source: palm/trunk/SOURCE/init_masks.f90 @ 4520

Last change on this file since 4520 was 4502, checked in by schwenkel, 5 years ago

Implementation of ice microphysics

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 32.5 KB
Line 
1!> @file init_masks.f90
2!------------------------------------------------------------------------------!
3! This file is part of the PALM model system.
4!
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.
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 1997-2020 Leibniz Universitaet Hannover
18!------------------------------------------------------------------------------!
19!
20! Current revisions:
21! -----------------
22!
23!
24! Former revisions:
25! -----------------
26! $Id: init_masks.f90 4502 2020-04-17 16:14:16Z schwenkel $
27! Implementation of ice microphysics
28!
29! 4444 2020-03-05 15:59:50Z raasch
30! bugfix: cpp-directives for serial mode added
31!
32! 4360 2020-01-07 11:25:50Z suehring
33! Corrected "Former revisions" section
34!
35! 4069 2019-07-01 14:05:51Z Giersch
36! Masked output running index mid has been introduced as a local variable to
37! avoid runtime error (Loop variable has been modified) in time_integration
38!
39! 3766 2019-02-26 16:23:41Z raasch
40! unused variables removed
41!
42! 3687 2019-01-22 10:42:06Z knoop
43! unused variables removed
44!
45! 3655 2019-01-07 16:51:22Z knoop
46! Move the control parameter "salsa" from salsa_mod to control_parameters
47! (M. Kurppa)
48!
49! 410 2009-12-04 17:05:40Z letzel
50! Initial revision
51!
52!
53! Description:
54! ------------
55!> Initialize masked data output
56!------------------------------------------------------------------------------!
57 SUBROUTINE init_masks
58
59    USE arrays_3d,                                                             &
60        ONLY:  zu, zw
61
62    USE bulk_cloud_model_mod,                                                  &
63        ONLY: bulk_cloud_model, microphysics_morrison, microphysics_seifert,   &
64              microphysics_ice_extension
65
66    USE control_parameters,                                                    &
67        ONLY:  constant_diffusion, cloud_droplets,                             &
68               data_output_masks, data_output_masks_user,                      &
69               doav, doav_n, domask, domask_no, dz, dz_stretch_level_start,    &
70               humidity, mask, masks, mask_scale, mask_i,                      &
71               mask_i_global, mask_j, mask_j_global, mask_k, mask_k_global,    &
72               mask_k_over_surface,                                            &
73               mask_loop, mask_size, mask_size_l, mask_start_l,                &
74               mask_surface, mask_x,                                           &
75               mask_x_loop, mask_xyz_dimension, mask_y, mask_y_loop, mask_z,   &
76               mask_z_loop, max_masks,  message_string,                        &
77               passive_scalar, ocean_mode, varnamelength
78
79    USE grid_variables,                                                        &
80        ONLY:  dx, dy
81
82    USE indices,                                                               &
83        ONLY:  nx, nxl, nxr, ny, nyn, nys, nz, nzb, nzt
84
85    USE kinds
86
87    USE module_interface,                                                      &
88        ONLY:  module_interface_init_masks
89
90    USE netcdf_interface,                                                      &
91        ONLY:  domask_unit, netcdf_data_format
92
93    USE particle_attributes,                                                   &
94        ONLY:  particle_advection
95
96    USE pegrid
97
98    IMPLICIT NONE
99
100    CHARACTER (LEN=varnamelength) ::  var  !< contains variable name
101    CHARACTER (LEN=7)             ::  unit !< contains unit of variable
102   
103    CHARACTER (LEN=varnamelength), DIMENSION(max_masks,100) ::  do_mask      !< list of output variables
104    CHARACTER (LEN=varnamelength), DIMENSION(max_masks,100) ::  do_mask_user !< list of user-specified output variables
105
106    INTEGER(iwp) ::  count        !< counting masking indices along a dimension
107    INTEGER(iwp) ::  i            !< loop index
108    INTEGER(iwp) ::  ilen         !< length of string saved in 'do_mask'
109    INTEGER(iwp) ::  ind_array(1) !< array index
110    INTEGER(iwp) ::  j            !< loop index
111    INTEGER(iwp) ::  k            !< loop index
112    INTEGER(iwp) ::  m            !< mask index
113    INTEGER(iwp) ::  mid            !< masked output running index
114#if defined( __parallel )
115    INTEGER(iwp) ::  ind(6)       !< index limits (lower/upper bounds) of output array
116    INTEGER(iwp) ::  n            !< loop index
117    INTEGER(iwp) ::  sender       !< PE id of sending PE
118#endif
119   
120    INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  tmp_array !< temporary 1D array
121
122    LOGICAL ::  found !< true if variable is found
123
124!
125!-- Initial values are explicitly set here due to a bug in the Cray compiler
126!-- in case of assignments of initial values in declaration statements for
127!-- arrays with more than 9999 elements (appears with -eD only)
128    domask = ' '
129
130!
