,                                                                   &
181!        ONLY:
182
[4626]183    USE surface_mod,                                                                               &
[4281]184        ONLY :  bc_h
185
186
[4047]187    IMPLICIT NONE
188
189    LOGICAL ::  dynamics_module_enabled = .FALSE.   !<
190
191    SAVE
192
193    PRIVATE
194
195!
196!-- Public functions
[4626]197    PUBLIC                                                                                         &
198       dynamics_parin,                                                                             &
199       dynamics_check_parameters,                                                                  &
200       dynamics_check_data_output_ts,                                                              &
201       dynamics_check_data_output_pr,                                                              &
202       dynamics_check_data_output,                                                                 &
203       dynamics_init_masks,                                                                        &
204       dynamics_define_netcdf_grid,                                                                &
205       dynamics_init_arrays,                                                                       &
206       dynamics_init,                                                                              &
207       dynamics_init_checks,                                                                       &
208       dynamics_header,                                                                            &
209       dynamics_actions,                                                                           &
210       dynamics_non_advective_processes,                                                           &
211       dynamics_exchange_horiz,                                                                    &
212       dynamics_prognostic_equations,                                                              &
213       dynamics_boundary_conditions,                                                               &
214       dynamics_swap_timelevel,                                                                    &
215       dynamics_3d_data_averaging,                                                                 &
216       dynamics_data_output_2d,                                                                    &
217       dynamics_data_output_3d,                                                                    &
218       dynamics_statistics,                                                                        &
219       dynamics_rrd_global,                                                                        &
220       dynamics_rrd_local,                                                                         &
221       dynamics_wrd_global,                                                                        &
222       dynamics_wrd_local,                                                                         &
[4047]223       dynamics_last_actions
224
225!
226!-- Public parameters, constants and initial values
[4626]227    PUBLIC                                                                                         &
[4047]228       dynamics_module_enabled
229
230    INTERFACE dynamics_parin
231       MODULE PROCEDURE dynamics_parin
232    END INTERFACE dynamics_parin
233
234    INTERFACE dynamics_check_parameters
235       MODULE PROCEDURE dynamics_check_parameters
236    END INTERFACE dynamics_check_parameters
237
238    INTERFACE dynamics_check_data_output_ts
239       MODULE PROCEDURE dynamics_check_data_output_ts
240    END INTERFACE dynamics_check_data_output_ts
241
242    INTERFACE dynamics_check_data_output_pr
243       MODULE PROCEDURE dynamics_check_data_output_pr
244    END INTERFACE dynamics_check_data_output_pr
245
246    INTERFACE dynamics_check_data_output
247       MODULE PROCEDURE dynamics_check_data_output
248    END INTERFACE dynamics_check_data_output
249
250    INTERFACE dynamics_init_masks
251       MODULE PROCEDURE dynamics_init_masks
252    END INTERFACE dynamics_init_masks
253
254    INTERFACE dynamics_define_netcdf_grid
255       MODULE PROCEDURE dynamics_define_netcdf_grid
256    END INTERFACE dynamics_define_netcdf_grid
257
258    INTERFACE dynamics_init_arrays
259       MODULE PROCEDURE dynamics_init_arrays
260    END INTERFACE dynamics_init_arrays
261
262    INTERFACE dynamics_init
263       MODULE PROCEDURE dynamics_init
264    END INTERFACE dynamics_init
265
266    INTERFACE dynamics_init_checks
267       MODULE PROCEDURE dynamics_init_checks
268    END INTERFACE dynamics_init_checks
269
270    INTERFACE dynamics_header
271       MODULE PROCEDURE dynamics_header
272    END INTERFACE dynamics_header
273
274    INTERFACE dynamics_actions
275       MODULE PROCEDURE dynamics_actions
276       MODULE PROCEDURE dynamics_actions_ij
277    END INTERFACE dynamics_actions
278
279    INTERFACE dynamics_non_advective_processes
280       MODULE PROCEDURE dynamics_non_advective_processes
281       MODULE PROCEDURE dynamics_non_advective_processes_ij
282    END INTERFACE dynamics_non_advective_processes
283
284    INTERFACE dynamics_exchange_horiz
285       MODULE PROCEDURE dynamics_exchange_horiz
286    END INTERFACE dynamics_exchange_horiz
287
288    INTERFACE dynamics_prognostic_equations
289       MODULE PROCEDURE dynamics_prognostic_equations
290       MODULE PROCEDURE dynamics_prognostic_equations_ij
291    END INTERFACE dynamics_prognostic_equations
292
[4281]293    INTERFACE dynamics_boundary_conditions
294       MODULE PROCEDURE dynamics_boundary_conditions
295    END INTERFACE dynamics_boundary_conditions
296
[4047]297    INTERFACE dynamics_swap_timelevel
298       MODULE PROCEDURE dynamics_swap_timelevel
299    END INTERFACE dynamics_swap_timelevel
300
301    INTERFACE dynamics_3d_data_averaging
302       MODULE PROCEDURE dynamics_3d_data_averaging
303    END INTERFACE dynamics_3d_data_averaging
304
305    INTERFACE dynamics_data_output_2d
306       MODULE PROCEDURE dynamics_data_output_2d
307    END INTERFACE dynamics_data_output_2d
308
309    INTERFACE dynamics_data_output_3d
310       MODULE PROCEDURE dynamics_data_output_3d
311    END INTERFACE dynamics_data_output_3d
312
313    INTERFACE dynamics_statistics
314       MODULE PROCEDURE dynamics_statistics
315    END INTERFACE dynamics_statistics
316
317    INTERFACE dynamics_rrd_global
[4495]318       MODULE PROCEDURE dynamics_rrd_global_ftn
319       MODULE PROCEDURE dynamics_rrd_global_mpi
[4047]320    END INTERFACE dynamics_rrd_global
321
322    INTERFACE dynamics_rrd_local
[4517]323       MODULE PROCEDURE dynamics_rrd_local_ftn
324       MODULE PROCEDURE dynamics_rrd_local_mpi
[4047]325    END INTERFACE dynamics_rrd_local
326
327    INTERFACE dynamics_wrd_global
328       MODULE PROCEDURE dynamics_wrd_global
329    END INTERFACE dynamics_wrd_global
330
331    INTERFACE dynamics_wrd_local
332       MODULE PROCEDURE dynamics_wrd_local
333    END INTERFACE dynamics_wrd_local
334
335    INTERFACE dynamics_last_actions
336       MODULE PROCEDURE dynamics_last_actions
337    END INTERFACE dynamics_last_actions
338
339
340 CONTAINS
341
342
343!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
344! Description:
345! ------------
346!> Read module-specific namelist
347!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
348 SUBROUTINE dynamics_parin
349
[4842]350    CHARACTER(LEN=100)  ::  line  !< dummy string that contains the current line of the parameter
351                                  !< file
352    INTEGER(iwp)  ::  io_status   !< status after reading the namelist file
[4047]353
[4843]354    LOGICAL ::  switch_off_module = .FALSE.  !< local namelist parameter to switch off the module
355                                             !< although the respective module namelist appears in
356                                             !< the namelist file
[4851]357
[4843]358    NAMELIST /dynamics_parameters/  switch_off_module
[4047]359
[4843]360
[4047]361!
