source: palm/trunk/SOURCE/prognostic_equations.f90 @ 1255

Last change on this file since 1255 was 1247, checked in by heinze, 11 years ago

last commit documented

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 66.2 KB
RevLine 
[736]1 MODULE prognostic_equations_mod
2
[1036]3!--------------------------------------------------------------------------------!
4! This file is part of PALM.
5!
6! PALM is free software: you can redistribute it and/or modify it under the terms
7! of the GNU General Public License as published by the Free Software Foundation,
8! either version 3 of the License, or (at your option) any later version.
9!
10! PALM is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT ANY
11! WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR
12! A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License for more details.
13!
14! You should have received a copy of the GNU General Public License along with
15! PALM. If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
16!
17! Copyright 1997-2012  Leibniz University Hannover
18!--------------------------------------------------------------------------------!
19!
[736]20! Current revisions:
[1092]21! ------------------
[1247]22!
[1054]23!
24! Former revisions:
25! -----------------
26! $Id: prognostic_equations.f90 1247 2013-11-01 09:00:49Z raasch $
27!
[1247]28! 1246 2013-11-01 08:59:45Z heinze
29! enable nudging also for accelerator version
30!
[1242]31! 1241 2013-10-30 11:36:58Z heinze
32! usage of nudging enabled (so far not implemented for accelerator version)
33!
[1182]34! 1179 2013-06-14 05:57:58Z raasch
35! two arguments removed from routine buoyancy, ref_state updated on device
36!
[1132]37! 1128 2013-04-12 06:19:32Z raasch
38! those parts requiring global communication moved to time_integration,
39! loop index bounds in accelerator version replaced by i_left, i_right, j_south,
40! j_north
41!
[1116]42! 1115 2013-03-26 18:16:16Z hoffmann
43! optimized cloud physics: calculation of microphysical tendencies transfered
44! to microphysics.f90; qr and nr are only calculated if precipitation is required
45!
[1112]46! 1111 2013-03-08 23:54:10Z raasch
47! update directives for prognostic quantities removed
48!
[1107]49! 1106 2013-03-04 05:31:38Z raasch
50! small changes in code formatting
51!
[1093]52! 1092 2013-02-02 11:24:22Z raasch
53! unused variables removed
54!
[1054]55! 1053 2012-11-13 17:11:03Z hoffmann
[1053]56! implementation of two new prognostic equations for rain drop concentration (nr)
57! and rain water content (qr)
[979]58!
[1053]59! currently, only available for cache loop optimization
[1020]60!
[1037]61! 1036 2012-10-22 13:43:42Z raasch
62! code put under GPL (PALM 3.9)
63!
[1020]64! 1019 2012-09-28 06:46:45Z raasch
65! non-optimized version of prognostic_equations removed
66!
[1017]67! 1015 2012-09-27 09:23:24Z raasch
68! new branch prognostic_equations_acc
69! OpenACC statements added + code changes required for GPU optimization
70!
[1002]71! 1001 2012-09-13 14:08:46Z raasch
72! all actions concerning leapfrog- and upstream-spline-scheme removed
73!
[979]74! 978 2012-08-09 08:28:32Z fricke
[978]75! km_damp_x and km_damp_y removed in calls of diffusion_u and diffusion_v
76! add ptdf_x, ptdf_y for damping the potential temperature at the inflow
77! boundary in case of non-cyclic lateral boundaries
78! Bugfix: first thread index changes for WS-scheme at the inflow
[736]79!
[941]80! 940 2012-07-09 14:31:00Z raasch
81! temperature equation can be switched off
82!
[786]83! 785 2011-11-28 09:47:19Z raasch
84! new factor rdf_sc allows separate Rayleigh damping of scalars
85!
[737]86! 736 2011-08-17 14:13:26Z suehring
87! Bugfix: determination of first thread index i for WS-scheme
88!
[736]89! 709 2011-03-30 09:31:40Z raasch
90! formatting adjustments
91!
92! 673 2011-01-18 16:19:48Z suehring
93! Consideration of the pressure gradient (steered by tsc(4)) during the time
94! integration removed.
95!
96! 667 2010-12-23 12:06:00Z suehring/gryschka
97! Calls of the advection routines with WS5 added.
98! Calls of ws_statistics added to set the statistical arrays to zero after each
99! time step.
100!
101! 531 2010-04-21 06:47:21Z heinze
102! add call of subsidence in the equation for humidity / passive scalar
103!
104! 411 2009-12-11 14:15:58Z heinze
105! add call of subsidence in the equation for potential temperature
106!
107! 388 2009-09-23 09:40:33Z raasch
108! prho is used instead of rho in diffusion_e,
109! external pressure gradient
110!
111! 153 2008-03-19 09:41:30Z steinfeld
112! add call of plant_canopy_model in the prognostic equation for
113! the potential temperature and for the passive scalar
114!
115! 138 2007-11-28 10:03:58Z letzel
116! add call of subroutines that evaluate the canopy drag terms,
117! add wall_*flux to parameter list of calls of diffusion_s
118!
119! 106 2007-08-16 14:30:26Z raasch
120! +uswst, vswst as arguments in calls of diffusion_u|v,
121! loops for u and v are starting from index nxlu, nysv, respectively (needed
122! for non-cyclic boundary conditions)
123!
124! 97 2007-06-21 08:23:15Z raasch
125! prognostic equation for salinity, density is calculated from equation of
126! state for seawater and is used for calculation of buoyancy,
127! +eqn_state_seawater_mod
128! diffusion_e is called with argument rho in case of ocean runs,
129! new argument zw in calls of diffusion_e, new argument pt_/prho_reference
130! in calls of buoyancy and diffusion_e, calc_mean_pt_profile renamed
131! calc_mean_profile
132!
133! 75 2007-03-22 09:54:05Z raasch
134! checking for negative q and limiting for positive values,
135! z0 removed from arguments in calls of diffusion_u/v/w, uxrp, vynp eliminated,
136! subroutine names changed to .._noopt, .._cache, and .._vector,
137! moisture renamed humidity, Bott-Chlond-scheme can be used in the
138! _vector-version
139!
140! 19 2007-02-23 04:53:48Z raasch
141! Calculation of e, q, and pt extended for gridpoint nzt,
142! handling of given temperature/humidity/scalar fluxes at top surface
143!
144! RCS Log replace by Id keyword, revision history cleaned up
145!
146! Revision 1.21  2006/08/04 15:01:07  raasch
147! upstream scheme can be forced to be used for tke (use_upstream_for_tke)
148! regardless of the timestep scheme used for the other quantities,
149! new argument diss in call of diffusion_e
150!
151! Revision 1.1  2000/04/13 14:56:27  schroeter
152! Initial revision
153!
154!
155! Description:
156! ------------
157! Solving the prognostic equations.
158!------------------------------------------------------------------------------!
159
160    USE arrays_3d
161    USE control_parameters
162    USE cpulog
163    USE eqn_state_seawater_mod
164    USE grid_variables
165    USE indices
166    USE interfaces
167    USE pegrid
168    USE pointer_interfaces
169    USE statistics
170    USE advec_ws
171    USE advec_s_pw_mod
172    USE advec_s_up_mod
173    USE advec_u_pw_mod
174    USE advec_u_up_mod
175    USE advec_v_pw_mod
176    USE advec_v_up_mod
177    USE advec_w_pw_mod
178    USE advec_w_up_mod
179    USE buoyancy_mod
180    USE calc_precipitation_mod
181    USE calc_radiation_mod
182    USE coriolis_mod
183    USE diffusion_e_mod
184    USE diffusion_s_mod
185    USE diffusion_u_mod
186    USE diffusion_v_mod
187    USE diffusion_w_mod
188    USE impact_of_latent_heat_mod
[1053]189    USE microphysics_mod
[1241]190    USE nudge_mod
[736]191    USE plant_canopy_model_mod
192    USE production_e_mod
193    USE subsidence_mod
194    USE user_actions_mod
195
196
197    PRIVATE
[1019]198    PUBLIC prognostic_equations_cache, prognostic_equations_vector, &
199           prognostic_equations_acc
[736]200
201    INTERFACE prognostic_equations_cache
202       MODULE PROCEDURE prognostic_equations_cache
203    END INTERFACE prognostic_equations_cache
204
205    INTERFACE prognostic_equations_vector
206       MODULE PROCEDURE prognostic_equations_vector
207    END INTERFACE prognostic_equations_vector
208
[1015]209    INTERFACE prognostic_equations_acc
210       MODULE PROCEDURE prognostic_equations_acc
211    END INTERFACE prognostic_equations_acc
[736]212
[1015]213
[736]214 CONTAINS
215
216
217 SUBROUTINE prognostic_equations_cache
218
219!------------------------------------------------------------------------------!
220! Version with one optimized loop over all equations. It is only allowed to
221! be called for the Wicker and Skamarock or Piascek-Williams advection scheme.
222!
223! Here the calls of most subroutines are embedded in two DO loops over i and j,
224! so communication between CPUs is not allowed (does not make sense) within
225! these loops.
226!
227! (Optimized to avoid cache missings, i.e. for Power4/5-architectures.)
228!------------------------------------------------------------------------------!
229
230    IMPLICIT NONE
231
232    INTEGER ::  i, i_omp_start, j, k, omp_get_thread_num, tn = 0
233    LOGICAL ::  loop_start
234
235
236!
237!-- Time measurement can only be performed for the whole set of equations
238    CALL cpu_log( log_point(32), 'all progn.equations', 'start' )
239
240!
241!-- Loop over all prognostic equations
242!$OMP PARALLEL private (i,i_omp_start,j,k,loop_start,tn)
243
244!$  tn = omp_get_thread_num()
245    loop_start = .TRUE.