131!-- Allocation and initialization
132    ALLOCATE( tmp_array( MAX(nx,ny,nz)+2 ) )
133
134    ALLOCATE( mask_i(max_masks,nxr-nxl+2), &
135              mask_j(max_masks,nyn-nys+2), &
136              mask_k(max_masks,nzt-nzb+2) )
137!
138!-- internal mask arrays ("mask,dimension,selection")
139    ALLOCATE( mask(max_masks,3,mask_xyz_dimension), &
140              mask_loop(max_masks,3,3) )
141   
142!
143!-- Parallel mask output not yet supported. In check_parameters data format
144!-- is restricted and is switched back to non-parallel output. Therefore the
145!-- following error can not occur at the moment.
146    IF ( netcdf_data_format > 4 )  THEN
147       message_string = 'netCDF file formats '//                               &
148                        '5 and 6 (with parallel I/O support)'//                &
149                        ' are currently not supported.'
150       CALL message( 'init_masks', 'PA0328', 1, 2, 0, 6, 0 )
151    ENDIF
152
153!
154!-- Store data output parameters for masked data output in few shared arrays
155    DO  mid = 1, masks
156   
157       do_mask     (mid,:) = data_output_masks(mid,:)
158       do_mask_user(mid,:) = data_output_masks_user(mid,:)
159       mask      (mid,1,:) = mask_x(mid,:) 
160       mask      (mid,2,:) = mask_y(mid,:)
161       mask      (mid,3,:) = mask_z(mid,:) 
162!
163!--    Flag a mask as terrain following
164       IF ( mask_k_over_surface(mid,1) /= -1_iwp )  THEN
165          mask_surface(mid) = .TRUE.
166       ENDIF
167
168       IF ( mask_x_loop(mid,1) == -1.0_wp  .AND.  mask_x_loop(mid,2) == -1.0_wp&
169            .AND.  mask_x_loop(mid,3) == -1.0_wp )  THEN
170          mask_loop(mid,1,1:2) = -1.0_wp
171          mask_loop(mid,1,3)   =  0.0_wp
172       ELSE
173          mask_loop(mid,1,:) = mask_x_loop(mid,:)
174       ENDIF
175       IF ( mask_y_loop(mid,1) == -1.0_wp  .AND.  mask_y_loop(mid,2) == -1.0_wp&
176            .AND.  mask_y_loop(mid,3) == -1.0_wp )  THEN
177          mask_loop(mid,2,1:2) = -1.0_wp
178          mask_loop(mid,2,3)   =  0.0_wp
179       ELSE
180          mask_loop(mid,2,:) = mask_y_loop(mid,:)
181       ENDIF
182       IF ( mask_z_loop(mid,1) == -1.0_wp  .AND.  mask_z_loop(mid,2) == -1.0_wp&
183            .AND.  mask_z_loop(mid,3) == -1.0_wp )  THEN
184          mask_loop(mid,3,1:2) = -1.0_wp
185          mask_loop(mid,3,3)   =  0.0_wp
186       ELSE
187          mask_loop(mid,3,:) = mask_z_loop(mid,:)
188       ENDIF
189       
190    ENDDO
191   
192    mask_i = -1; mask_j = -1; mask_k = -1
193   
194!
195!-- Global arrays are required by define_netcdf_header.
196    IF ( myid == 0  .OR.  netcdf_data_format > 4 )  THEN
197       ALLOCATE( mask_i_global(max_masks,nx+2), &
198                 mask_j_global(max_masks,ny+2), &
199                 mask_k_global(max_masks,nz+2) )
200       mask_i_global = -1; mask_j_global = -1; mask_k_global = -1
201    ENDIF
202
203!
204!-- Determine variable names for each mask
205    DO  mid = 1, masks
206!
207!--    Append user-defined data output variables to the standard data output
208       IF ( do_mask_user(mid,1) /= ' ' )  THEN
209          i = 1
210          DO  WHILE ( do_mask(mid,i) /= ' '  .AND.  i <= 100 )
211             i = i + 1
212          ENDDO
213          j = 1
214          DO  WHILE ( do_mask_user(mid,j) /= ' '  .AND.  j <= 100 )
215             IF ( i > 100 )  THEN
216                WRITE ( message_string, * ) 'number of output quantitities ',  &
217                     'given by data_output_mask and data_output_mask_user ',   &
218                     'exceeds the limit of 100'
219                CALL message( 'init_masks', 'PA0329', 1, 2, 0, 6, 0 )
220             ENDIF
221             do_mask(mid,i) = do_mask_user(mid,j)
222             i = i + 1
223             j = j + 1
224          ENDDO
225       ENDIF
226
227!
228!--    Check and set steering parameters for mask data output and averaging
229       i   = 1
230       DO WHILE ( do_mask(mid,i) /= ' '  .AND.  i <= 100 )
231!