[4843]362!-- For the time beeing (unless the dynamics module is further developed), set default module
363!-- switch to true.
[4047]364    dynamics_module_enabled = .TRUE.
365
[4843]366!
[4842]367!-- Move to the beginning of the namelist file and try to find and read the namelist.
368    REWIND( 11 )
369    READ( 11, dynamics_parameters, IOSTAT=io_status )
[4047]370
[4842]371!
372!-- Action depending on the READ status
[4843]373    IF ( io_status == 0 )  THEN
[4842]374!
[4843]375!--    dynamics_parameters namelist was found and read correctly.
376       IF ( .NOT. switch_off_module )  dynamics_module_enabled = .TRUE.
377
378    ELSEIF ( io_status > 0 )  THEN
379!
[4842]380!--    dynamics_parameters namelist was found, but contained errors. Print an error message
381!--    including the line that caused the problem.
382       BACKSPACE( 11 )
383       READ( 11 , '(A)') line
384       CALL parin_fail_message( 'dynamics_parameters', line )
[4047]385
[4842]386    ENDIF
[4047]387
388 END SUBROUTINE dynamics_parin
389
390
391!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
392! Description:
393! ------------
394!> Check control parameters and deduce further quantities.
395!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
396 SUBROUTINE dynamics_check_parameters
397
398
399 END SUBROUTINE dynamics_check_parameters
400
401
402!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
403! Description:
404! ------------
405!> Set module-specific timeseries units and labels
406!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
407 SUBROUTINE dynamics_check_data_output_ts( dots_max, dots_num, dots_label, dots_unit )
408
[4627]409    INTEGER(iwp),      INTENT(IN)     ::  dots_max
410
[4626]411    CHARACTER (LEN=*), DIMENSION(dots_max), INTENT(INOUT)  :: dots_label
412    CHARACTER (LEN=*), DIMENSION(dots_max), INTENT(INOUT)  :: dots_unit
[4047]413
414    INTEGER(iwp),      INTENT(INOUT)  ::  dots_num
415
416!
417!-- Next line is to avoid compiler warning about unused variables. Please remove.
418    IF ( dots_num == 0  .OR.  dots_label(1)(1:1) == ' '  .OR.  dots_unit(1)(1:1) == ' ' )  CONTINUE
419
420
421 END SUBROUTINE dynamics_check_data_output_ts
422
423
424!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
425! Description:
426! ------------
427!> Set the unit of module-specific profile output quantities. For those variables not recognized,
428!> the parameter unit is set to "illegal", which tells the calling routine that the output variable
429!> is not defined and leads to a program abort.
430!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
431 SUBROUTINE dynamics_check_data_output_pr( variable, var_count, unit, dopr_unit )
432
433
[4626]434    CHARACTER (LEN=*) ::  dopr_unit !< local value of dopr_unit
[4047]435    CHARACTER (LEN=*) ::  unit     !<
436    CHARACTER (LEN=*) ::  variable !<
437
438    INTEGER(iwp) ::  var_count     !<
439
440!
441!-- Next line is to avoid compiler warning about unused variables. Please remove.
442    IF ( unit(1:1) == ' '  .OR.  dopr_unit(1:1) == ' '  .OR.  var_count == 0 )  CONTINUE
443
444    SELECT CASE ( TRIM( variable ) )
445
446!       CASE ( 'var_name' )
447
448       CASE DEFAULT
449          unit = 'illegal'
450
451    END SELECT
452
453
454 END SUBROUTINE dynamics_check_data_output_pr
455
456
457!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
458! Description:
459! ------------
460!> Set the unit of module-specific output quantities. For those variables not recognized,
461!> the parameter unit is set to "illegal", which tells the calling routine that the output variable
462!< is not defined and leads to a program abort.
463!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
464 SUBROUTINE dynamics_check_data_output( variable, unit )
465
466
467    CHARACTER (LEN=*) ::  unit     !<
468    CHARACTER (LEN=*) ::  variable !<
469
470    SELECT CASE ( TRIM( variable ) )
471
472!       CASE ( 'u2' )
473
474       CASE DEFAULT
475          unit = 'illegal'
476
477    END SELECT
478
479
480 END SUBROUTINE dynamics_check_data_output
481
482
[4626]483!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
[4047]484!
485! Description:
486! ------------
487!> Initialize module-specific masked output
[4626]488!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
[4047]489 SUBROUTINE dynamics_init_masks( variable, unit )
490
491
492    CHARACTER (LEN=*) ::  unit     !<
493    CHARACTER (LEN=*) ::  variable !<
494
495
496    SELECT CASE ( TRIM( variable ) )
497
498!       CASE ( 'u2' )
499
500       CASE DEFAULT
501          unit = 'illegal'
502
503    END SELECT
504
505
506 END SUBROUTINE dynamics_init_masks
507
508
509!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
510! Description:
511! ------------
512!> Initialize module-specific arrays
513!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
514 SUBROUTINE dynamics_init_arrays
515
516
517 END SUBROUTINE dynamics_init_arrays
518
519
520!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
521! Description:
522! ------------
523!> Execution of module-specific initializing actions
524!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
525 SUBROUTINE dynamics_init
526
527
528 END SUBROUTINE dynamics_init
529
530
531!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
532! Description:
533! ------------
534!> Perform module-specific post-initialization checks
535!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
536 SUBROUTINE dynamics_init_checks
537
[4347]538    INTEGER(iwp) ::  i !< loop index in x-direction
539    INTEGER(iwp) ::  j !< loop index in y-direction
540    INTEGER(iwp) ::  k !< loop index in z-direction
[4047]541
[4347]542    LOGICAL      ::  realistic_q = .TRUE. !< flag indicating realistic mixing ratios
543
544    REAL(wp)     ::  e_s !< saturation water vapor pressure
545    REAL(wp)     ::  q_s !< saturation mixing ratio
546    REAL(wp)     ::  t_l !< actual temperature
[4760]547    REAL(wp)     ::  rh_check = 9999999.9_wp !< relative humidity
[4757]548    REAL(wp)     ::  rh_min = 9999999.9_wp !< max relative humidity
549    REAL(wp)     ::  height = 9999999.9_wp !< height of supersaturated regions
550    REAL(wp)     ::  min_height = 9999999.9_wp !< height of supersaturated regions
[4347]551
552!