246!$OMP DO
247    DO  i = nxl, nxr
248
249!
250!--    Store the first loop index. It differs for each thread and is required
251!--    later in advec_ws
252       IF ( loop_start )  THEN
253          loop_start  = .FALSE.
254          i_omp_start = i 
255       ENDIF
256 
257       DO  j = nys, nyn
258!
259!--       Tendency terms for u-velocity component
260          IF ( .NOT. outflow_l  .OR.  i > nxl )  THEN
261
262             tend(:,j,i) = 0.0
[1001]263             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
[736]264                IF ( ws_scheme_mom )  THEN
[978]265                   IF ( ( inflow_l .OR. outflow_l ) .AND. i_omp_start == nxl )  THEN
[736]266                      CALL advec_u_ws( i, j, i_omp_start + 1, tn )
267                   ELSE
268                      CALL advec_u_ws( i, j, i_omp_start, tn )
269                   ENDIF
270                ELSE
271                   CALL advec_u_pw( i, j )
272                ENDIF
273             ELSE
274                CALL advec_u_up( i, j )
275             ENDIF
[1001]276             CALL diffusion_u( i, j )
[736]277             CALL coriolis( i, j, 1 )
[940]278             IF ( sloping_surface  .AND.  .NOT. neutral )  THEN
[1179]279                CALL buoyancy( i, j, pt, 1 )
[940]280             ENDIF
[736]281
282!
283!--          Drag by plant canopy
284             IF ( plant_canopy )  CALL plant_canopy_model( i, j, 1 )
285
286!
287!--          External pressure gradient
288             IF ( dp_external )  THEN
289                DO  k = dp_level_ind_b+1, nzt
290                   tend(k,j,i) = tend(k,j,i) - dpdxy(1) * dp_smooth_factor(k)
291                ENDDO
292             ENDIF
293
[1241]294!
295!--          Nudging
296             IF ( nudging )  CALL nudge( i, j, simulated_time, 'u' ) 
297
[736]298             CALL user_actions( i, j, 'u-tendency' )
299!
300!--          Prognostic equation for u-velocity component
301             DO  k = nzb_u_inner(j,i)+1, nzt
[1001]302                u_p(k,j,i) = u(k,j,i) + dt_3d * ( tsc(2) * tend(k,j,i) +       &
303                                                  tsc(3) * tu_m(k,j,i) )       &
304                                      - tsc(5) * rdf(k) * ( u(k,j,i) - ug(k) )
[736]305             ENDDO
306
307!
308!--          Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
309             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
310                IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
311                   DO  k = nzb_u_inner(j,i)+1, nzt
312                      tu_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
313                   ENDDO
314                ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
315                         intermediate_timestep_count_max )  THEN
316                   DO  k = nzb_u_inner(j,i)+1, nzt
317                      tu_m(k,j,i) = -9.5625 * tend(k,j,i) + 5.3125 * tu_m(k,j,i)
318                   ENDDO
319                ENDIF
320             ENDIF
321
322          ENDIF
323
324!
325!--       Tendency terms for v-velocity component
326          IF ( .NOT. outflow_s  .OR.  j > nys )  THEN
327
328             tend(:,j,i) = 0.0
[1001]329             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
[736]330                IF ( ws_scheme_mom )  THEN
331                    CALL advec_v_ws( i, j, i_omp_start, tn )
332                ELSE
333                    CALL advec_v_pw( i, j )
334                ENDIF
335             ELSE
336                CALL advec_v_up( i, j )
337             ENDIF
[1001]338             CALL diffusion_v( i, j )
[736]339             CALL coriolis( i, j, 2 )
340
341!
342!--          Drag by plant canopy
343             IF ( plant_canopy )  CALL plant_canopy_model( i, j, 2 )       
344
345!
346!--          External pressure gradient
347             IF ( dp_external )  THEN
348                DO  k = dp_level_ind_b+1, nzt
349                   tend(k,j,i) = tend(k,j,i) - dpdxy(2) * dp_smooth_factor(k)
350                ENDDO
351             ENDIF
352
[1241]353!
354!--          Nudging
355             IF ( nudging )  CALL nudge( i, j, simulated_time, 'v' ) 
356
[736]357             CALL user_actions( i, j, 'v-tendency' )
358!
359!--          Prognostic equation for v-velocity component
360             DO  k = nzb_v_inner(j,i)+1, nzt
[1001]361                v_p(k,j,i) = v(k,j,i) + dt_3d * ( tsc(2) * tend(k,j,i) +       &
362                                                  tsc(3) * tv_m(k,j,i) )       &
363                                      - tsc(5) * rdf(k) * ( v(k,j,i) - vg(k) )
[736]364             ENDDO
365
366!
367!--          Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
368             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
369                IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
370                   DO  k = nzb_v_inner(j,i)+1, nzt
371                      tv_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
372                   ENDDO
373                ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
374                         intermediate_timestep_count_max )  THEN
375                   DO  k = nzb_v_inner(j,i)+1, nzt
376                      tv_m(k,j,i) = -9.5625 * tend(k,j,i) + 5.3125 * tv_m(k,j,i)
377                   ENDDO
378                ENDIF
379             ENDIF
380
381          ENDIF
382
383!
384!--       Tendency terms for w-velocity component
385          tend(:,j,i) = 0.0
[1001]386          IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
[736]387             IF ( ws_scheme_mom )  THEN
388                CALL advec_w_ws( i, j, i_omp_start, tn )
389             ELSE
390                CALL advec_w_pw( i, j )
391             END IF
392          ELSE
393             CALL advec_w_up( i, j )
394          ENDIF
[1001]395          CALL diffusion_w( i, j )
[736]396          CALL coriolis( i, j, 3 )
[940]397
398          IF ( .NOT. neutral )  THEN
399             IF ( ocean )  THEN
[1179]400                CALL buoyancy( i, j, rho, 3 )
[736]401             ELSE
[940]402                IF ( .NOT. humidity )  THEN
[1179]403                   CALL buoyancy( i, j, pt, 3 )
[940]404                ELSE
[1179]405                   CALL buoyancy( i, j, vpt, 3 )
[940]406                ENDIF
[736]407             ENDIF
408          ENDIF
409
410!
411!--       Drag by plant canopy
412          IF ( plant_canopy )  CALL plant_canopy_model( i, j, 3 )
413
414          CALL user_actions( i, j, 'w-tendency' )
415
416!
417!--       Prognostic equation for w-velocity component
418          DO  k = nzb_w_inner(j,i)+1, nzt-1
[1001]419             w_p(k,j,i) = w(k,j,i) + dt_3d * ( tsc(2) * tend(k,j,i) +          &
420                                               tsc(3) * tw_m(k,j,i) )          &
421                                   - tsc(5) * rdf(k) * w(k,j,i)
[736]422          ENDDO
423
424!
425!--       Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
426          IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
427             IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
428                DO  k = nzb_w_inner(j,i)+1, nzt-1
429                   tw_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
430                ENDDO
431             ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
432                      intermediate_timestep_count_max )  THEN
433                DO  k = nzb_w_inner(j,i)+1, nzt-1
434                   tw_m(k,j,i) = -9.5625 * tend(k,j,i) + 5.3125 * tw_m(k,j,i)
435                ENDDO
436             ENDIF
437          ENDIF
438!
[1115]439!--       If required, calculate tendencies for total water content, liquid water
440!--       potential temperature, rain water content and rain drop concentration
441          IF ( cloud_physics  .AND.  icloud_scheme == 0 )  CALL microphysics_control( i, j )
[1053]442!
[940]443!--       If required, compute prognostic equation for potential temperature
444          IF ( .NOT. neutral )  THEN
445!
446!--          Tendency terms for potential temperature
447             tend(:,j,i) = 0.0
[1001]448             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
[940]449                   IF ( ws_scheme_sca )  THEN
450                      CALL advec_s_ws( i, j, pt, 'pt', flux_s_pt, diss_s_pt, &
451                                       flux_l_pt, diss_l_pt, i_omp_start, tn )
452                   ELSE
453                      CALL advec_s_pw( i, j, pt )
454                   ENDIF
455             ELSE
456                CALL advec_s_up( i, j, pt )
457             ENDIF
[1001]458             CALL diffusion_s( i, j, pt, shf, tswst, wall_heatflux )
[736]459
460!
[940]461!--          If required compute heating/cooling due to long wave radiation
462!--          processes
463             IF ( radiation )  THEN
464                CALL calc_radiation( i, j )
465             ENDIF
[736]466
[1106]467!
[1053]468!--          Using microphysical tendencies (latent heat)
469             IF ( cloud_physics )  THEN
470                IF ( icloud_scheme == 0 )  THEN
471                   tend(:,j,i) = tend(:,j,i) + tend_pt(:,j,i)
[1106]472                ELSEIF ( icloud_scheme == 1  .AND.  precipitation )  THEN
[1053]473                   CALL impact_of_latent_heat( i, j ) 
474                ENDIF
[940]475             ENDIF
[736]476
477!
[940]478!--          Consideration of heat sources within the plant canopy
[1106]479             IF ( plant_canopy  .AND.  cthf /= 0.0 )  THEN
[940]480                CALL plant_canopy_model( i, j, 4 )
481             ENDIF
[736]482
[940]483!
[1106]484!--          If required, compute effect of large-scale subsidence/ascent
[940]485             IF ( large_scale_subsidence )  THEN
486                CALL subsidence( i, j, tend, pt, pt_init )
487             ENDIF
[736]488
[1241]489!