232!--       Check for data averaging
233          ilen = LEN_TRIM( do_mask(mid,i) )
234          j = 0                                              ! no data averaging
235          IF ( ilen > 3 )  THEN
236             IF ( do_mask(mid,i)(ilen-2:ilen) == '_av' )  THEN
237                j = 1                                           ! data averaging
238                do_mask(mid,i) = do_mask(mid,i)(1:ilen-3)
239             ENDIF
240          ENDIF
241          var = TRIM( do_mask(mid,i) )
242!
243!--       Check for allowed value and set units
244          SELECT CASE ( TRIM( var ) )
245
246             CASE ( 'e' )
247                IF ( constant_diffusion )  THEN
248                   WRITE ( message_string, * ) 'output of "', TRIM( var ),     &
249                        '" requires constant_diffusion = .FALSE.'
250                   CALL message( 'init_masks', 'PA0103', 1, 2, 0, 6, 0 )
251                ENDIF
252                unit = 'm2/s2'
253
254             CASE ( 'thetal' )
255                IF ( .NOT. bulk_cloud_model )  THEN
256                   WRITE ( message_string, * ) 'output of "', TRIM( var ),     &
257                        '" requires bulk_cloud_model = .TRUE.'
258                   CALL message( 'init_masks', 'PA0108', 1, 2, 0, 6, 0 )
259                ENDIF
260                unit = 'K'
261
262             CASE ( 'nc' )
263                IF ( .NOT. bulk_cloud_model )  THEN
264                   WRITE ( message_string, * ) 'output of "', TRIM( var ),     &
265                        '" requires bulk_cloud_model = .TRUE.'
266                   CALL message( 'init_masks', 'PA0108', 1, 2, 0, 6, 0 )
267                 ELSEIF ( .NOT. microphysics_morrison ) THEN
268                   message_string = 'output of "' // TRIM( var ) // '" ' //    &
269                         'requires  = morrison'
270                   CALL message( 'check_parameters', 'PA0359', 1, 2, 0, 6, 0 )
271                ENDIF
272                unit = '1/m3'
273
274             CASE ( 'ni' )
275                IF ( .NOT. bulk_cloud_model )  THEN
276                   WRITE ( message_string, * ) 'output of "', TRIM( var ),     &
277                        '" requires bulk_cloud_model = .TRUE.'
278                   CALL message( 'init_masks', 'PA0108', 1, 2, 0, 6, 0 )
279                 ELSEIF ( .NOT. microphysics_ice_extension ) THEN
280                   message_string = 'output of "' // TRIM( var ) // '" ' //    &
281                         'requires  microphysics_ice_extension = .TRUE.'
282                   CALL message( 'check_parameters', 'PA0359', 1, 2, 0, 6, 0 )
283                ENDIF
284                unit = '1/m3'
285
286             CASE ( 'nr' )
287                IF ( .NOT. bulk_cloud_model )  THEN
288                   WRITE ( message_string, * ) 'output of "', TRIM( var ),     &
289                        '" requires bulk_cloud_model = .TRUE.'
290                   CALL message( 'init_masks', 'PA0108', 1, 2, 0, 6, 0 )
291                 ELSEIF ( .NOT. microphysics_seifert ) THEN
292                   message_string = 'output of "' // TRIM( var ) // '"' //     &
293                         'requires cloud_scheme = seifert_beheng'
294                   CALL message( 'check_parameters', 'PA0359', 1, 2, 0, 6, 0 )
295                ENDIF
296                unit = '1/m3'
297
298             CASE ( 'pc', 'pr' )
299                IF ( .NOT. particle_advection )  THEN
300                   WRITE ( message_string, * ) 'output of "', TRIM( var ),     &
301                        '" requires a "particles_par"-NAMELIST in the ',       &
302                        'parameter file (PARIN)'
303                   CALL message( 'init_masks', 'PA0104', 1, 2, 0, 6, 0 )
304                ENDIF
305                IF ( TRIM( var ) == 'pc' )  unit = 'number'
306                IF ( TRIM( var ) == 'pr' )  unit = 'm'
307
308             CASE ( 'q', 'thetav' )
309                IF ( .NOT. humidity )  THEN
310                   WRITE ( message_string, * ) 'output of "', TRIM( var ),     &
311                        '" requires humidity = .TRUE.'
312                   CALL message( 'init_masks', 'PA0105', 1, 2, 0, 6, 0 )
313                ENDIF
314                IF ( TRIM( var ) == 'q'   )  unit = 'kg/kg'
315                IF ( TRIM( var ) == 'thetav' )  unit = 'K'
316
317             CASE ( 'qc' )
318                IF ( .NOT. bulk_cloud_model )  THEN
319                   message_string = 'output of "' // TRIM( var ) // '"' //     &
320                            'requires bulk_cloud_model = .TRUE.'