[4626]553!-- Check for realistic initial mixing ratio. This must be in a realistic phyiscial range and must
554!-- not exceed the saturation mixing ratio by more than 2 percent. Please note, the check is
555!-- performed for each grid point (not just for a vertical profile), in order to cover also
[4358]556!-- three-dimensional initialization. Note, this check gives an error only for the initial run not
557!-- for a restart run. In case there are no cloud physics considered, the mixing ratio can exceed
[4626]558!-- the saturation moisture. This case a warning is given.
[4505]559    IF ( humidity  .AND.  .NOT. neutral  .AND.  check_realistic_q )  THEN
[4347]560       DO  i = nxl, nxr
561          DO  j = nys, nyn
562             DO  k = nzb+1, nzt
563!
564!--             Calculate actual temperature, water vapor saturation pressure, and based on this
565!--             the saturation mixing ratio.
566                t_l = exner(k) * pt(k,j,i)
567                e_s = magnus( t_l )
568                q_s = rd_d_rv * e_s / ( hyp(k) - e_s )
569
[4757]570                IF ( q(k,j,i) > 1.02_wp * q_s )  THEN
571                   realistic_q = .FALSE.
[4760]572                   rh_check = q(k,j,i) / q_s * 100.0_wp
[4757]573                   height = zu(k)
574                ENDIF
[4347]575             ENDDO
576          ENDDO
577       ENDDO
578!
[4626]579!--    Since the check is performed locally, merge the logical flag from all mpi ranks,
[4347]580!--    in order to do not print the error message multiple times.
581#if defined( __parallel )
582       CALL MPI_ALLREDUCE( MPI_IN_PLACE, realistic_q, 1, MPI_LOGICAL, MPI_LAND, comm2d, ierr)
[4760]583       CALL MPI_ALLREDUCE( rh_check, rh_min, 1, MPI_REAL, MPI_MIN, comm2d, ierr )
[4757]584       CALL MPI_ALLREDUCE( height, min_height, 1, MPI_REAL, MPI_MIN, comm2d, ierr )
[4347]585#endif
586
[4358]587       IF ( .NOT. realistic_q  .AND.                                                               &
588            TRIM( initializing_actions ) /= 'read_restart_data' )  THEN
[4757]589            WRITE( message_string, * ) 'The initial mixing ratio exceeds the saturation mixing' // &
590               'ratio, with rh =', rh_min, '% in a height of', min_height, 'm for the first time'
[4347]591          CALL message( 'dynamic_init_checks', 'PA0697', 2, 2, 0, 6, 0 )
[4358]592       ELSEIF ( .NOT. realistic_q  .AND.                                                           &
593                TRIM( initializing_actions ) == 'read_restart_data' )  THEN
[4757]594          WRITE( message_string, * ) 'The initial mixing ratio exceeds the saturation mixing' //   &
595              'ratio, with rh =', rh_min, '% in a height of', min_height, 'm for the first time'
[4358]596          CALL message( 'dynamic_init_checks', 'PA0697', 0, 1, 0, 6, 0 )
[4347]597       ENDIF
598    ENDIF
599
[4047]600 END SUBROUTINE dynamics_init_checks
601
602
603!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
604! Description:
605! ------------
606!> Set the grids on which module-specific output quantities are defined. Allowed values for
607!> grid_x are "x" and "xu", for grid_y "y" and "yv", and for grid_z "zu" and "zw".
608!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
609 SUBROUTINE dynamics_define_netcdf_grid( variable, found, grid_x, grid_y, grid_z )
610
611
612    CHARACTER (LEN=*) ::  grid_x     !<
613    CHARACTER (LEN=*) ::  grid_y     !<
614    CHARACTER (LEN=*) ::  grid_z     !<
615    CHARACTER (LEN=*) ::  variable   !<
616
617    LOGICAL ::  found   !<
618
619
620    SELECT CASE ( TRIM( variable ) )
621
622!       CASE ( 'u2' )
623
624       CASE DEFAULT
625          found  = .FALSE.
626          grid_x = 'none'
627          grid_y = 'none'
628          grid_z = 'none'
629
630    END SELECT
631
632
633 END SUBROUTINE dynamics_define_netcdf_grid
634
635
636!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
637! Description:
638! ------------
639!> Print a header with module-specific information.
640!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
641 SUBROUTINE dynamics_header( io )
642
643
[4851]644    INTEGER(iwp) ::  io   !< output-file id
[4047]645
646!
[4851]647!-- Write dynamics module header
648!-- NOTE: Deactivated because no relevant information to write so far
649    IF ( .FALSE. )  WRITE ( io, 100 )
[4047]650
651!
652!-- Format-descriptors
[4851]653100 FORMAT (//' Dynamics module information:'/                                              &
[4047]654              ' -----------------------------------'//)
655
656 END SUBROUTINE dynamics_header
657
658
659!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
660! Description:
661! ------------
662!> Execute module-specific actions for all grid points
663!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
664 SUBROUTINE dynamics_actions( location )
665
666
667    CHARACTER (LEN=*) ::  location !<
668
669!    INTEGER(iwp) ::  i !<
670!    INTEGER(iwp) ::  j !<
671!    INTEGER(iwp) ::  k !<
672
673!
674!-- Here the user-defined actions follow
[4626]675!-- No calls for single grid points are allowed at locations before and after the timestep, since
676!-- these calls are not within an i,j-loop
[4047]677    SELECT CASE ( location )
678
679       CASE ( 'before_timestep' )
680
681
682       CASE ( 'before_prognostic_equations' )
683
684
685       CASE ( 'after_integration' )
686
687
688       CASE ( 'after_timestep' )
689
690
691       CASE ( 'u-tendency' )
692
693
694       CASE ( 'v-tendency' )
695
696
697       CASE ( 'w-tendency' )
698
699
700       CASE ( 'pt-tendency' )
701
702
703       CASE ( 'sa-tendency' )
704
705
706       CASE ( 'e-tendency' )
707
708
709       CASE ( 'q-tendency' )
710
711
712       CASE ( 's-tendency' )
713
714
715       CASE DEFAULT
716          CONTINUE
717
718    END SELECT
719
720 END SUBROUTINE dynamics_actions
721
722
723!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
724! Description:
725! ------------
726!> Execute module-specific actions for grid point i,j
727!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
728 SUBROUTINE dynamics_actions_ij( i, j, location )
729
730
731    CHARACTER (LEN=*) ::  location
732
733    INTEGER(iwp) ::  i
734    INTEGER(iwp) ::  j
735
736!