490!--          Nudging
491             IF ( nudging )  CALL nudge( i, j, simulated_time, 'pt' ) 
492
[940]493             CALL user_actions( i, j, 'pt-tendency' )
[736]494
495!
[940]496!--          Prognostic equation for potential temperature
497             DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
[1001]498                pt_p(k,j,i) = pt(k,j,i) + dt_3d * ( tsc(2) * tend(k,j,i) +     &
499                                                    tsc(3) * tpt_m(k,j,i) )    &
500                                        - tsc(5) * ( pt(k,j,i) - pt_init(k) ) *&
501                                          ( rdf_sc(k) + ptdf_x(i) + ptdf_y(j) )
[940]502             ENDDO
[736]503
504!
[940]505!--          Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
506             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
507                IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
508                   DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
509                      tpt_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
510                   ENDDO
511                ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
512                         intermediate_timestep_count_max )  THEN
513                   DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
514                      tpt_m(k,j,i) = -9.5625 * tend(k,j,i) + &
515                                      5.3125 * tpt_m(k,j,i)
516                   ENDDO
517                ENDIF
[736]518             ENDIF
[940]519
[736]520          ENDIF
521
522!
523!--       If required, compute prognostic equation for salinity
524          IF ( ocean )  THEN
525
526!
527!--          Tendency-terms for salinity
528             tend(:,j,i) = 0.0
[1001]529             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' ) &
[736]530             THEN
531                IF ( ws_scheme_sca )  THEN
532                    CALL advec_s_ws( i, j, sa, 'sa', flux_s_sa,  &
533                                diss_s_sa, flux_l_sa, diss_l_sa, i_omp_start, tn  )
534                ELSE
535                    CALL advec_s_pw( i, j, sa )
536                ENDIF
537             ELSE
538                CALL advec_s_up( i, j, sa )
539             ENDIF
[1001]540             CALL diffusion_s( i, j, sa, saswsb, saswst, wall_salinityflux )
[736]541
542             CALL user_actions( i, j, 'sa-tendency' )
543
544!
545!--          Prognostic equation for salinity
546             DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
[1001]547                sa_p(k,j,i) = sa(k,j,i) + dt_3d * ( tsc(2) * tend(k,j,i) +     &
548                                                    tsc(3) * tsa_m(k,j,i) )    &
549                                        - tsc(5) * rdf_sc(k) *                 &
550                                          ( sa(k,j,i) - sa_init(k) )
[736]551                IF ( sa_p(k,j,i) < 0.0 )  sa_p(k,j,i) = 0.1 * sa(k,j,i)
552             ENDDO
553
554!
555!--          Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
556             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
557                IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
558                   DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
559                      tsa_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
560                   ENDDO
561                ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
562                         intermediate_timestep_count_max )  THEN
563                   DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
564                      tsa_m(k,j,i) = -9.5625 * tend(k,j,i) + &
565                                      5.3125 * tsa_m(k,j,i)
566                   ENDDO
567                ENDIF
568             ENDIF
569
570!
571!--          Calculate density by the equation of state for seawater
572             CALL eqn_state_seawater( i, j )
573
574          ENDIF
575
576!
577!--       If required, compute prognostic equation for total water content /
578!--       scalar
579          IF ( humidity  .OR.  passive_scalar )  THEN
580
581!
582!--          Tendency-terms for total water content / scalar
583             tend(:,j,i) = 0.0
[1001]584             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' ) &
[736]585             THEN
586                IF ( ws_scheme_sca )  THEN
587                   CALL advec_s_ws( i, j, q, 'q', flux_s_q, & 
588                                diss_s_q, flux_l_q, diss_l_q, i_omp_start, tn )
589                ELSE
590                   CALL advec_s_pw( i, j, q )
591                ENDIF
592             ELSE
593                CALL advec_s_up( i, j, q )
594             ENDIF
[1001]595             CALL diffusion_s( i, j, q, qsws, qswst, wall_qflux )
[1053]596     
[736]597!
[1053]598!--          Using microphysical tendencies
599             IF ( cloud_physics )  THEN
600                IF ( icloud_scheme == 0 )  THEN
601                   tend(:,j,i) = tend(:,j,i) + tend_q(:,j,i)
[1106]602                ELSEIF ( icloud_scheme == 1  .AND.  precipitation )  THEN
[1053]603                   CALL calc_precipitation( i, j )
604                ENDIF
[736]605             ENDIF
606!
607!--          Sink or source of scalar concentration due to canopy elements
[1106]608             IF ( plant_canopy )  CALL plant_canopy_model( i, j, 5 )
[736]609
[1053]610!
[736]611!--          If required compute influence of large-scale subsidence/ascent
[940]612             IF ( large_scale_subsidence )  THEN
613                CALL subsidence( i, j, tend, q, q_init )
[736]614             ENDIF
615
[1241]616!
617!--          Nudging
618             IF ( nudging )  CALL nudge( i, j, simulated_time, 'q' ) 
619
[736]620             CALL user_actions( i, j, 'q-tendency' )
621
622!
623!--          Prognostic equation for total water content / scalar
624             DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
[1001]625                q_p(k,j,i) = q(k,j,i) + dt_3d * ( tsc(2) * tend(k,j,i) +       &
626                                                  tsc(3) * tq_m(k,j,i) )       &
627                                      - tsc(5) * rdf_sc(k) *                   &
628                                        ( q(k,j,i) - q_init(k) )
[736]629                IF ( q_p(k,j,i) < 0.0 )  q_p(k,j,i) = 0.1 * q(k,j,i)
630             ENDDO
631
632!
633!--          Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
634             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
635                IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
636                   DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
637                      tq_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
638                   ENDDO
639                ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
640                         intermediate_timestep_count_max )  THEN
641                   DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
642                      tq_m(k,j,i) = -9.5625 * tend(k,j,i) + &
643                                     5.3125 * tq_m(k,j,i)
644                   ENDDO
645                ENDIF
646             ENDIF
647
[1053]648!
649!--          If required, calculate prognostic equations for rain water content
650!--          and rain drop concentration
[1115]651             IF ( cloud_physics  .AND.  icloud_scheme == 0  .AND.              &
652                  precipitation )  THEN
[1053]653!
654!--             Calculate prognostic equation for rain water content
655                tend(:,j,i) = 0.0
656                IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' ) &
657                THEN
658                   IF ( ws_scheme_sca )  THEN
659                      CALL advec_s_ws( i, j, qr, 'qr', flux_s_qr,       & 
660                                       diss_s_qr, flux_l_qr, diss_l_qr, &
661                                       i_omp_start, tn )
662                   ELSE
663                      CALL advec_s_pw( i, j, qr )
664                   ENDIF
665                ELSE
666                   CALL advec_s_up( i, j, qr )
667                ENDIF
668                CALL diffusion_s( i, j, qr, qrsws, qrswst, wall_qrflux )
669!
670!--             Using microphysical tendencies (autoconversion, accretion,
671!--             evaporation; if required: sedimentation)
672                tend(:,j,i) = tend(:,j,i) + tend_qr(:,j,i)
673
[1115]674                CALL user_actions( i, j, 'qr-tendency' )
[1053]675!
676!--             Prognostic equation for rain water content
677                DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
[1115]678                   qr_p(k,j,i) = qr(k,j,i) + dt_3d * ( tsc(2) * tend(k,j,i) +  &
679                                                       tsc(3) * tqr_m(k,j,i) ) &
680                                           - tsc(5) * rdf_sc(k) * qr(k,j,i)
681                   IF ( qr_p(k,j,i) < 0.0 )  qr_p(k,j,i) = 0.0
[1053]682                ENDDO
683!
684!--             Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
685                IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
686                   IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
687                      DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
688                         tqr_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
689                      ENDDO
690                   ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
691                            intermediate_timestep_count_max )  THEN
692                      DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
693                         tqr_m(k,j,i) = -9.5625 * tend(k,j,i) + &
694                                        5.3125 * tqr_m(k,j,i)
695                      ENDDO
696                   ENDIF
697                ENDIF
698
699!
700!--             Calculate prognostic equation for rain drop concentration.
701                tend(:,j,i) = 0.0
702                IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
703                   IF ( ws_scheme_sca )  THEN
[1115]704                      CALL advec_s_ws( i, j, nr, 'nr', flux_s_nr,    & 
705                                    diss_s_nr, flux_l_nr, diss_l_nr, &
706                                    i_omp_start, tn )
[1053]707                   ELSE
708                      CALL advec_s_pw( i, j, nr )
709                   ENDIF
710                ELSE
711                   CALL advec_s_up( i, j, nr )
712                ENDIF
713                CALL diffusion_s( i, j, nr, nrsws, nrswst, wall_nrflux )
[1115]714!
[1053]715!--             Using microphysical tendencies (autoconversion, accretion,
716!--             selfcollection, breakup, evaporation;
717!--             if required: sedimentation)
718                tend(:,j,i) = tend(:,j,i) + tend_nr(:,j,i)
719
[1115]720                CALL user_actions( i, j, 'nr-tendency' )
[1053]721!
722!--             Prognostic equation for rain drop concentration
723                DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
[1115]724                   nr_p(k,j,i) = nr(k,j,i) + dt_3d * ( tsc(2) * tend(k,j,i) +  &
725                                                       tsc(3) * tnr_m(k,j,i) ) &
726                                           - tsc(5) * rdf_sc(k) * nr(k,j,i)
727                   IF ( nr_p(k,j,i) < 0.0 )  nr_p(k,j,i) = 0.0
[1053]728                ENDDO
729!