321                   CALL message( 'check_parameters', 'PA0108', 1, 2, 0, 6, 0 )
322                ENDIF
323                unit = 'kg/kg'
324
325             CASE ( 'ql' )
326                IF ( .NOT. ( bulk_cloud_model  .OR.  cloud_droplets ) )  THEN
327                   WRITE ( message_string, * ) 'output of "', TRIM( var ),     &
328                        '" requires bulk_cloud_model = .TRUE. or ',            &
329                        'cloud_droplets = .TRUE.'
330                   CALL message( 'init_masks', 'PA0106', 1, 2, 0, 6, 0 )
331                ENDIF
332                unit = 'kg/kg'
333
334             CASE ( 'ql_c', 'ql_v', 'ql_vp' )
335                IF ( .NOT. cloud_droplets )  THEN
336                   WRITE ( message_string, * ) 'output of "', TRIM( var ),     &
337                        '" requires cloud_droplets = .TRUE.'
338                   CALL message( 'init_masks', 'PA0107', 1, 2, 0, 6, 0 )
339                ENDIF
340                IF ( TRIM( var ) == 'ql_c'  )  unit = 'kg/kg'
341                IF ( TRIM( var ) == 'ql_v'  )  unit = 'm3'
342                IF ( TRIM( var ) == 'ql_vp' )  unit = 'none'
343
344             CASE ( 'qv' )
345                IF ( .NOT. bulk_cloud_model )  THEN
346                   WRITE ( message_string, * ) 'output of "', TRIM( var ),     &
347                        '" requires bulk_cloud_model = .TRUE.'
348                   CALL message( 'init_masks', 'PA0108', 1, 2, 0, 6, 0 )
349                ENDIF
350                unit = 'kg/kg'
351
352             CASE ( 'qi' )
353                IF ( .NOT. bulk_cloud_model )  THEN
354                   message_string = 'output of "' // TRIM( var ) // '" ' //    &
355                            'requires bulk_cloud_model = .TRUE.'
356                   CALL message( 'check_parameters', 'PA0108', 1, 2, 0, 6, 0 )
357                ELSEIF ( .NOT. microphysics_ice_extension ) THEN
358                   message_string = 'output of "' // TRIM( var ) // '" ' //    &
359                            'requires microphysics_ice_extension = .TRUE.'
360                   CALL message( 'check_parameters', 'PA0359', 1, 2, 0, 6, 0 )
361                ENDIF
362                unit = 'kg/kg'
363
364             CASE ( 'qr' )
365                IF ( .NOT. bulk_cloud_model )  THEN
366                   message_string = 'output of "' // TRIM( var ) // '" ' //    &
367                            'requires bulk_cloud_model = .TRUE.'
368                   CALL message( 'check_parameters', 'PA0108', 1, 2, 0, 6, 0 )
369                ELSEIF ( .NOT. microphysics_seifert ) THEN
370                   message_string = 'output of "' // TRIM( var ) // '" ' //    &
371                            'requires cloud_scheme = seifert_beheng'
372                   CALL message( 'check_parameters', 'PA0359', 1, 2, 0, 6, 0 )
373                ENDIF
374                unit = 'kg/kg'
375
376             CASE ( 'rho_sea_water' )
377                IF ( .NOT. ocean_mode )  THEN
378                   WRITE ( message_string, * ) 'output of "', TRIM( var ),     &
379                        '" requires ocean mode'
380                   CALL message( 'init_masks', 'PA0109', 1, 2, 0, 6, 0 )
381                ENDIF
382                unit = 'kg/m3'
383
384             CASE ( 's' )
385                IF ( .NOT. passive_scalar )  THEN
386                   WRITE ( message_string, * ) 'output of "', TRIM( var ),     &
387                        '" requires passive_scalar = .TRUE.'
388                   CALL message( 'init_masks', 'PA0110', 1, 2, 0, 6, 0 )
389                ENDIF
390                unit = 'conc'
391
392             CASE ( 'sa' )
393                IF ( .NOT. ocean_mode )  THEN
394                   WRITE ( message_string, * ) 'output of "', TRIM( var ),     &
395                        '" requires ocean mode'
396                   CALL message( 'init_masks', 'PA0109', 1, 2, 0, 6, 0 )
397                ENDIF
398                unit = 'psu'
399
400             CASE ( 'us*', 't*', 'lwp*', 'pra*', 'prr*', 'z0*', 'z0h*' )
401                WRITE ( message_string, * ) 'illegal value for data_',         &
402                     'output: "', TRIM( var ), '" is only allowed',            &
403                     'for horizontal cross section'
404                CALL message( 'init_masks', 'PA0111', 1, 2, 0, 6, 0 )
405
406             CASE ( 'p', 'theta', 'u', 'v', 'w' )
407                IF ( TRIM( var ) == 'p'  )  unit = 'Pa'
408                IF ( TRIM( var ) == 'theta' )  unit = 'K'
409                IF ( TRIM( var ) == 'u'  )  unit = 'm/s'
410                IF ( TRIM( var ) == 'v'  )  unit = 'm/s'
411                IF ( TRIM( var ) == 'w'  )  unit = 'm/s'
412                CONTINUE
413
414             CASE DEFAULT
415!