737!-- Here the user-defined actions follow
738    SELECT CASE ( location )
739
740       CASE ( 'u-tendency' )
741
[4626]742!
[4047]743!--       Next line is to avoid compiler warning about unused variables. Please remove.
744          IF ( i +  j < 0 )  CONTINUE
745
746       CASE ( 'v-tendency' )
747
748
749       CASE ( 'w-tendency' )
750
751
752       CASE ( 'pt-tendency' )
753
754
755       CASE ( 'sa-tendency' )
756
757
758       CASE ( 'e-tendency' )
759
760
761       CASE ( 'q-tendency' )
762
763
764       CASE ( 's-tendency' )
765
766
767       CASE DEFAULT
768          CONTINUE
769
770    END SELECT
771
772 END SUBROUTINE dynamics_actions_ij
773
774
775!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
776! Description:
777! ------------
778!> Compute module-specific non-advective processes for all grid points
779!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
780 SUBROUTINE dynamics_non_advective_processes
781
782
783
784 END SUBROUTINE dynamics_non_advective_processes
785
786
787!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
788! Description:
789! ------------
790!> Compute module-specific non-advective processes for grid points i,j
791!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
792 SUBROUTINE dynamics_non_advective_processes_ij( i, j )
793
794
795    INTEGER(iwp) ::  i                 !<
796    INTEGER(iwp) ::  j                 !<
797
798!
799!--    Next line is just to avoid compiler warnings about unused variables. You may remove it.
800       IF ( i + j < 0 )  CONTINUE
801
802
803 END SUBROUTINE dynamics_non_advective_processes_ij
804
805
806!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
807! Description:
808! ------------
809!> Perform module-specific horizontal boundary exchange
810!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
[4731]811 SUBROUTINE dynamics_exchange_horiz( location )
[4047]812
[4731]813       CHARACTER (LEN=*), INTENT(IN) ::  location !< call location string
[4047]814
[4731]815       SELECT CASE ( location )
[4047]816
[4731]817          CASE ( 'before_prognostic_equation' )
818
819          CASE ( 'after_prognostic_equation' )
820
821             CALL exchange_horiz( u_p, nbgp )
822             CALL exchange_horiz( v_p, nbgp )
823             CALL exchange_horiz( w_p, nbgp )
824             CALL exchange_horiz( pt_p, nbgp )
825             IF ( .NOT. constant_diffusion )  CALL exchange_horiz( e_p, nbgp )
826             IF ( rans_tke_e  )               CALL exchange_horiz( diss_p, nbgp )
827             IF ( humidity )                  CALL exchange_horiz( q_p, nbgp )
828             IF ( passive_scalar )            CALL exchange_horiz( s_p, nbgp )
829
830          CASE ( 'after_anterpolation' )
831
832             CALL exchange_horiz( u, nbgp )
833             CALL exchange_horiz( v, nbgp )
834             CALL exchange_horiz( w, nbgp )
835             IF ( .NOT. neutral )             CALL exchange_horiz( pt, nbgp )
836             IF ( humidity )                  CALL exchange_horiz( q, nbgp )
837             IF ( passive_scalar )            CALL exchange_horiz( s, nbgp )
838             IF ( .NOT. constant_diffusion )  CALL exchange_horiz( e, nbgp )
839             IF ( .NOT. constant_diffusion  .AND.  rans_mode  .AND.  rans_tke_e )  THEN
840                CALL exchange_horiz( diss, nbgp )
841             ENDIF
842
843       END SELECT
844
[4047]845 END SUBROUTINE dynamics_exchange_horiz
846
847
848!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
849! Description:
850! ------------
851!> Compute module-specific prognostic equations for all grid points
852!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
853 SUBROUTINE dynamics_prognostic_equations
854
855
856
857 END SUBROUTINE dynamics_prognostic_equations
858
859
860!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
861! Description:
862! ------------
863!> Compute module-specific prognostic equations for grid point i,j
864!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
865 SUBROUTINE dynamics_prognostic_equations_ij( i, j, i_omp_start, tn )
866
867
868    INTEGER(iwp), INTENT(IN) ::  i            !< grid index in x-direction
[4626]869    INTEGER(iwp), INTENT(IN) ::  i_omp_start  !< first loop index of i-loop in prognostic_equations
[4047]870    INTEGER(iwp), INTENT(IN) ::  j            !< grid index in y-direction
871    INTEGER(iwp), INTENT(IN) ::  tn           !< task number of openmp task
872
873!
874!-- Next line is just to avoid compiler warnings about unused variables. You may remove it.
875    IF ( i + j + i_omp_start + tn < 0 )  CONTINUE
876
877 END SUBROUTINE dynamics_prognostic_equations_ij
878
879
[4281]880!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
881! Description:
882! ------------
883!> Compute boundary conditions of dynamics model
884!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
885 SUBROUTINE dynamics_boundary_conditions
886
887    IMPLICIT NONE
888
889    INTEGER(iwp) ::  i  !< grid index x direction
890    INTEGER(iwp) ::  j  !< grid index y direction
891    INTEGER(iwp) ::  k  !< grid index z direction
892    INTEGER(iwp) ::  l  !< running index boundary type, for up- and downward-facing walls
893    INTEGER(iwp) ::  m  !< running index surface elements
894
895!
896!-- Bottom boundary
897    IF ( ibc_uv_b == 1 )  THEN
898       u_p(nzb,:,:) = u_p(nzb+1,:,:)
899       v_p(nzb,:,:) = v_p(nzb+1,:,:)
900    ENDIF
901!
902!-- Set zero vertical velocity at topography top (l=0), or bottom (l=1) in case
903!-- of downward-facing surfaces.
904    DO  l = 0, 1
905       !$OMP PARALLEL DO PRIVATE( i, j, k )
906       !$ACC PARALLEL LOOP PRIVATE(i, j, k) &
907       !$ACC PRESENT(bc_h, w_p)
908       DO  m = 1, bc_h(l)%ns
909          i = bc_h(l)%i(m)
910          j = bc_h(l)%j(m)
911          k = bc_h(l)%k(m)
912          w_p(k+bc_h(l)%koff,j,i) = 0.0_wp
913       ENDDO
914    ENDDO
915
916!