730!--             Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
731                IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
732                   IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
733                      DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
734                         tnr_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
735                      ENDDO
736                   ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
737                            intermediate_timestep_count_max )  THEN
738                      DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
739                         tnr_m(k,j,i) = -9.5625 * tend(k,j,i) + &
740                                        5.3125 * tnr_m(k,j,i)
741                      ENDDO
742                   ENDIF
743                ENDIF
744
745             ENDIF
746
[1128]747          ENDIF
748
[736]749!
750!--       If required, compute prognostic equation for turbulent kinetic
751!--       energy (TKE)
752          IF ( .NOT. constant_diffusion )  THEN
753
754!
755!--          Tendency-terms for TKE
756             tend(:,j,i) = 0.0
[1001]757             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge'  &
[736]758                 .AND.  .NOT. use_upstream_for_tke )  THEN
759                 IF ( ws_scheme_sca )  THEN
[1001]760                     CALL advec_s_ws( i, j, e, 'e', flux_s_e, diss_s_e, &
761                                      flux_l_e, diss_l_e , i_omp_start, tn )
[736]762                 ELSE
763                     CALL advec_s_pw( i, j, e )
764                 ENDIF
765             ELSE
766                CALL advec_s_up( i, j, e )
767             ENDIF
[1001]768             IF ( .NOT. humidity )  THEN
769                IF ( ocean )  THEN
770                   CALL diffusion_e( i, j, prho, prho_reference )
[736]771                ELSE
[1001]772                   CALL diffusion_e( i, j, pt, pt_reference )
[736]773                ENDIF
774             ELSE
[1001]775                CALL diffusion_e( i, j, vpt, pt_reference )
[736]776             ENDIF
777             CALL production_e( i, j )
778
779!
780!--          Additional sink term for flows through plant canopies
781             IF ( plant_canopy )  CALL plant_canopy_model( i, j, 6 ) 
782
783             CALL user_actions( i, j, 'e-tendency' )
784
785!
786!--          Prognostic equation for TKE.
787!--          Eliminate negative TKE values, which can occur due to numerical
788!--          reasons in the course of the integration. In such cases the old
789!--          TKE value is reduced by 90%.
790             DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
[1001]791                e_p(k,j,i) = e(k,j,i) + dt_3d * ( tsc(2) * tend(k,j,i) +       &
792                                                  tsc(3) * te_m(k,j,i) )
[736]793                IF ( e_p(k,j,i) < 0.0 )  e_p(k,j,i) = 0.1 * e(k,j,i)
794             ENDDO
795
796!
797!--          Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
798             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
799                IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
800                   DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
801                      te_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
802                   ENDDO
803                ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
804                         intermediate_timestep_count_max )  THEN
805                   DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
806                      te_m(k,j,i) = -9.5625 * tend(k,j,i) + &
807                                     5.3125 * te_m(k,j,i)
808                   ENDDO
809                ENDIF
810             ENDIF
811
812          ENDIF   ! TKE equation
813
814       ENDDO
815    ENDDO
816!$OMP END PARALLEL
817
818    CALL cpu_log( log_point(32), 'all progn.equations', 'stop' )
819
820
821 END SUBROUTINE prognostic_equations_cache
822
823
824 SUBROUTINE prognostic_equations_vector
825
826!------------------------------------------------------------------------------!
827! Version for vector machines
828!------------------------------------------------------------------------------!
829
830    IMPLICIT NONE
831
832    INTEGER ::  i, j, k
[1001]833    REAL    ::  sbt
[736]834
835
836!
837!-- u-velocity component
838    CALL cpu_log( log_point(5), 'u-equation', 'start' )
839
[1001]840    tend = 0.0
841    IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
[736]842       IF ( ws_scheme_mom )  THEN
843          CALL advec_u_ws
844       ELSE
845          CALL advec_u_pw
846       ENDIF
847    ELSE
[1001]848       CALL advec_u_up
[736]849    ENDIF
[1001]850    CALL diffusion_u
[736]851    CALL coriolis( 1 )
[940]852    IF ( sloping_surface  .AND.  .NOT. neutral )  THEN
[1179]853       CALL buoyancy( pt, 1 )
[940]854    ENDIF
[736]855
856!
857!-- Drag by plant canopy
858    IF ( plant_canopy )  CALL plant_canopy_model( 1 )
859
860!
861!-- External pressure gradient
862    IF ( dp_external )  THEN
863       DO  i = nxlu, nxr
864          DO  j = nys, nyn
865             DO  k = dp_level_ind_b+1, nzt
866                tend(k,j,i) = tend(k,j,i) - dpdxy(1) * dp_smooth_factor(k)
867             ENDDO
868          ENDDO
869       ENDDO
870    ENDIF
871
[1241]872!
873!-- Nudging
874    IF ( nudging )  CALL nudge( simulated_time, 'u' ) 
875
[736]876    CALL user_actions( 'u-tendency' )
877
878!
879!-- Prognostic equation for u-velocity component
880    DO  i = nxlu, nxr
881       DO  j = nys, nyn
882          DO  k = nzb_u_inner(j,i)+1, nzt
[1001]883             u_p(k,j,i) = u(k,j,i) + dt_3d * ( tsc(2) * tend(k,j,i) +          &
884                                               tsc(3) * tu_m(k,j,i) )          &
885                                   - tsc(5) * rdf(k) * ( u(k,j,i) - ug(k) )
[736]886          ENDDO
887       ENDDO
888    ENDDO
889
890!
891!-- Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
892    IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
893       IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
894          DO  i = nxlu, nxr
895             DO  j = nys, nyn
896                DO  k = nzb_u_inner(j,i)+1, nzt
897                   tu_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
898                ENDDO
899             ENDDO
900          ENDDO
901       ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
902                intermediate_timestep_count_max )  THEN
903          DO  i = nxlu, nxr
904             DO  j = nys, nyn
905                DO  k = nzb_u_inner(j,i)+1, nzt
906                   tu_m(k,j,i) = -9.5625 * tend(k,j,i) + 5.3125 * tu_m(k,j,i)
907                ENDDO
908             ENDDO
909          ENDDO
910       ENDIF
911    ENDIF
912
913    CALL cpu_log( log_point(5), 'u-equation', 'stop' )
914
915!
916!-- v-velocity component
917    CALL cpu_log( log_point(6), 'v-equation', 'start' )
918
[1001]919    tend = 0.0
920    IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
[736]921       IF ( ws_scheme_mom )  THEN
922          CALL advec_v_ws
923       ELSE
924          CALL advec_v_pw
925       END IF
926    ELSE
[1001]927       CALL advec_v_up
[736]928    ENDIF
[1001]929    CALL diffusion_v
[736]930    CALL coriolis( 2 )
931
932!
933!-- Drag by plant canopy
934    IF ( plant_canopy )  CALL plant_canopy_model( 2 )
935
936!
937!-- External pressure gradient
938    IF ( dp_external )  THEN
939       DO  i = nxl, nxr
940          DO  j = nysv, nyn
941             DO  k = dp_level_ind_b+1, nzt
942                tend(k,j,i) = tend(k,j,i) - dpdxy(2) * dp_smooth_factor(k)
943             ENDDO
944          ENDDO
945       ENDDO
946    ENDIF
947
[1241]948!
949!-- Nudging
950    IF ( nudging )  CALL nudge( simulated_time, 'v' ) 
951
[736]952    CALL user_actions( 'v-tendency' )
953
954!
955!-- Prognostic equation for v-velocity component
956    DO  i = nxl, nxr
957       DO  j = nysv, nyn
958          DO  k = nzb_v_inner(j,i)+1, nzt
[1001]959             v_p(k,j,i) = v(k,j,i) + dt_3d * ( tsc(2) * tend(k,j,i) +          &
960                                               tsc(3) * tv_m(k,j,i) )          &
961                                   - tsc(5) * rdf(k) * ( v(k,j,i) - vg(k) )
[736]962          ENDDO
963       ENDDO
964    ENDDO
965
966!
967!-- Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
968    IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
969       IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
970          DO  i = nxl, nxr
971             DO  j = nysv, nyn
972                DO  k = nzb_v_inner(j,i)+1, nzt
973                   tv_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
974                ENDDO
975             ENDDO
976          ENDDO
977       ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
978                intermediate_timestep_count_max )  THEN
979          DO  i = nxl, nxr
980             DO  j = nysv, nyn
981                DO  k = nzb_v_inner(j,i)+1, nzt
982                   tv_m(k,j,i) = -9.5625 * tend(k,j,i) + 5.3125 * tv_m(k,j,i)
983                ENDDO
984             ENDDO
985          ENDDO
986       ENDIF
987    ENDIF
988
989    CALL cpu_log( log_point(6), 'v-equation', 'stop' )
990
991!
992!-- w-velocity component
993    CALL cpu_log( log_point(7), 'w-equation', 'start' )
994
[1001]995    tend = 0.0
996    IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
[736]997       IF ( ws_scheme_mom )  THEN
998          CALL advec_w_ws
999       ELSE
1000          CALL advec_w_pw
1001       ENDIF
1002    ELSE
[1001]1003       CALL advec_w_up
[736]1004    ENDIF
[1001]1005    CALL diffusion_w
[736]1006    CALL coriolis( 3 )
[940]1007
1008    IF ( .NOT. neutral )  THEN
1009       IF ( ocean )  THEN
[1179]1010          CALL buoyancy( rho, 3 )
[736]1011       ELSE
[940]1012          IF ( .NOT. humidity )  THEN
[1179]1013             CALL buoyancy( pt, 3 )
[940]1014          ELSE
[1179]1015             CALL buoyancy( vpt, 3 )
[940]1016          ENDIF
[736]1017       ENDIF
1018    ENDIF
1019
1020!
1021!-- Drag by plant canopy
1022    IF ( plant_canopy )  CALL plant_canopy_model( 3 )
1023
1024    CALL user_actions( 'w-tendency' )
1025
1026!