416!--             Allocate arrays for other modules
417                CALL module_interface_init_masks( var, unit )
418
419                IF ( unit == 'illegal' )  THEN
420                   IF ( do_mask_user(mid,1) /= ' ' )  THEN
421                      WRITE ( message_string, * ) 'illegal value for data_',   &
422                           'output_masks or data_output_masks_user: "',        &
423                           TRIM( do_mask(mid,i) ), '"'
424                      CALL message( 'init_masks', 'PA0018', 1, 2, 0, 6, 0 )
425                   ELSE
426                      WRITE ( message_string, * ) 'illegal value for data_',   &
427                           ' output_masks : "', TRIM( do_mask(mid,i) ), '"'
428                      CALL message( 'init_masks', 'PA0330', 1, 2, 0, 6, 0 )
429                   ENDIF
430                ENDIF
431
432          END SELECT
433!
434!--       Set the internal steering parameters appropriately
435          domask_no(mid,j)                    = domask_no(mid,j) + 1
436          domask(mid,j,domask_no(mid,j))      = do_mask(mid,i)
437          domask_unit(mid,j,domask_no(mid,j)) = unit
438
439          IF ( j == 1 )  THEN
440!
441!--          Check, if variable is already subject to averaging
442             found = .FALSE.
443             DO  k = 1, doav_n
444                IF ( TRIM( doav(k) ) == TRIM( var ) )  found = .TRUE.
445             ENDDO
446
447             IF ( .NOT. found )  THEN
448                doav_n = doav_n + 1
449                doav(doav_n) = var
450             ENDIF
451          ENDIF
452
453          i = i + 1
454
455       ENDDO   ! do_mask(mid,i)
456    ENDDO   ! mid
457
458
459!
460!-- Determine mask locations for each mask
461    DO  mid = 1, masks
462!
463!--    Set local masks for each subdomain along all three dimensions
464       CALL set_mask_locations( 1, dx, 'dx', nx, 'nx', nxl, nxr )
465       CALL set_mask_locations( 2, dy, 'dy', ny, 'ny', nys, nyn )
466       IF ( .NOT. mask_surface(mid) )  THEN
467          CALL set_mask_locations( 3, dz(1), 'dz', nz, 'nz', nzb, nzt )
468       ELSE
469!
470!--       Set vertical mask locations and size in case of terrain-following
471!--       output
472          count = 0
473          DO  WHILE ( mask_k_over_surface(mid, count+1) >= 0 )
474             m = mask_k_over_surface(mid, count+1)
475             IF ( m > nz+1 )  THEN
476                WRITE ( message_string, '(I3,A,I3,A,I1,3A,I3)' )               &
477                     m,' in mask ',mid,' along dimension ', 3,                 &
478                     ' exceeds (nz+1) = ',nz+1
479                CALL message( 'init_masks', 'PA0331', 1, 2, 0, 6, 0 )
480             ENDIF
481             count = count + 1
482             mask_k(mid,count) = mask_k_over_surface(mid, count)
483             IF ( count == mask_xyz_dimension )  EXIT
484          ENDDO
485          mask_start_l(mid,3) = 1
486          mask_size(mid,3)    = count
487          mask_size_l(mid,3)  = count
488       ENDIF
489!
490!--    Set global masks along all three dimensions (required by
491!--    define_netcdf_header).
492#if defined( __parallel )
493!
494!--    PE0 receives partial arrays from all processors of the respective mask
495!--    and outputs them. Here a barrier has to be set, because otherwise
496!--    "-MPI- FATAL: Remote protocol queue full" may occur.
497
498       CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
499
500       IF ( myid == 0 )  THEN
501!
502!--       Local arrays can be relocated directly.
503          mask_i_global(mid,mask_start_l(mid,1): &
504                       mask_start_l(mid,1)+mask_size_l(mid,1)-1) = &
505                       mask_i(mid,:mask_size_l(mid,1))
506          mask_j_global(mid,mask_start_l(mid,2): &
507                       mask_start_l(mid,2)+mask_size_l(mid,2)-1) = &
508                       mask_j(mid,:mask_size_l(mid,2))
509          mask_k_global(mid,mask_start_l(mid,3): &
510                       mask_start_l(mid,3)+mask_size_l(mid,3)-1) = &
511                       mask_k(mid,:mask_size_l(mid,3))
512!
513!--       Receive data from all other PEs.
514          DO  n = 1, numprocs-1
515!