917!-- Top boundary. A nested domain ( ibc_uv_t = 3 ) does not require settings.
918    IF ( ibc_uv_t == 0 )  THEN
919        !$ACC KERNELS PRESENT(u_p, v_p, u_init, v_init)
920        u_p(nzt+1,:,:) = u_init(nzt+1)
921        v_p(nzt+1,:,:) = v_init(nzt+1)
922        !$ACC END KERNELS
923    ELSEIF ( ibc_uv_t == 1 )  THEN
924        u_p(nzt+1,:,:) = u_p(nzt,:,:)
925        v_p(nzt+1,:,:) = v_p(nzt,:,:)
926    ENDIF
927
928!
929!-- Vertical nesting: Vertical velocity not zero at the top of the fine grid
[4626]930    IF ( .NOT.  child_domain  .AND.  .NOT.  nesting_offline  .AND.                                 &
931         TRIM(coupling_mode) /= 'vnested_fine' )  THEN
[4281]932       !$ACC KERNELS PRESENT(w_p)
933       w_p(nzt:nzt+1,:,:) = 0.0_wp  !< nzt is not a prognostic level (but cf. pres)
934       !$ACC END KERNELS
935    ENDIF
936
937!
938!-- Temperature at bottom and top boundary.
[4626]939!-- In case of coupled runs (ibc_pt_b = 2) the temperature is given by the sea surface temperature
940!-- of the coupled ocean model.
[4281]941!-- Dirichlet
942    IF ( .NOT. neutral )  THEN
943       IF ( ibc_pt_b == 0 )  THEN
944          DO  l = 0, 1
945             !$OMP PARALLEL DO PRIVATE( i, j, k )
946             DO  m = 1, bc_h(l)%ns
947                i = bc_h(l)%i(m)
948                j = bc_h(l)%j(m)
949                k = bc_h(l)%k(m)
950                pt_p(k+bc_h(l)%koff,j,i) = pt(k+bc_h(l)%koff,j,i)
951             ENDDO
952          ENDDO
953!
954!--    Neumann, zero-gradient
955       ELSEIF ( ibc_pt_b == 1 )  THEN
956          DO  l = 0, 1
957             !$OMP PARALLEL DO PRIVATE( i, j, k )
958             !$ACC PARALLEL LOOP PRIVATE(i, j, k) &
959             !$ACC PRESENT(bc_h, pt_p)
960             DO  m = 1, bc_h(l)%ns
961                i = bc_h(l)%i(m)
962                j = bc_h(l)%j(m)
963                k = bc_h(l)%k(m)
964                pt_p(k+bc_h(l)%koff,j,i) = pt_p(k,j,i)
965             ENDDO
966          ENDDO
967       ENDIF
968
969!
970!--    Temperature at top boundary
971       IF ( ibc_pt_t == 0 )  THEN
972           pt_p(nzt+1,:,:) = pt(nzt+1,:,:)
973!
974!--        In case of nudging adjust top boundary to pt which is
975!--        read in from NUDGING-DATA
976           IF ( nudging )  THEN
977              pt_p(nzt+1,:,:) = pt_init(nzt+1)
978           ENDIF
979       ELSEIF ( ibc_pt_t == 1 )  THEN
980           pt_p(nzt+1,:,:) = pt_p(nzt,:,:)
981       ELSEIF ( ibc_pt_t == 2 )  THEN
982           !$ACC KERNELS PRESENT(pt_p, dzu)
983           pt_p(nzt+1,:,:) = pt_p(nzt,:,:) + bc_pt_t_val * dzu(nzt+1)
984           !$ACC END KERNELS
985       ENDIF
986    ENDIF
987!
[4626]988!-- Boundary conditions for total water content, bottom and top boundary (see also temperature)
[4281]989    IF ( humidity )  THEN
990!
991!--    Surface conditions for constant_humidity_flux
[4626]992!--    Run loop over all non-natural and natural walls. Note, in wall-datatype the k coordinate
993!--    belongs to the atmospheric grid point, therefore, set q_p at k-1
[4281]994       IF ( ibc_q_b == 0 ) THEN
995
996          DO  l = 0, 1
997             !$OMP PARALLEL DO PRIVATE( i, j, k )
998             DO  m = 1, bc_h(l)%ns
999                i = bc_h(l)%i(m)
1000                j = bc_h(l)%j(m)
1001                k = bc_h(l)%k(m)
1002                q_p(k+bc_h(l)%koff,j,i) = q(k+bc_h(l)%koff,j,i)
1003             ENDDO
1004          ENDDO
1005
1006       ELSE
1007
1008          DO  l = 0, 1
1009             !$OMP PARALLEL DO PRIVATE( i, j, k )
1010             DO  m = 1, bc_h(l)%ns
1011                i = bc_h(l)%i(m)
1012                j = bc_h(l)%j(m)
1013                k = bc_h(l)%k(m)
1014                q_p(k+bc_h(l)%koff,j,i) = q_p(k,j,i)
1015             ENDDO
1016          ENDDO
1017       ENDIF
1018!
1019!--    Top boundary
1020       IF ( ibc_q_t == 0 ) THEN
1021          q_p(nzt+1,:,:) = q(nzt+1,:,:)
1022       ELSEIF ( ibc_q_t == 1 ) THEN
1023          q_p(nzt+1,:,:) = q_p(nzt,:,:) + bc_q_t_val * dzu(nzt+1)
1024       ENDIF
1025    ENDIF
1026!
[4626]1027!-- Boundary conditions for scalar, bottom and top boundary (see also temperature)
[4281]1028    IF ( passive_scalar )  THEN
1029!
1030!--    Surface conditions for constant_humidity_flux
[4626]1031!--    Run loop over all non-natural and natural walls. Note, in wall-datatype the k coordinate
1032!--    belongs to the atmospheric grid point, therefore, set s_p at k-1
[4281]1033       IF ( ibc_s_b == 0 ) THEN
1034
1035          DO  l = 0, 1
1036             !$OMP PARALLEL DO PRIVATE( i, j, k )
1037             DO  m = 1, bc_h(l)%ns
1038                i = bc_h(l)%i(m)
1039                j = bc_h(l)%j(m)
1040                k = bc_h(l)%k(m)
1041                s_p(k+bc_h(l)%koff,j,i) = s(k+bc_h(l)%koff,j,i)
1042             ENDDO
1043          ENDDO
1044
1045       ELSE
1046
1047          DO  l = 0, 1
1048             !$OMP PARALLEL DO PRIVATE( i, j, k )
1049             DO  m = 1, bc_h(l)%ns
1050                i = bc_h(l)%i(m)
1051                j = bc_h(l)%j(m)
1052                k = bc_h(l)%k(m)
1053                s_p(k+bc_h(l)%koff,j,i) = s_p(k,j,i)
1054             ENDDO
1055          ENDDO
1056       ENDIF
1057!