1027!-- Prognostic equation for w-velocity component
1028    DO  i = nxl, nxr
1029       DO  j = nys, nyn
1030          DO  k = nzb_w_inner(j,i)+1, nzt-1
[1001]1031             w_p(k,j,i) = w(k,j,i) + dt_3d * ( tsc(2) * tend(k,j,i) +          &
1032                                               tsc(3) * tw_m(k,j,i) )          &
1033                                   - tsc(5) * rdf(k) * w(k,j,i)
[736]1034          ENDDO
1035       ENDDO
1036    ENDDO
1037
1038!
1039!-- Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
1040    IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
1041       IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
1042          DO  i = nxl, nxr
1043             DO  j = nys, nyn
1044                DO  k = nzb_w_inner(j,i)+1, nzt-1
1045                   tw_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
1046                ENDDO
1047             ENDDO
1048          ENDDO
1049       ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
1050                intermediate_timestep_count_max )  THEN
1051          DO  i = nxl, nxr
1052             DO  j = nys, nyn
1053                DO  k = nzb_w_inner(j,i)+1, nzt-1
1054                   tw_m(k,j,i) = -9.5625 * tend(k,j,i) + 5.3125 * tw_m(k,j,i)
1055                ENDDO
1056             ENDDO
1057          ENDDO
1058       ENDIF
1059    ENDIF
1060
1061    CALL cpu_log( log_point(7), 'w-equation', 'stop' )
1062
[940]1063
[736]1064!
[940]1065!-- If required, compute prognostic equation for potential temperature
1066    IF ( .NOT. neutral )  THEN
[736]1067
[940]1068       CALL cpu_log( log_point(13), 'pt-equation', 'start' )
1069
[736]1070!
[940]1071!--    pt-tendency terms with communication
1072       sbt = tsc(2)
1073       IF ( scalar_advec == 'bc-scheme' )  THEN
[736]1074
[940]1075          IF ( timestep_scheme(1:5) /= 'runge' )  THEN
[736]1076!
[1001]1077!--          Bott-Chlond scheme always uses Euler time step. Thus:
[940]1078             sbt = 1.0
1079          ENDIF
[736]1080          tend = 0.0
[940]1081          CALL advec_s_bc( pt, 'pt' )
[1001]1082
[736]1083       ENDIF
[940]1084
1085!
1086!--    pt-tendency terms with no communication
[1001]1087       IF ( scalar_advec /= 'bc-scheme' )  THEN
1088          tend = 0.0
1089          IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
[940]1090             IF ( ws_scheme_sca )  THEN
1091                CALL advec_s_ws( pt, 'pt' )
1092             ELSE
1093                CALL advec_s_pw( pt )
1094             ENDIF
1095          ELSE
[1001]1096             CALL advec_s_up( pt )
[940]1097          ENDIF
[736]1098       ENDIF
1099
[1001]1100       CALL diffusion_s( pt, shf, tswst, wall_heatflux )
1101
[736]1102!
[940]1103!--    If required compute heating/cooling due to long wave radiation processes
1104       IF ( radiation )  THEN
1105          CALL calc_radiation
1106       ENDIF
[736]1107
1108!
[940]1109!--    If required compute impact of latent heat due to precipitation
1110       IF ( precipitation )  THEN
1111          CALL impact_of_latent_heat
1112       ENDIF
[736]1113
1114!
[940]1115!--    Consideration of heat sources within the plant canopy
1116       IF ( plant_canopy .AND. ( cthf /= 0.0 ) ) THEN
1117          CALL plant_canopy_model( 4 )
1118       ENDIF
[736]1119
[940]1120!
1121!--    If required compute influence of large-scale subsidence/ascent
1122       IF ( large_scale_subsidence )  THEN
1123          CALL subsidence( tend, pt, pt_init )
1124       ENDIF
[736]1125
[1241]1126!
1127!--    Nudging
1128       IF ( nudging )  CALL nudge( simulated_time, 'pt' ) 
1129
[940]1130       CALL user_actions( 'pt-tendency' )
[736]1131
1132!
[940]1133!--    Prognostic equation for potential temperature
1134       DO  i = nxl, nxr
1135          DO  j = nys, nyn
1136             DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
[1001]1137                pt_p(k,j,i) = pt(k,j,i) + dt_3d * ( sbt * tend(k,j,i) +        &
1138                                                    tsc(3) * tpt_m(k,j,i) )    &
1139                                        - tsc(5) * ( pt(k,j,i) - pt_init(k) ) *&
1140                                          ( rdf_sc(k) + ptdf_x(i) + ptdf_y(j) )
[940]1141             ENDDO
[736]1142          ENDDO
1143       ENDDO
1144
1145!
[940]1146!--    Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
1147       IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
1148          IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
1149             DO  i = nxl, nxr
1150                DO  j = nys, nyn
1151                   DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
1152                      tpt_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
1153                   ENDDO
[736]1154                ENDDO
1155             ENDDO
[940]1156          ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
1157                   intermediate_timestep_count_max )  THEN
1158             DO  i = nxl, nxr
1159                DO  j = nys, nyn
1160                   DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
1161                      tpt_m(k,j,i) = -9.5625 * tend(k,j,i) + &
1162                                      5.3125 * tpt_m(k,j,i)
1163                   ENDDO
[736]1164                ENDDO
1165             ENDDO
[940]1166          ENDIF
[736]1167       ENDIF
[940]1168
1169       CALL cpu_log( log_point(13), 'pt-equation', 'stop' )
1170
[736]1171    ENDIF
1172
1173!
1174!-- If required, compute prognostic equation for salinity
1175    IF ( ocean )  THEN
1176
1177       CALL cpu_log( log_point(37), 'sa-equation', 'start' )
1178
1179!
1180!--    sa-tendency terms with communication
1181       sbt = tsc(2)
1182       IF ( scalar_advec == 'bc-scheme' )  THEN
1183
1184          IF ( timestep_scheme(1:5) /= 'runge' )  THEN
1185!
[1001]1186!--          Bott-Chlond scheme always uses Euler time step. Thus:
[736]1187             sbt = 1.0
1188          ENDIF
1189          tend = 0.0
1190          CALL advec_s_bc( sa, 'sa' )
[1001]1191
[736]1192       ENDIF
1193
1194!
1195!--    sa-tendency terms with no communication
[1001]1196       IF ( scalar_advec /= 'bc-scheme' )  THEN
1197          tend = 0.0
1198          IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
[736]1199             IF ( ws_scheme_sca )  THEN
1200                 CALL advec_s_ws( sa, 'sa' )
1201             ELSE
1202                 CALL advec_s_pw( sa )
1203             ENDIF
1204          ELSE
[1001]1205             CALL advec_s_up( sa )
[736]1206          ENDIF
1207       ENDIF
[1001]1208
1209       CALL diffusion_s( sa, saswsb, saswst, wall_salinityflux )
[736]1210       
1211       CALL user_actions( 'sa-tendency' )
1212
1213!
1214!--    Prognostic equation for salinity
1215       DO  i = nxl, nxr
1216          DO  j = nys, nyn
1217             DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
[1001]1218                sa_p(k,j,i) = sa(k,j,i) + dt_3d * ( sbt * tend(k,j,i) +        &
1219                                                    tsc(3) * tsa_m(k,j,i) )    &
1220                                        - tsc(5) * rdf_sc(k) *                 &
1221                                          ( sa(k,j,i) - sa_init(k) )
[736]1222                IF ( sa_p(k,j,i) < 0.0 )  sa_p(k,j,i) = 0.1 * sa(k,j,i)
1223             ENDDO
1224          ENDDO
1225       ENDDO
1226
1227!
1228!--    Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
1229       IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
1230          IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
1231             DO  i = nxl, nxr
1232                DO  j = nys, nyn
1233                   DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
1234                      tsa_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
1235                   ENDDO
1236                ENDDO
1237             ENDDO
1238          ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
1239                   intermediate_timestep_count_max )  THEN
1240             DO  i = nxl, nxr
1241                DO  j = nys, nyn
1242                   DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
1243                      tsa_m(k,j,i) = -9.5625 * tend(k,j,i) + &
1244                                      5.3125 * tsa_m(k,j,i)
1245                   ENDDO
1246                ENDDO
1247             ENDDO
1248          ENDIF
1249       ENDIF
1250
1251       CALL cpu_log( log_point(37), 'sa-equation', 'stop' )
1252
1253!
1254!--    Calculate density by the equation of state for seawater
1255       CALL cpu_log( log_point(38), 'eqns-seawater', 'start' )
1256       CALL eqn_state_seawater
1257       CALL cpu_log( log_point(38), 'eqns-seawater', 'stop' )
1258
1259    ENDIF
1260
1261!
1262!-- If required, compute prognostic equation for total water content / scalar
1263    IF ( humidity  .OR.  passive_scalar )  THEN
1264
1265       CALL cpu_log( log_point(29), 'q/s-equation', 'start' )
1266
1267!
1268!--    Scalar/q-tendency terms with communication
1269       sbt = tsc(2)
1270       IF ( scalar_advec == 'bc-scheme' )  THEN
1271
1272          IF ( timestep_scheme(1:5) /= 'runge' )  THEN
1273!
[1001]1274!--          Bott-Chlond scheme always uses Euler time step. Thus:
[736]1275             sbt = 1.0
1276          ENDIF
1277          tend = 0.0
1278          CALL advec_s_bc( q, 'q' )
[1001]1279
[736]1280       ENDIF
1281
1282!