516!--          Receive index limits first, then arrays.
517!--          Index limits are received in arbitrary order from the PEs.
518             CALL MPI_RECV( ind(1), 6, MPI_INTEGER, MPI_ANY_SOURCE, 0,  &
519                  comm2d, status, ierr )
520!
521!--          Not all PEs have data for the mask.
522             IF ( ind(1) /= -9999 )  THEN
523                sender = status(MPI_SOURCE)
524                CALL MPI_RECV( tmp_array(ind(1)), ind(2)-ind(1)+1,  &
525                               MPI_INTEGER, sender, 1, comm2d, status, ierr )
526                mask_i_global(mid,ind(1):ind(2)) = tmp_array(ind(1):ind(2))
527                CALL MPI_RECV( tmp_array(ind(3)), ind(4)-ind(3)+1,  &
528                               MPI_INTEGER, sender, 2, comm2d, status, ierr )
529                mask_j_global(mid,ind(3):ind(4)) = tmp_array(ind(3):ind(4))
530                CALL MPI_RECV( tmp_array(ind(5)), ind(6)-ind(5)+1,  &
531                               MPI_INTEGER, sender, 3, comm2d, status, ierr )
532                mask_k_global(mid,ind(5):ind(6)) = tmp_array(ind(5):ind(6))
533             ENDIF
534          ENDDO
535
536       ELSE
537!
538!--       If at least part of the mask resides on the PE, send the index limits
539!--       for the target array, otherwise send -9999 to PE0.
540          IF ( mask_size_l(mid,1) > 0  .AND.  mask_size_l(mid,2) > 0  .AND.  &
541               mask_size_l(mid,3) > 0  )  THEN
542             ind(1) = mask_start_l(mid,1)
543             ind(2) = mask_start_l(mid,1) + mask_size_l(mid,1) - 1
544             ind(3) = mask_start_l(mid,2)
545             ind(4) = mask_start_l(mid,2) + mask_size_l(mid,2) - 1
546             ind(5) = mask_start_l(mid,3)
547             ind(6) = mask_start_l(mid,3) + mask_size_l(mid,3) - 1
548          ELSE
549             ind(1) = -9999; ind(2) = -9999
550             ind(3) = -9999; ind(4) = -9999
551             ind(5) = -9999; ind(6) = -9999
552          ENDIF
553          CALL MPI_SEND( ind(1), 6, MPI_INTEGER, 0, 0, comm2d, ierr )
554!
555!--       If applicable, send data to PE0.
556          IF ( ind(1) /= -9999 )  THEN
557             tmp_array(:mask_size_l(mid,1)) = mask_i(mid,:mask_size_l(mid,1))
558             CALL MPI_SEND( tmp_array(1), mask_size_l(mid,1),  &
559                            MPI_INTEGER, 0, 1, comm2d, ierr )
560             tmp_array(:mask_size_l(mid,2)) = mask_j(mid,:mask_size_l(mid,2))
561             CALL MPI_SEND( tmp_array(1), mask_size_l(mid,2),  &
562                            MPI_INTEGER, 0, 2, comm2d, ierr )
563             tmp_array(:mask_size_l(mid,3)) = mask_k(mid,:mask_size_l(mid,3))
564             CALL MPI_SEND( tmp_array(1), mask_size_l(mid,3),  &
565                            MPI_INTEGER, 0, 3, comm2d, ierr )
566          ENDIF
567       ENDIF
568!
569!--    A barrier has to be set, because otherwise some PEs may proceed too fast
570!--    so that PE0 may receive wrong data on tag 0.
571       CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
572       
573       IF ( netcdf_data_format > 4 )  THEN
574         
575          CALL MPI_BCAST( mask_i_global(mid,:), nx+2, MPI_INTEGER, 0, comm2d, &
576                          ierr )
577          CALL MPI_BCAST( mask_j_global(mid,:), ny+2, MPI_INTEGER, 0, comm2d, &
578                          ierr )
579          CALL MPI_BCAST( mask_k_global(mid,:), nz+2, MPI_INTEGER, 0, comm2d, &
580                          ierr ) 
581     
582       ENDIF
583
584#else
585!
586!--    Local arrays can be relocated directly.
587       mask_i_global(mid,:) = mask_i(mid,:)
588       mask_j_global(mid,:) = mask_j(mid,:)
589       mask_k_global(mid,:) = mask_k(mid,:)
590#endif
591    ENDDO   ! mid
592
593    DEALLOCATE( tmp_array )
594!
595!-- Internal mask arrays cannot be deallocated on PE 0 because they are
596!-- required for header output on PE 0.
597    IF ( myid /= 0 )  DEALLOCATE( mask, mask_loop )
598
599 CONTAINS
600
601!------------------------------------------------------------------------------!
602! Description:
603! ------------
604!> Set local mask for each subdomain along 'dim' direction.