1058!--    Top boundary condition
1059       IF ( ibc_s_t == 0 )  THEN
1060          s_p(nzt+1,:,:) = s(nzt+1,:,:)
1061       ELSEIF ( ibc_s_t == 1 )  THEN
1062          s_p(nzt+1,:,:) = s_p(nzt,:,:)
1063       ELSEIF ( ibc_s_t == 2 )  THEN
1064          s_p(nzt+1,:,:) = s_p(nzt,:,:) + bc_s_t_val * dzu(nzt+1)
1065       ENDIF
1066
1067    ENDIF
1068!
[4626]1069!-- In case of inflow or nest boundary at the south boundary the boundary for v is at nys and in
1070!-- case of inflow or nest boundary at the left boundary the boundary for u is at nxl. Since in
1071!-- prognostic_equations (cache optimized version) these levels are handled as a prognostic level,
1072!-- boundary values have to be restored here.
[4281]1073    IF ( bc_dirichlet_s )  THEN
1074       v_p(:,nys,:) = v_p(:,nys-1,:)
1075    ELSEIF ( bc_dirichlet_l ) THEN
1076       u_p(:,:,nxl) = u_p(:,:,nxl-1)
1077    ENDIF
1078
1079!
[4626]1080!-- The same restoration for u at i=nxl and v at j=nys as above must be made in case of nest
1081!-- boundaries. This must not be done in case of vertical nesting mode as in that case the lateral
1082!-- boundaries are actually cyclic.
1083!-- Lateral oundary conditions for TKE and dissipation are set in tcm_boundary_conds.
[4281]1084    IF ( nesting_mode /= 'vertical'  .OR.  nesting_offline )  THEN
1085       IF ( bc_dirichlet_s )  THEN
1086          v_p(:,nys,:) = v_p(:,nys-1,:)
1087       ENDIF
1088       IF ( bc_dirichlet_l )  THEN
1089          u_p(:,:,nxl) = u_p(:,:,nxl-1)
1090       ENDIF
1091    ENDIF
1092
1093!
1094!-- Lateral boundary conditions for scalar quantities at the outflow.
[4626]1095!-- Lateral oundary conditions for TKE and dissipation are set in tcm_boundary_conds.
[4281]1096    IF ( bc_radiation_s )  THEN
1097       pt_p(:,nys-1,:)     = pt_p(:,nys,:)
1098       IF ( humidity )  THEN
1099          q_p(:,nys-1,:) = q_p(:,nys,:)
1100       ENDIF
1101       IF ( passive_scalar )  s_p(:,nys-1,:) = s_p(:,nys,:)
1102    ELSEIF ( bc_radiation_n )  THEN
1103       pt_p(:,nyn+1,:)     = pt_p(:,nyn,:)
1104       IF ( humidity )  THEN
1105          q_p(:,nyn+1,:) = q_p(:,nyn,:)
1106       ENDIF
1107       IF ( passive_scalar )  s_p(:,nyn+1,:) = s_p(:,nyn,:)
1108    ELSEIF ( bc_radiation_l )  THEN
1109       pt_p(:,:,nxl-1)     = pt_p(:,:,nxl)
1110       IF ( humidity )  THEN
1111          q_p(:,:,nxl-1) = q_p(:,:,nxl)
1112       ENDIF
1113       IF ( passive_scalar )  s_p(:,:,nxl-1) = s_p(:,:,nxl)
1114    ELSEIF ( bc_radiation_r )  THEN
1115       pt_p(:,:,nxr+1)     = pt_p(:,:,nxr)
1116       IF ( humidity )  THEN
1117          q_p(:,:,nxr+1) = q_p(:,:,nxr)
1118       ENDIF
1119       IF ( passive_scalar )  s_p(:,:,nxr+1) = s_p(:,:,nxr)
1120    ENDIF
1121
1122!
1123!-- Radiation boundary conditions for the velocities at the respective outflow.
[4845]1124!-- The phase velocity is set to the maximum phase velocity that ensures numerical
1125!-- stability (CFL-condition), i.e. a Courant number of one is assumed.
[4281]1126    IF ( bc_radiation_s )  THEN
[4845]1127       u_p(:,-1,:) = u(:,0,:)
1128       v_p(:,0,:)  = v(:,1,:)
1129       w_p(:,-1,:) = w(:,0,:)
[4281]1130    ENDIF
1131
1132    IF ( bc_radiation_n )  THEN
[4845]1133       u_p(:,ny+1,:) = u(:,ny,:)
1134       v_p(:,ny+1,:) = v(:,ny,:)
1135       w_p(:,ny+1,:) = w(:,ny,:)
[4281]1136    ENDIF
1137
1138    IF ( bc_radiation_l )  THEN
[4845]1139       u_p(:,:,0)  = u(:,:,1)
1140       v_p(:,:,-1) = v(:,:,0)
1141       w_p(:,:,-1) = w(:,:,0)
[4281]1142    ENDIF
1143
1144    IF ( bc_radiation_r )  THEN
[4845]1145       u_p(:,:,nx+1) = u(:,:,nx)
1146       v_p(:,:,nx+1) = v(:,:,nx)
1147       w_p(:,:,nx+1) = w(:,:,nx)
1148    ENDIF
[4281]1149
[4845]1150 END SUBROUTINE dynamics_boundary_conditions
[4281]1151
1152
[4626]1153!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
[4047]1154! Description:
1155! ------------
1156!> Swap timelevels of module-specific array pointers
[4626]1157!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
[4047]1158 SUBROUTINE dynamics_swap_timelevel ( mod_count )
1159
1160
1161    INTEGER, INTENT(IN) :: mod_count
1162
1163
1164    SELECT CASE ( mod_count )
1165
1166       CASE ( 0 )
1167
1168          u  => u_1;   u_p  => u_2
1169          v  => v_1;   v_p  => v_2
1170          w  => w_1;   w_p  => w_2
1171          IF ( .NOT. neutral )  THEN
1172             pt => pt_1;  pt_p => pt_2
1173          ENDIF
1174          IF ( humidity )  THEN
1175             q => q_1;    q_p => q_2
1176          ENDIF
1177          IF ( passive_scalar )  THEN
1178             s => s_1;    s_p => s_2
1179          ENDIF
1180
1181       CASE ( 1 )
1182
1183          u  => u_2;   u_p  => u_1
1184          v  => v_2;   v_p  => v_1
1185          w  => w_2;   w_p  => w_1
1186          IF ( .NOT. neutral )  THEN
1187             pt => pt_2;  pt_p => pt_1
1188          ENDIF
1189          IF ( humidity )  THEN
1190             q => q_2;    q_p => q_1
1191          ENDIF
1192          IF ( passive_scalar )  THEN
1193             s => s_2;    s_p => s_1
1194          ENDIF
1195
1196    END SELECT
1197
1198 END SUBROUTINE dynamics_swap_timelevel
1199
1200
1201!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1202! Description:
1203! ------------
[4626]1204!> Sum up and time-average module-specific output quantities as well as allocate the array necessary
1205!> for storing the average.