1283!--    Scalar/q-tendency terms with no communication
[1001]1284       IF ( scalar_advec /= 'bc-scheme' )  THEN
1285          tend = 0.0
1286          IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
[736]1287             IF ( ws_scheme_sca )  THEN
1288                CALL advec_s_ws( q, 'q' )
1289             ELSE
1290                CALL advec_s_pw( q )
1291             ENDIF
1292          ELSE
[1001]1293             CALL advec_s_up( q )
[736]1294          ENDIF
1295       ENDIF
[1001]1296
1297       CALL diffusion_s( q, qsws, qswst, wall_qflux )
[736]1298       
1299!
1300!--    If required compute decrease of total water content due to
1301!--    precipitation
1302       IF ( precipitation )  THEN
1303          CALL calc_precipitation
1304       ENDIF
1305
1306!
1307!--    Sink or source of scalar concentration due to canopy elements
1308       IF ( plant_canopy ) CALL plant_canopy_model( 5 )
1309       
1310!
1311!--    If required compute influence of large-scale subsidence/ascent
[940]1312       IF ( large_scale_subsidence )  THEN
1313         CALL subsidence( tend, q, q_init )
[736]1314       ENDIF
1315
[1241]1316!
1317!--    Nudging
1318       IF ( nudging )  CALL nudge( simulated_time, 'q' ) 
1319
[736]1320       CALL user_actions( 'q-tendency' )
1321
1322!
1323!--    Prognostic equation for total water content / scalar
1324       DO  i = nxl, nxr
1325          DO  j = nys, nyn
1326             DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
[1001]1327                q_p(k,j,i) = q(k,j,i) + dt_3d * ( sbt * tend(k,j,i) +          &
1328                                                  tsc(3) * tq_m(k,j,i) )       &
1329                                      - tsc(5) * rdf_sc(k) *                   &
1330                                        ( q(k,j,i) - q_init(k) )
[736]1331                IF ( q_p(k,j,i) < 0.0 )  q_p(k,j,i) = 0.1 * q(k,j,i)
1332             ENDDO
1333          ENDDO
1334       ENDDO
1335
1336!
1337!--    Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
1338       IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
1339          IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
1340             DO  i = nxl, nxr
1341                DO  j = nys, nyn
1342                   DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
1343                      tq_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
1344                   ENDDO
1345                ENDDO
1346             ENDDO
1347          ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
1348                   intermediate_timestep_count_max )  THEN
1349             DO  i = nxl, nxr
1350                DO  j = nys, nyn
1351                   DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
1352                      tq_m(k,j,i) = -9.5625 * tend(k,j,i) + 5.3125 * tq_m(k,j,i)
1353                   ENDDO
1354                ENDDO
1355             ENDDO
1356          ENDIF
1357       ENDIF
1358
1359       CALL cpu_log( log_point(29), 'q/s-equation', 'stop' )
1360
1361    ENDIF
1362
1363!
1364!-- If required, compute prognostic equation for turbulent kinetic
1365!-- energy (TKE)
1366    IF ( .NOT. constant_diffusion )  THEN
1367
1368       CALL cpu_log( log_point(16), 'tke-equation', 'start' )
1369
1370       sbt = tsc(2)
1371       IF ( .NOT. use_upstream_for_tke )  THEN
1372          IF ( scalar_advec == 'bc-scheme' )  THEN
1373
1374             IF ( timestep_scheme(1:5) /= 'runge' )  THEN
1375!
[1001]1376!--             Bott-Chlond scheme always uses Euler time step. Thus:
[736]1377                sbt = 1.0
1378             ENDIF
1379             tend = 0.0
1380             CALL advec_s_bc( e, 'e' )
[1001]1381
[736]1382          ENDIF
1383       ENDIF
1384
1385!
1386!--    TKE-tendency terms with no communication
[1001]1387       IF ( scalar_advec /= 'bc-scheme'  .OR.  use_upstream_for_tke )  THEN
[736]1388          IF ( use_upstream_for_tke )  THEN
1389             tend = 0.0
1390             CALL advec_s_up( e )
1391          ELSE
[1001]1392             tend = 0.0
1393             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
[736]1394                IF ( ws_scheme_sca )  THEN
1395                   CALL advec_s_ws( e, 'e' )
1396                ELSE
1397                   CALL advec_s_pw( e )
1398                ENDIF
1399             ELSE
[1001]1400                CALL advec_s_up( e )
[736]1401             ENDIF
1402          ENDIF
[1001]1403       ENDIF
1404
1405       IF ( .NOT. humidity )  THEN
1406          IF ( ocean )  THEN
1407             CALL diffusion_e( prho, prho_reference )
[736]1408          ELSE
[1001]1409             CALL diffusion_e( pt, pt_reference )
[736]1410          ENDIF
[1001]1411       ELSE
1412          CALL diffusion_e( vpt, pt_reference )
[736]1413       ENDIF
[1001]1414
[736]1415       CALL production_e
1416
1417!
1418!--    Additional sink term for flows through plant canopies
1419       IF ( plant_canopy )  CALL plant_canopy_model( 6 )
1420       CALL user_actions( 'e-tendency' )
1421
1422!
1423!--    Prognostic equation for TKE.
1424!--    Eliminate negative TKE values, which can occur due to numerical
1425!--    reasons in the course of the integration. In such cases the old TKE
1426!--    value is reduced by 90%.
1427       DO  i = nxl, nxr
1428          DO  j = nys, nyn
1429             DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
[1001]1430                e_p(k,j,i) = e(k,j,i) + dt_3d * ( sbt * tend(k,j,i) +          &
1431                                                  tsc(3) * te_m(k,j,i) )
[736]1432                IF ( e_p(k,j,i) < 0.0 )  e_p(k,j,i) = 0.1 * e(k,j,i)
1433             ENDDO
1434          ENDDO
1435       ENDDO
1436
1437!
1438!--    Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
1439       IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
1440          IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
1441             DO  i = nxl, nxr
1442                DO  j = nys, nyn
1443                   DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
1444                      te_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
1445                   ENDDO
1446                ENDDO
1447             ENDDO
1448          ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
1449                   intermediate_timestep_count_max )  THEN
1450             DO  i = nxl, nxr
1451                DO  j = nys, nyn
1452                   DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
1453                      te_m(k,j,i) = -9.5625 * tend(k,j,i) + 5.3125 * te_m(k,j,i)
1454                   ENDDO
1455                ENDDO
1456             ENDDO
1457          ENDIF
1458       ENDIF
1459
1460       CALL cpu_log( log_point(16), 'tke-equation', 'stop' )
1461
1462    ENDIF
1463
1464
1465 END SUBROUTINE prognostic_equations_vector
1466
1467
[1015]1468 SUBROUTINE prognostic_equations_acc
1469
1470!------------------------------------------------------------------------------!
1471! Version for accelerator boards
1472!------------------------------------------------------------------------------!
1473
1474    IMPLICIT NONE
1475
1476    INTEGER ::  i, j, k, runge_step
1477    REAL    ::  sbt
1478
1479!
1480!-- Set switch for intermediate Runge-Kutta step
1481    runge_step = 0
1482    IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
1483       IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
1484          runge_step = 1
1485       ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
1486                intermediate_timestep_count_max )  THEN
1487          runge_step = 2
1488       ENDIF
1489    ENDIF
1490
1491!
1492!-- u-velocity component
1493!++ Statistics still not ported to accelerators
[1179]1494    !$acc update device( hom, ref_state )
[1015]1495    CALL cpu_log( log_point(5), 'u-equation', 'start' )
1496
1497    IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
1498       IF ( ws_scheme_mom )  THEN
1499          CALL advec_u_ws_acc
1500       ELSE
1501          tend = 0.0    ! to be removed later??
1502          CALL advec_u_pw
1503       ENDIF
1504    ELSE
1505       CALL advec_u_up
1506    ENDIF
1507    CALL diffusion_u_acc
1508    CALL coriolis_acc( 1 )
1509    IF ( sloping_surface  .AND.  .NOT. neutral )  THEN
[1179]1510       CALL buoyancy( pt, 1 )
[1015]1511    ENDIF
1512
1513!
1514!-- Drag by plant canopy
1515    IF ( plant_canopy )  CALL plant_canopy_model( 1 )
1516
1517!
1518!-- External pressure gradient
1519    IF ( dp_external )  THEN
[1128]1520       DO  i = i_left, i_right
1521          DO  j = j_south, j_north
[1015]1522             DO  k = dp_level_ind_b+1, nzt
1523                tend(k,j,i) = tend(k,j,i) - dpdxy(1) * dp_smooth_factor(k)
1524             ENDDO
1525          ENDDO
1526       ENDDO
1527    ENDIF
1528
[1246]1529!
1530!-- Nudging
1531    IF ( nudging )  CALL nudge( simulated_time, 'u' ) 
1532
[1015]1533    CALL user_actions( 'u-tendency' )
1534
1535!
1536!-- Prognostic equation for u-velocity component
1537    !$acc kernels present( nzb_u_inner, rdf, tend, tu_m, u, ug, u_p )
1538    !$acc loop
[1128]1539    DO  i = i_left, i_right
1540       DO  j = j_south, j_north
[1015]1541          !$acc loop vector( 32 )
1542          DO  k = 1, nzt
1543             IF ( k > nzb_u_inner(j,i) )  THEN
1544                u_p(k,j,i) = u(k,j,i) + dt_3d * ( tsc(2) * tend(k,j,i) +       &
1545                                                  tsc(3) * tu_m(k,j,i) )       &
1546                                      - tsc(5) * rdf(k) * ( u(k,j,i) - ug(k) )
1547!