605!------------------------------------------------------------------------------!
606    SUBROUTINE set_mask_locations( dim, dxyz, dxyz_string, nxyz, nxyz_string, &
607                                   lb, ub )
608
609       IMPLICIT NONE
610
611       CHARACTER (LEN=2) ::  dxyz_string !<
612       CHARACTER (LEN=2) ::  nxyz_string !<
613       
614       INTEGER(iwp)  ::  count       !<
615       INTEGER(iwp)  ::  count_l     !<
616       INTEGER(iwp)  ::  dim         !<
617       INTEGER(iwp)  ::  m           !<
618       INTEGER(iwp)  ::  loop_begin  !<
619       INTEGER(iwp)  ::  loop_end    !<
620       INTEGER(iwp)  ::  loop_stride !<
621       INTEGER(iwp)  ::  lb          !<
622       INTEGER(iwp)  ::  nxyz        !<
623       INTEGER(iwp)  ::  ub          !<
624       
625       REAL(wp)      ::  dxyz  !<
626       REAL(wp)      ::  ddxyz !<
627       REAL(wp)      ::  tmp1  !<
628       REAL(wp)      ::  tmp2  !<
629
630       count = 0;  count_l = 0 
631       ddxyz = 1.0_wp / dxyz 
632       tmp1  = 0.0_wp
633       tmp2  = 0.0_wp
634
635       IF ( mask(mid,dim,1) >= 0.0_wp )  THEN
636!
637!--       use predefined mask_* array
638          DO  WHILE ( mask(mid,dim,count+1) >= 0.0_wp )
639             count = count + 1
640             IF ( dim == 1 .OR. dim == 2 )  THEN
641                m = NINT( mask(mid,dim,count) * mask_scale(dim) * ddxyz - 0.5_wp )
642                IF ( m < 0 )  m = 0  ! avoid negative values
643             ELSEIF ( dim == 3 )  THEN
644                ind_array =  &
645                     MINLOC( ABS( mask(mid,dim,count) * mask_scale(dim) - zu ) )
646                m = ind_array(1) - 1 + nzb  ! MINLOC uses lower array bound 1
647             ENDIF
648             IF ( m > (nxyz+1) )  THEN
649                WRITE ( message_string, '(I3,A,I3,A,I1,3A,I3)' )               &
650                     m,' in mask ',mid,' along dimension ',dim,                &
651                     ' exceeds (',nxyz_string,'+1) = ',nxyz+1
652                CALL message( 'init_masks', 'PA0331', 1, 2, 0, 6, 0 )
653             ENDIF
654             IF ( ( m >= lb .AND. m <= ub ) .OR.     &
655                  ( m == (nxyz+1) .AND. ub == nxyz )  )  THEN
656                IF ( count_l == 0 )  mask_start_l(mid,dim) = count
657                count_l = count_l + 1
658                IF ( dim == 1 )  THEN
659                   mask_i(mid,count_l) = m
660                ELSEIF ( dim == 2 )  THEN
661                   mask_j(mid,count_l) = m
662                ELSEIF ( dim == 3 )  THEN
663                   mask_k(mid,count_l) = m
664                ENDIF
665             ENDIF
666             IF ( count == mask_xyz_dimension )  EXIT
667          ENDDO
668          mask_size(mid,dim)   = count
669          mask_size_l(mid,dim) = count_l
670
671       ELSE
672!
673!--       use predefined mask_loop_* array, or use the default (all grid points
674!--       along this direction)
675          IF ( mask_loop(mid,dim,1) < 0.0_wp )  THEN
676             tmp1 = mask_loop(mid,dim,1)
677             mask_loop(mid,dim,1) = zw(nzb)  !   lowest level  (default)
678          ENDIF
679          IF ( dim == 1 .OR. dim == 2 )  THEN
680             IF ( mask_loop(mid,dim,2) < 0.0_wp )  THEN
681                tmp2 = mask_loop(mid,dim,2)
682                mask_loop(mid,dim,2) = nxyz*dxyz / mask_scale(dim)   ! (default)
683             ENDIF
684             IF ( MAXVAL( mask_loop(mid,dim,1:2) )  &
685                  > (nxyz+1) * dxyz / mask_scale(dim) )  THEN
686                WRITE ( message_string, '(2(A,I3,A,I1,A,F9.3),5A,I1,A,F9.3)' ) &
687                     'mask_loop(',mid,',',dim,',1)=',mask_loop(mid,dim,1),     &
688                     ' and/or mask_loop(',mid,',',dim,',2)=', &
689                     mask_loop(mid,dim,2),' exceed (', &
690                     nxyz_string,'+1)*',dxyz_string,'/mask_scale(',dim,')=',   &
691                     (nxyz+1)*dxyz/mask_scale(dim)
692                CALL message( 'init_masks', 'PA0332', 1, 2, 0, 6, 0 )
693             ENDIF
694             loop_begin  = NINT( mask_loop(mid,dim,1) * mask_scale(dim)        &
695                  * ddxyz - 0.5_wp )