[4047]1206!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1207 SUBROUTINE dynamics_3d_data_averaging( mode, variable )
1208
1209
1210    CHARACTER (LEN=*) ::  mode    !<
1211    CHARACTER (LEN=*) :: variable !<
1212
1213
1214    IF ( mode == 'allocate' )  THEN
1215
1216       SELECT CASE ( TRIM( variable ) )
1217
1218!          CASE ( 'u2' )
1219
1220          CASE DEFAULT
1221             CONTINUE
1222
1223       END SELECT
1224
1225    ELSEIF ( mode == 'sum' )  THEN
1226
1227       SELECT CASE ( TRIM( variable ) )
1228
1229!          CASE ( 'u2' )
1230
1231          CASE DEFAULT
1232             CONTINUE
1233
1234       END SELECT
1235
1236    ELSEIF ( mode == 'average' )  THEN
1237
1238       SELECT CASE ( TRIM( variable ) )
1239
1240!          CASE ( 'u2' )
1241
1242       END SELECT
1243
1244    ENDIF
1245
1246 END SUBROUTINE dynamics_3d_data_averaging
1247
1248
1249!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1250! Description:
1251! ------------
[4626]1252!> Resorts the module-specific output quantity with indices (k,j,i) to a temporary array with
1253!> indices (i,j,k) and sets the grid on which it is defined.
[4047]1254!> Allowed values for grid are "zu" and "zw".
1255!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
[4626]1256 SUBROUTINE dynamics_data_output_2d( av, variable, found, grid, mode, local_pf, two_d, nzb_do,     &
1257                                     nzt_do, fill_value )
[4047]1258
1259
[4626]1260    CHARACTER (LEN=*)             ::  grid       !<
[4047]1261    CHARACTER (LEN=*), INTENT(IN) ::  mode       !< either 'xy', 'xz' or 'yz'
[4626]1262    CHARACTER (LEN=*)             ::  variable   !<
[4047]1263
1264    INTEGER(iwp) ::  av     !< flag to control data output of instantaneous or time-averaged data
1265!    INTEGER(iwp) ::  i      !< grid index along x-direction
1266!    INTEGER(iwp) ::  j      !< grid index along y-direction
1267!    INTEGER(iwp) ::  k      !< grid index along z-direction
1268!    INTEGER(iwp) ::  m      !< running index surface elements
1269    INTEGER(iwp) ::  nzb_do !< lower limit of the domain (usually nzb)
1270    INTEGER(iwp) ::  nzt_do !< upper limit of the domain (usually nzt+1)
1271
1272    LOGICAL      ::  found !<
1273    LOGICAL      ::  two_d !< flag parameter that indicates 2D variables (horizontal cross sections)
1274
1275    REAL(wp), INTENT(IN) ::  fill_value
1276
1277    REAL(wp), DIMENSION(nxl:nxr,nys:nyn,nzb_do:nzt_do) ::  local_pf !<
1278
1279!
1280!-- Next line is just to avoid compiler warnings about unused variables. You may remove it.
1281    IF ( two_d .AND. av + LEN( mode ) + local_pf(nxl,nys,nzb_do) + fill_value < 0.0 )  CONTINUE
1282
1283    found = .TRUE.
1284
1285    SELECT CASE ( TRIM( variable ) )
1286
1287!       CASE ( 'u2_xy', 'u2_xz', 'u2_yz' )
1288
1289       CASE DEFAULT
1290          found = .FALSE.
1291          grid  = 'none'
1292
1293    END SELECT
1294
1295
1296 END SUBROUTINE dynamics_data_output_2d
1297
1298
1299!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1300! Description:
1301! ------------
[4626]1302!> Resorts the module-specific output quantity with indices (k,j,i) to a temporary array with
1303!> indices (i,j,k).
[4047]1304!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1305 SUBROUTINE dynamics_data_output_3d( av, variable, found, local_pf, fill_value, nzb_do, nzt_do )
1306
1307
1308    CHARACTER (LEN=*) ::  variable !<
1309
1310    INTEGER(iwp) ::  av    !<
1311!    INTEGER(iwp) ::  i     !<
1312!    INTEGER(iwp) ::  j     !<
1313!    INTEGER(iwp) ::  k     !<
1314    INTEGER(iwp) ::  nzb_do !< lower limit of the data output (usually 0)
1315    INTEGER(iwp) ::  nzt_do !< vertical upper limit of the data output (usually nz_do3d)
1316
1317    LOGICAL      ::  found !<
1318
1319    REAL(wp), INTENT(IN) ::  fill_value    !< value for the _FillValue attribute
1320
[4768]1321    REAL(wp), DIMENSION(nxl:nxr,nys:nyn,nzb_do:nzt_do) ::  local_pf !<
[4047]1322
1323!
1324!-- Next line is to avoid compiler warning about unused variables. Please remove.
1325    IF ( av + local_pf(nxl,nys,nzb_do) + fill_value < 0.0 )  CONTINUE
1326
1327
1328    found = .TRUE.
1329
1330    SELECT CASE ( TRIM( variable ) )
1331
1332!       CASE ( 'u2' )
1333
1334       CASE DEFAULT
1335          found = .FALSE.
1336
1337    END SELECT
1338
1339
1340 END SUBROUTINE dynamics_data_output_3d
1341
1342
1343!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1344! Description:
1345! ------------
1346!> Calculation of module-specific statistics, i.e. horizontally averaged profiles and time series.
1347!> This is called for every statistic region sr, but at least for the region "total domain" (sr=0).