1548!--             Tendencies for the next Runge-Kutta step
1549                IF ( runge_step == 1 )  THEN
1550                   tu_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
1551                ELSEIF ( runge_step == 2 )  THEN
1552                   tu_m(k,j,i) = -9.5625 * tend(k,j,i) + 5.3125 * tu_m(k,j,i)
1553                ENDIF
1554             ENDIF
1555          ENDDO
1556       ENDDO
1557    ENDDO
1558    !$acc end kernels
1559
1560    CALL cpu_log( log_point(5), 'u-equation', 'stop' )
1561
1562!
1563!-- v-velocity component
1564    CALL cpu_log( log_point(6), 'v-equation', 'start' )
1565
1566    IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
1567       IF ( ws_scheme_mom )  THEN
1568          CALL advec_v_ws_acc
1569       ELSE
1570          tend = 0.0    ! to be removed later??
1571          CALL advec_v_pw
1572       END IF
1573    ELSE
1574       CALL advec_v_up
1575    ENDIF
1576    CALL diffusion_v_acc
1577    CALL coriolis_acc( 2 )
1578
1579!
1580!-- Drag by plant canopy
1581    IF ( plant_canopy )  CALL plant_canopy_model( 2 )
1582
1583!
1584!-- External pressure gradient
1585    IF ( dp_external )  THEN
[1128]1586       DO  i = i_left, i_right
1587          DO  j = j_south, j_north
[1015]1588             DO  k = dp_level_ind_b+1, nzt
1589                tend(k,j,i) = tend(k,j,i) - dpdxy(2) * dp_smooth_factor(k)
1590             ENDDO
1591          ENDDO
1592       ENDDO
1593    ENDIF
1594
[1246]1595!
1596!-- Nudging
1597    IF ( nudging )  CALL nudge( simulated_time, 'v' ) 
1598
[1015]1599    CALL user_actions( 'v-tendency' )
1600
1601!
1602!-- Prognostic equation for v-velocity component
1603    !$acc kernels present( nzb_v_inner, rdf, tend, tv_m, v, vg, v_p )
1604    !$acc loop
[1128]1605    DO  i = i_left, i_right
1606       DO  j = j_south, j_north
[1015]1607          !$acc loop vector( 32 )
1608          DO  k = 1, nzt
1609             IF ( k > nzb_v_inner(j,i) )  THEN
1610                v_p(k,j,i) = v(k,j,i) + dt_3d * ( tsc(2) * tend(k,j,i) +       &
1611                                                  tsc(3) * tv_m(k,j,i) )       &
1612                                      - tsc(5) * rdf(k) * ( v(k,j,i) - vg(k) )
1613!
1614!--             Tendencies for the next Runge-Kutta step
1615                IF ( runge_step == 1 )  THEN
1616                   tv_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
1617                ELSEIF ( runge_step == 2 )  THEN
1618                   tv_m(k,j,i) = -9.5625 * tend(k,j,i) + 5.3125 * tv_m(k,j,i)
1619                ENDIF
1620             ENDIF
1621          ENDDO
1622       ENDDO
1623    ENDDO
1624    !$acc end kernels
1625
1626    CALL cpu_log( log_point(6), 'v-equation', 'stop' )
1627
1628!
1629!-- w-velocity component
1630    CALL cpu_log( log_point(7), 'w-equation', 'start' )
1631
1632    IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
1633       IF ( ws_scheme_mom )  THEN
1634          CALL advec_w_ws_acc
1635       ELSE
1636          tend = 0.0    ! to be removed later??
1637          CALL advec_w_pw
1638       ENDIF
1639    ELSE
1640       CALL advec_w_up
1641    ENDIF
1642    CALL diffusion_w_acc
1643    CALL coriolis_acc( 3 )
1644
1645    IF ( .NOT. neutral )  THEN
1646       IF ( ocean )  THEN
[1179]1647          CALL buoyancy( rho, 3 )
[1015]1648       ELSE
1649          IF ( .NOT. humidity )  THEN
[1179]1650             CALL buoyancy_acc( pt, 3 )
[1015]1651          ELSE
[1179]1652             CALL buoyancy( vpt, 3 )
[1015]1653          ENDIF
1654       ENDIF
1655    ENDIF
1656
1657!
1658!-- Drag by plant canopy
1659    IF ( plant_canopy )  CALL plant_canopy_model( 3 )
1660
1661    CALL user_actions( 'w-tendency' )
1662
1663!
1664!-- Prognostic equation for w-velocity component
1665    !$acc kernels present( nzb_w_inner, rdf, tend, tw_m, w, w_p )
1666    !$acc loop
[1128]1667    DO  i = i_left, i_right
1668       DO  j = j_south, j_north
[1015]1669          !$acc loop vector( 32 )
1670          DO  k = 1, nzt-1
1671             IF ( k > nzb_w_inner(j,i) )  THEN
1672                w_p(k,j,i) = w(k,j,i) + dt_3d * ( tsc(2) * tend(k,j,i) +       &
1673                                                  tsc(3) * tw_m(k,j,i) )       &
1674                                      - tsc(5) * rdf(k) * w(k,j,i)
1675   !
1676   !--          Tendencies for the next Runge-Kutta step
1677                IF ( runge_step == 1 )  THEN
1678                   tw_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
1679                ELSEIF ( runge_step == 2 )  THEN
1680                   tw_m(k,j,i) = -9.5625 * tend(k,j,i) + 5.3125 * tw_m(k,j,i)
1681                ENDIF
1682             ENDIF
1683          ENDDO
1684       ENDDO
1685    ENDDO
1686    !$acc end kernels
1687
1688    CALL cpu_log( log_point(7), 'w-equation', 'stop' )
1689
1690
1691!
1692!-- If required, compute prognostic equation for potential temperature
1693    IF ( .NOT. neutral )  THEN
1694
1695       CALL cpu_log( log_point(13), 'pt-equation', 'start' )
1696
1697!
1698!--    pt-tendency terms with communication
1699       sbt = tsc(2)
1700       IF ( scalar_advec == 'bc-scheme' )  THEN
1701
1702          IF ( timestep_scheme(1:5) /= 'runge' )  THEN
1703!
1704!--          Bott-Chlond scheme always uses Euler time step. Thus:
1705             sbt = 1.0
1706          ENDIF
1707          tend = 0.0
1708          CALL advec_s_bc( pt, 'pt' )
1709
1710       ENDIF
1711
1712!
1713!--    pt-tendency terms with no communication
1714       IF ( scalar_advec /= 'bc-scheme' )  THEN
1715          tend = 0.0
1716          IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
1717             IF ( ws_scheme_sca )  THEN
1718                CALL advec_s_ws_acc( pt, 'pt' )
1719             ELSE
1720                tend = 0.0    ! to be removed later??
1721                CALL advec_s_pw( pt )
1722             ENDIF
1723          ELSE
1724             CALL advec_s_up( pt )
1725          ENDIF
1726       ENDIF
1727
1728       CALL diffusion_s_acc( pt, shf, tswst, wall_heatflux )
1729
1730!
1731!--    If required compute heating/cooling due to long wave radiation processes
1732       IF ( radiation )  THEN
1733          CALL calc_radiation
1734       ENDIF
1735
1736!
1737!--    If required compute impact of latent heat due to precipitation
1738       IF ( precipitation )  THEN
1739          CALL impact_of_latent_heat
1740       ENDIF
1741
1742!
1743!--    Consideration of heat sources within the plant canopy
1744       IF ( plant_canopy .AND. ( cthf /= 0.0 ) ) THEN
1745          CALL plant_canopy_model( 4 )
1746       ENDIF
1747
1748!
1749!--    If required compute influence of large-scale subsidence/ascent
1750       IF ( large_scale_subsidence )  THEN
1751          CALL subsidence( tend, pt, pt_init )
1752       ENDIF
1753
[1246]1754!
1755!--    Nudging
1756       IF ( nudging )  CALL nudge( simulated_time, 'pt' ) 
1757
[1015]1758       CALL user_actions( 'pt-tendency' )
1759
1760!
1761!--    Prognostic equation for potential temperature
1762       !$acc kernels present( nzb_s_inner, rdf_sc, ptdf_x, ptdf_y, pt_init ) &
1763       !$acc         present( tend, tpt_m, pt, pt_p )
1764       !$acc loop
[1128]1765       DO  i = i_left, i_right
1766          DO  j = j_south, j_north
[1015]1767             !$acc loop vector( 32 )
1768             DO  k = 1, nzt
1769                IF ( k > nzb_s_inner(j,i) )  THEN
1770                   pt_p(k,j,i) = pt(k,j,i) + dt_3d * ( sbt * tend(k,j,i) +        &
1771                                                       tsc(3) * tpt_m(k,j,i) )    &
1772                                           - tsc(5) * ( pt(k,j,i) - pt_init(k) ) *&
1773                                             ( rdf_sc(k) + ptdf_x(i) + ptdf_y(j) )
1774!
1775!--                Tendencies for the next Runge-Kutta step
1776                   IF ( runge_step == 1 )  THEN
1777                      tpt_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
1778                   ELSEIF ( runge_step == 2 )  THEN
1779                      tpt_m(k,j,i) = -9.5625 * tend(k,j,i) + 5.3125 * tpt_m(k,j,i)
1780                   ENDIF
1781                ENDIF
1782             ENDDO
1783          ENDDO
1784       ENDDO
1785       !$acc end kernels
1786
1787       CALL cpu_log( log_point(13), 'pt-equation', 'stop' )
1788
1789    ENDIF
1790
1791!
1792!-- If required, compute prognostic equation for salinity
1793    IF ( ocean )  THEN
1794
1795       CALL cpu_log( log_point(37), 'sa-equation', 'start' )
1796
1797!