696             loop_end    = NINT( mask_loop(mid,dim,2) * mask_scale(dim)        &
697                  * ddxyz - 0.5_wp )
698             loop_stride = NINT( mask_loop(mid,dim,3) * mask_scale(dim)        &
699                  * ddxyz )
700             IF ( loop_begin == -1 )  loop_begin = 0  ! avoid negative values
701          ELSEIF ( dim == 3 )  THEN
702             IF ( mask_loop(mid,dim,2) < 0.0_wp )  THEN
703                tmp2 = mask_loop(mid,dim,2)
704                mask_loop(mid,dim,2) = zu(nz+1) / mask_scale(dim)   ! (default)
705             ENDIF
706             IF ( MAXVAL( mask_loop(mid,dim,1:2) )  &
707                  > zu(nz+1) / mask_scale(dim) )  THEN
708                WRITE ( message_string, '(2(A,I3,A,I1,A,F9.3),A,I1,A,F9.3)' )  &
709                     'mask_loop(',mid,',',dim,',1)=',mask_loop(mid,dim,1),     &
710                     ' and/or mask_loop(',mid,',',dim,',2)=', &
711                     mask_loop(mid,dim,2),' exceed zu(nz+1)/mask_scale(',dim,  &
712                     ')=',zu(nz+1)/mask_scale(dim)
713                CALL message( 'init_masks', 'PA0333', 1, 2, 0, 6, 0 )
714             ENDIF
715             ind_array =  &
716                  MINLOC( ABS( mask_loop(mid,dim,1) * mask_scale(dim) - zu ) )
717             loop_begin =  &
718                  ind_array(1) - 1 + nzb ! MINLOC uses lower array bound 1
719             ind_array =  &
720                  MINLOC( ABS( mask_loop(mid,dim,2) * mask_scale(dim) - zu ) )
721             loop_end = ind_array(1) - 1 + nzb ! MINLOC uses lower array bound 1
722!
723!--          The following line assumes a constant vertical grid spacing within
724!--          the vertical mask range; it fails for vertical grid stretching.
725!--          Maybe revise later. Issue warning but continue execution. ABS(...)
726!--          within the IF statement is necessary because the default value of
727!--          dz_stretch_level_start is -9999999.9_wp.
728             loop_stride = NINT( mask_loop(mid,dim,3) * mask_scale(dim) * ddxyz )
729
730             IF ( mask_loop(mid,dim,2) * mask_scale(dim) >                     &
731                  ABS( dz_stretch_level_start(1) ) )  THEN
732                WRITE ( message_string, '(A,I3,A,I1,A,F9.3,A,F8.2,3A)' )       &
733                     'mask_loop(',mid,',',dim,',2)=', mask_loop(mid,dim,2),    &
734                     ' exceeds dz_stretch_level=',dz_stretch_level_start(1),   &
735                     '.&Vertical mask locations will not ',                    &
736                     'match the desired heights within the stretching ',       &
737                     'region.'
738                CALL message( 'init_masks', 'PA0334', 0, 1, 0, 6, 0 )
739             ENDIF
740
741          ENDIF
742!
743!--       If necessary, reset mask_loop(mid,dim,1) and mask_loop(mid,dim,2).
744          IF ( tmp1 < 0.0_wp )  mask_loop(mid,dim,1) = tmp1
745          IF ( tmp2 < 0.0_wp )  mask_loop(mid,dim,2) = tmp2
746!
747!--       The default stride +/-1 (every grid point) applies if
748!--       mask_loop(mid,dim,3) is not specified (its default is zero).
749          IF ( loop_stride == 0 )  THEN
750             IF ( loop_end >= loop_begin )  THEN
751                loop_stride =  1
752             ELSE
753                loop_stride = -1
754             ENDIF
755          ENDIF
756          DO  m = loop_begin, loop_end, loop_stride
757             count = count + 1
758             IF ( ( m >= lb  .AND.  m <= ub ) .OR.   &
759                  ( m == (nxyz+1) .AND. ub == nxyz )  )  THEN
760                IF ( count_l == 0 )  mask_start_l(mid,dim) = count
761                count_l = count_l + 1
762                IF ( dim == 1 )  THEN
763                   mask_i(mid,count_l) = m
764                ELSEIF ( dim == 2 )  THEN
765                   mask_j(mid,count_l) = m
766                ELSEIF ( dim == 3 )  THEN
767                   mask_k(mid,count_l) = m
768                ENDIF
769             ENDIF
770          ENDDO
771          mask_size(mid,dim)   = count
772          mask_size_l(mid,dim) = count_l
773
774       ENDIF
775
776    END SUBROUTINE set_mask_locations
777
778 END SUBROUTINE init_masks
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.