1348!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1349 SUBROUTINE dynamics_statistics( mode, sr, tn )
1350
1351
1352    CHARACTER (LEN=*) ::  mode   !<
1353!    INTEGER(iwp) ::  i    !<
1354!    INTEGER(iwp) ::  j    !<
1355!    INTEGER(iwp) ::  k    !<
1356    INTEGER(iwp) ::  sr   !<
1357    INTEGER(iwp) ::  tn   !<
1358
1359!
1360!-- Next line is to avoid compiler warning about unused variables. Please remove.
1361    IF ( sr == 0  .OR.  tn == 0 )  CONTINUE
1362
1363    IF ( mode == 'profiles' )  THEN
1364
1365    ELSEIF ( mode == 'time_series' )  THEN
1366
1367    ENDIF
1368
1369 END SUBROUTINE dynamics_statistics
1370
1371
1372!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1373! Description:
1374! ------------
[4495]1375!> Read module-specific global restart data (Fortran binary format).
[4047]1376!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
[4495]1377 SUBROUTINE dynamics_rrd_global_ftn( found )
[4047]1378
1379    LOGICAL, INTENT(OUT)  ::  found
1380
1381
1382    found = .TRUE.
1383
1384
1385    SELECT CASE ( restart_string(1:length) )
1386
1387       CASE ( 'global_paramter' )
1388!          READ ( 13 )  global_parameter
1389
1390       CASE DEFAULT
1391
1392          found = .FALSE.
1393
1394    END SELECT
1395
1396
[4495]1397 END SUBROUTINE dynamics_rrd_global_ftn
[4047]1398
1399
1400!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1401! Description:
1402! ------------
[4495]1403!> Read module-specific global restart data (MPI-IO).
1404!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1405 SUBROUTINE dynamics_rrd_global_mpi
1406
1407!    CALL rrd_mpi_io( 'global_parameter', global_parameter )
1408    CONTINUE
1409
1410 END SUBROUTINE dynamics_rrd_global_mpi
1411
1412
1413!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1414! Description:
1415! ------------
[4517]1416!> Read module-specific local restart data arrays (Fortran binary format).
[4047]1417!> Subdomain index limits on file are given by nxl_on_file, etc.
1418!> Indices nxlc, etc. indicate the range of gridpoints to be mapped from the subdomain on file (f)
1419!> to the subdomain of the current PE (c). They have been calculated in routine rrd_local.
1420!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
[4626]1421 SUBROUTINE dynamics_rrd_local_ftn( k, nxlf, nxlc, nxl_on_file, nxrf, nxrc, nxr_on_file, nynf,     &
1422                                    nync, nyn_on_file, nysf, nysc, nys_on_file, tmp_2d, tmp_3d,    &
1423                                    found )
[4047]1424
1425
1426    INTEGER(iwp) ::  k               !<
1427    INTEGER(iwp) ::  nxlc            !<
1428    INTEGER(iwp) ::  nxlf            !<
1429    INTEGER(iwp) ::  nxl_on_file     !<
1430    INTEGER(iwp) ::  nxrc            !<
1431    INTEGER(iwp) ::  nxrf            !<
1432    INTEGER(iwp) ::  nxr_on_file     !<
1433    INTEGER(iwp) ::  nync            !<
1434    INTEGER(iwp) ::  nynf            !<
1435    INTEGER(iwp) ::  nyn_on_file     !<
1436    INTEGER(iwp) ::  nysc            !<
1437    INTEGER(iwp) ::  nysf            !<
1438    INTEGER(iwp) ::  nys_on_file     !<
1439
1440    LOGICAL, INTENT(OUT)  ::  found
1441
1442    REAL(wp), DIMENSION(nys_on_file-nbgp:nyn_on_file+nbgp,nxl_on_file-nbgp:nxr_on_file+nbgp) :: tmp_2d   !<
1443    REAL(wp), DIMENSION(nzb:nzt+1,nys_on_file-nbgp:nyn_on_file+nbgp,nxl_on_file-nbgp:nxr_on_file+nbgp) :: tmp_3d   !<
1444
1445!
1446!-- Next line is to avoid compiler warning about unused variables. Please remove.
[4626]1447    IF ( k + nxlc + nxlf + nxrc + nxrf + nync + nynf + nysc + nysf +                               &
1448         tmp_2d(nys_on_file,nxl_on_file) +                                                         &
[4097]1449         tmp_3d(nzb,nys_on_file,nxl_on_file) < 0.0 )  CONTINUE
[4047]1450!
1451!-- Here the reading of user-defined restart data follows:
1452!-- Sample for user-defined output
1453
1454    found = .TRUE.
1455
1456    SELECT CASE ( restart_string(1:length) )
1457
1458!       CASE ( 'u2_av' )
1459
1460       CASE DEFAULT
1461
1462          found = .FALSE.
1463
1464    END SELECT
1465
[4517]1466 END SUBROUTINE dynamics_rrd_local_ftn
[4047]1467
1468
1469!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1470! Description:
1471! ------------
[4517]1472!> Read module-specific local restart data arrays (MPI-IO).
1473!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1474 SUBROUTINE dynamics_rrd_local_mpi
1475
1476    IMPLICIT NONE
1477
1478!    LOGICAL ::  array_found  !<
1479
1480
1481!    CALL rd_mpi_io_check_array( 'u2_av' , found = array_found )
1482!    IF ( array_found )  THEN
1483!       IF ( .NOT. ALLOCATED( u2_av ) )  ALLOCATE( u2_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1484!       CALL rrd_mpi_io( 'u2_av', u2_av )
1485!    ENDIF
1486
1487    CONTINUE
1488
1489 END SUBROUTINE dynamics_rrd_local_mpi
1490
1491
1492
1493!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1494! Description:
1495! ------------
[4047]1496!> Writes global module-specific restart data into binary file(s) for restart runs.
1497!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1498 SUBROUTINE dynamics_wrd_global
1499
1500
1501 END SUBROUTINE dynamics_wrd_global
1502
1503
1504!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1505! Description:
1506! ------------
1507!> Writes processor specific and module-specific restart data into binary file(s) for restart runs.
1508!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1509 SUBROUTINE dynamics_wrd_local
1510
1511
1512 END SUBROUTINE dynamics_wrd_local
1513
1514
1515!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1516! Description:
1517! ------------
1518!> Execute module-specific actions at the very end of the program.
1519!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1520 SUBROUTINE dynamics_last_actions
1521
1522
1523 END SUBROUTINE dynamics_last_actions
1524
[4627]1525 END MODULE dynamics_mod
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.