1798!--    sa-tendency terms with communication
1799       sbt = tsc(2)
1800       IF ( scalar_advec == 'bc-scheme' )  THEN
1801
1802          IF ( timestep_scheme(1:5) /= 'runge' )  THEN
1803!
1804!--          Bott-Chlond scheme always uses Euler time step. Thus:
1805             sbt = 1.0
1806          ENDIF
1807          tend = 0.0
1808          CALL advec_s_bc( sa, 'sa' )
1809
1810       ENDIF
1811
1812!
1813!--    sa-tendency terms with no communication
1814       IF ( scalar_advec /= 'bc-scheme' )  THEN
1815          tend = 0.0
1816          IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
1817             IF ( ws_scheme_sca )  THEN
1818                 CALL advec_s_ws( sa, 'sa' )
1819             ELSE
1820                 CALL advec_s_pw( sa )
1821             ENDIF
1822          ELSE
1823             CALL advec_s_up( sa )
1824          ENDIF
1825       ENDIF
1826
1827       CALL diffusion_s( sa, saswsb, saswst, wall_salinityflux )
1828
1829       CALL user_actions( 'sa-tendency' )
1830
1831!
1832!--    Prognostic equation for salinity
[1128]1833       DO  i = i_left, i_right
1834          DO  j = j_south, j_north
[1015]1835             DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
1836                sa_p(k,j,i) = sa(k,j,i) + dt_3d * ( sbt * tend(k,j,i) +        &
1837                                                    tsc(3) * tsa_m(k,j,i) )    &
1838                                        - tsc(5) * rdf_sc(k) *                 &
1839                                          ( sa(k,j,i) - sa_init(k) )
1840                IF ( sa_p(k,j,i) < 0.0 )  sa_p(k,j,i) = 0.1 * sa(k,j,i)
1841!
1842!--             Tendencies for the next Runge-Kutta step
1843                IF ( runge_step == 1 )  THEN
1844                   tsa_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
1845                ELSEIF ( runge_step == 2 )  THEN
1846                   tsa_m(k,j,i) = -9.5625 * tend(k,j,i) + 5.3125 * tsa_m(k,j,i)
1847                ENDIF
1848             ENDDO
1849          ENDDO
1850       ENDDO
1851
1852       CALL cpu_log( log_point(37), 'sa-equation', 'stop' )
1853
1854!
1855!--    Calculate density by the equation of state for seawater
1856       CALL cpu_log( log_point(38), 'eqns-seawater', 'start' )
1857       CALL eqn_state_seawater
1858       CALL cpu_log( log_point(38), 'eqns-seawater', 'stop' )
1859
1860    ENDIF
1861
1862!
1863!-- If required, compute prognostic equation for total water content / scalar
1864    IF ( humidity  .OR.  passive_scalar )  THEN
1865
1866       CALL cpu_log( log_point(29), 'q/s-equation', 'start' )
1867
1868!
1869!--    Scalar/q-tendency terms with communication
1870       sbt = tsc(2)
1871       IF ( scalar_advec == 'bc-scheme' )  THEN
1872
1873          IF ( timestep_scheme(1:5) /= 'runge' )  THEN
1874!
1875!--          Bott-Chlond scheme always uses Euler time step. Thus:
1876             sbt = 1.0
1877          ENDIF
1878          tend = 0.0
1879          CALL advec_s_bc( q, 'q' )
1880
1881       ENDIF
1882
1883!
1884!--    Scalar/q-tendency terms with no communication
1885       IF ( scalar_advec /= 'bc-scheme' )  THEN
1886          tend = 0.0
1887          IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
1888             IF ( ws_scheme_sca )  THEN
1889                CALL advec_s_ws( q, 'q' )
1890             ELSE
1891                CALL advec_s_pw( q )
1892             ENDIF
1893          ELSE
1894             CALL advec_s_up( q )
1895          ENDIF
1896       ENDIF
1897
1898       CALL diffusion_s( q, qsws, qswst, wall_qflux )
1899
1900!
1901!--    If required compute decrease of total water content due to
1902!--    precipitation
1903       IF ( precipitation )  THEN
1904          CALL calc_precipitation
1905       ENDIF
1906
1907!
1908!--    Sink or source of scalar concentration due to canopy elements
1909       IF ( plant_canopy ) CALL plant_canopy_model( 5 )
1910
1911!
1912!--    If required compute influence of large-scale subsidence/ascent
1913       IF ( large_scale_subsidence )  THEN
1914         CALL subsidence( tend, q, q_init )
1915       ENDIF
1916
[1246]1917!
1918!--    Nudging
1919       IF ( nudging )  CALL nudge( simulated_time, 'q' ) 
1920
[1015]1921       CALL user_actions( 'q-tendency' )
1922
1923!
1924!--    Prognostic equation for total water content / scalar
[1128]1925       DO  i = i_left, i_right
1926          DO  j = j_south, j_north
[1015]1927             DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
1928                q_p(k,j,i) = q(k,j,i) + dt_3d * ( sbt * tend(k,j,i) +          &
1929                                                  tsc(3) * tq_m(k,j,i) )       &
1930                                      - tsc(5) * rdf_sc(k) *                   &
1931                                        ( q(k,j,i) - q_init(k) )
1932                IF ( q_p(k,j,i) < 0.0 )  q_p(k,j,i) = 0.1 * q(k,j,i)
1933!
1934!--             Tendencies for the next Runge-Kutta step
1935                IF ( runge_step == 1 )  THEN
1936                   tq_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
1937                ELSEIF ( runge_step == 2 )  THEN
1938                   tq_m(k,j,i) = -9.5625 * tend(k,j,i) + 5.3125 * tq_m(k,j,i)
1939                ENDIF
1940             ENDDO
1941          ENDDO
1942       ENDDO
1943
1944       CALL cpu_log( log_point(29), 'q/s-equation', 'stop' )
1945
1946    ENDIF
1947
1948!
1949!-- If required, compute prognostic equation for turbulent kinetic
1950!-- energy (TKE)
1951    IF ( .NOT. constant_diffusion )  THEN
1952
1953       CALL cpu_log( log_point(16), 'tke-equation', 'start' )
1954
1955       sbt = tsc(2)
1956       IF ( .NOT. use_upstream_for_tke )  THEN
1957          IF ( scalar_advec == 'bc-scheme' )  THEN
1958
1959             IF ( timestep_scheme(1:5) /= 'runge' )  THEN
1960!
1961!--             Bott-Chlond scheme always uses Euler time step. Thus:
1962                sbt = 1.0
1963             ENDIF
1964             tend = 0.0
1965             CALL advec_s_bc( e, 'e' )
1966
1967          ENDIF
1968       ENDIF
1969
1970!
1971!--    TKE-tendency terms with no communication
1972       IF ( scalar_advec /= 'bc-scheme'  .OR.  use_upstream_for_tke )  THEN
1973          IF ( use_upstream_for_tke )  THEN
1974             tend = 0.0
1975             CALL advec_s_up( e )
1976          ELSE
1977             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
1978                IF ( ws_scheme_sca )  THEN
1979                   CALL advec_s_ws_acc( e, 'e' )
1980                ELSE
1981                   tend = 0.0    ! to be removed later??
1982                   CALL advec_s_pw( e )
1983                ENDIF
1984             ELSE
1985                tend = 0.0    ! to be removed later??
1986                CALL advec_s_up( e )
1987             ENDIF
1988          ENDIF
1989       ENDIF
1990
1991       IF ( .NOT. humidity )  THEN
1992          IF ( ocean )  THEN
1993             CALL diffusion_e( prho, prho_reference )
1994          ELSE
1995             CALL diffusion_e_acc( pt, pt_reference )
1996          ENDIF
1997       ELSE
1998          CALL diffusion_e( vpt, pt_reference )
1999       ENDIF
2000
2001       CALL production_e_acc
2002
2003!
2004!--    Additional sink term for flows through plant canopies
2005       IF ( plant_canopy )  CALL plant_canopy_model( 6 )
2006       CALL user_actions( 'e-tendency' )
2007
2008!
2009!--    Prognostic equation for TKE.
2010!--    Eliminate negative TKE values, which can occur due to numerical
2011!--    reasons in the course of the integration. In such cases the old TKE
2012!--    value is reduced by 90%.
2013       !$acc kernels present( e, e_p, nzb_s_inner, tend, te_m )
2014       !$acc loop
[1128]2015       DO  i = i_left, i_right
2016          DO  j = j_south, j_north
[1015]2017             !$acc loop vector( 32 )
2018             DO  k = 1, nzt
2019                IF ( k > nzb_s_inner(j,i) )  THEN
2020                   e_p(k,j,i) = e(k,j,i) + dt_3d * ( sbt * tend(k,j,i) +          &
2021                                                     tsc(3) * te_m(k,j,i) )
2022                   IF ( e_p(k,j,i) < 0.0 )  e_p(k,j,i) = 0.1 * e(k,j,i)
2023!
2024!--                Tendencies for the next Runge-Kutta step
2025                   IF ( runge_step == 1 )  THEN
2026                      te_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
2027                   ELSEIF ( runge_step == 2 )  THEN
2028                      te_m(k,j,i) = -9.5625 * tend(k,j,i) + 5.3125 * te_m(k,j,i)
2029                   ENDIF
2030                ENDIF
2031             ENDDO
2032          ENDDO
2033       ENDDO
2034       !$acc end kernels
2035
2036       CALL cpu_log( log_point(16), 'tke-equation', 'stop' )
2037
2038    ENDIF
2039
2040
2041 END SUBROUTINE prognostic_equations_acc
2042
2043
[736]2044 END MODULE prognostic_equations_mod
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.