source: palm/trunk/SOURCE/prognostic_equations.f90 @ 1404

Last change on this file since 1404 was 1399, checked in by heinze, 11 years ago

last commit documented

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 83.4 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!
[1310]17! Copyright 1997-2014 Leibniz Universitaet Hannover
[1036]18!--------------------------------------------------------------------------------!
19!
[736]20! Current revisions:
[1092]21! ------------------
[1399]22!
23!
24! Former revisions:
25! -----------------
26! $Id: prognostic_equations.f90 1399 2014-05-07 11:16:25Z keck $
27!
28! 1398 2014-05-07 11:15:00Z heinze
[1398]29! Rayleigh-damping for horizontal velocity components changed: instead of damping
30! against ug and vg, damping against u_init and v_init is used to allow for a
31! homogenized treatment in case of nudging
32!
33! 1380 2014-04-28 12:40:45Z heinze
[1381]34! Change order of calls for scalar prognostic quantities:
35! ls_advec -> nudging -> subsidence since initial profiles
36!
[1380]37! 1374 2014-04-25 12:55:07Z raasch
38! missing variables added to ONLY lists
39!
40! 1365 2014-04-22 15:03:56Z boeske
[1365]41! Calls of ls_advec for large scale advection added,
42! subroutine subsidence is only called if use_subsidence_tendencies = .F.,
43! new argument ls_index added to the calls of subsidence
44! +ls_index
45!
46! 1361 2014-04-16 15:17:48Z hoffmann
[1361]47! Two-moment microphysics moved to the start of prognostic equations. This makes
48! the 3d arrays for tend_q, tend_qr, tend_pt and tend_pt redundant.
49! Additionally, it is allowed to call the microphysics just once during the time
50! step (not at each sub-time step).
51!
52! Two-moment cloud physics added for vector and accelerator optimization.
53!
54! 1353 2014-04-08 15:21:23Z heinze
[1354]55! REAL constants provided with KIND-attribute
56!
[1353]57! 1337 2014-03-25 15:11:48Z heinze
58! Bugfix: REAL constants provided with KIND-attribute
59!
60! 1332 2014-03-25 11:59:43Z suehring
[1333]61! Bugfix: call advec_ws or advec_pw for TKE only if NOT use_upstream_for_tke
62!
[1332]63! 1330 2014-03-24 17:29:32Z suehring
[1331]64! In case of SGS-particle velocity advection of TKE is also allowed with
65! dissipative 5th-order scheme.
66!
[1321]67! 1320 2014-03-20 08:40:49Z raasch
[1320]68! ONLY-attribute added to USE-statements,
69! kind-parameters added to all INTEGER and REAL declaration statements,
70! kinds are defined in new module kinds,
71! old module precision_kind is removed,
72! revision history before 2012 removed,
73! comment fields (!:) to be used for variable explanations added to
74! all variable declaration statements
[1054]75!
[1319]76! 1318 2014-03-17 13:35:16Z raasch
77! module interfaces removed
78!
[1258]79! 1257 2013-11-08 15:18:40Z raasch
80! openacc loop vector clauses removed, independent clauses added
81!
[1247]82! 1246 2013-11-01 08:59:45Z heinze
83! enable nudging also for accelerator version
84!
[1242]85! 1241 2013-10-30 11:36:58Z heinze
86! usage of nudging enabled (so far not implemented for accelerator version)
87!
[1182]88! 1179 2013-06-14 05:57:58Z raasch
89! two arguments removed from routine buoyancy, ref_state updated on device
90!
[1132]91! 1128 2013-04-12 06:19:32Z raasch
92! those parts requiring global communication moved to time_integration,
93! loop index bounds in accelerator version replaced by i_left, i_right, j_south,
94! j_north
95!
[1116]96! 1115 2013-03-26 18:16:16Z hoffmann
97! optimized cloud physics: calculation of microphysical tendencies transfered
98! to microphysics.f90; qr and nr are only calculated if precipitation is required
99!
[1112]100! 1111 2013-03-08 23:54:10Z raasch
101! update directives for prognostic quantities removed
102!
[1107]103! 1106 2013-03-04 05:31:38Z raasch
104! small changes in code formatting
105!
[1093]106! 1092 2013-02-02 11:24:22Z raasch
107! unused variables removed
108!
[1054]109! 1053 2012-11-13 17:11:03Z hoffmann
[1053]110! implementation of two new prognostic equations for rain drop concentration (nr)
111! and rain water content (qr)
[979]112!
[1053]113! currently, only available for cache loop optimization
[1020]114!
[1037]115! 1036 2012-10-22 13:43:42Z raasch
116! code put under GPL (PALM 3.9)
117!
[1020]118! 1019 2012-09-28 06:46:45Z raasch
119! non-optimized version of prognostic_equations removed
120!
[1017]121! 1015 2012-09-27 09:23:24Z raasch
122! new branch prognostic_equations_acc
123! OpenACC statements added + code changes required for GPU optimization
124!
[1002]125! 1001 2012-09-13 14:08:46Z raasch
126! all actions concerning leapfrog- and upstream-spline-scheme removed
127!
[979]128! 978 2012-08-09 08:28:32Z fricke
[978]129! km_damp_x and km_damp_y removed in calls of diffusion_u and diffusion_v
130! add ptdf_x, ptdf_y for damping the potential temperature at the inflow
131! boundary in case of non-cyclic lateral boundaries
132! Bugfix: first thread index changes for WS-scheme at the inflow
[736]133!
[941]134! 940 2012-07-09 14:31:00Z raasch
135! temperature equation can be switched off
136!
[736]137! Revision 1.1  2000/04/13 14:56:27  schroeter
138! Initial revision
139!
140!
141! Description:
142! ------------
143! Solving the prognostic equations.
144!------------------------------------------------------------------------------!
145
[1320]146    USE arrays_3d,                                                             &
147        ONLY:  diss_l_e, diss_l_nr, diss_l_pt, diss_l_q, diss_l_qr,            &
148               diss_l_sa, diss_s_e, diss_s_nr, diss_s_pt, diss_s_q,            &
149               diss_s_qr, diss_s_sa, e, e_p, flux_s_e, flux_s_nr, flux_s_pt,   &
150               flux_s_q, flux_s_qr, flux_s_sa, flux_l_e, flux_l_nr,            &
151               flux_l_pt, flux_l_q, flux_l_qr, flux_l_sa, nr, nr_p, nrsws,     &
152               nrswst, pt, ptdf_x, ptdf_y, pt_init, pt_p, prho, q, q_init,     &
[1374]153               q_p, qsws, qswst, qr, qr_p, qrsws, qrswst, rdf, rdf_sc,         &
154               ref_state, rho, sa, sa_init, sa_p, saswsb, saswst, shf, tend,   &
155               te_m, tnr_m, tpt_m, tq_m, tqr_m, tsa_m, tswst, tu_m, tv_m,      &
[1398]156               tw_m, u, ug, u_init, u_p, v, vg, vpt, v_init, v_p, w, w_p
[1320]157       
158    USE control_parameters,                                                    &
[1361]159        ONLY:  call_microphysics_at_all_substeps, cloud_physics,               &
160               constant_diffusion, cthf, dp_external,                          &
[1320]161               dp_level_ind_b, dp_smooth_factor, dpdxy, dt_3d, humidity,       &
162               icloud_scheme, inflow_l, intermediate_timestep_count,           &
[1365]163               intermediate_timestep_count_max, large_scale_forcing,           &
164               large_scale_subsidence, neutral, nudging, ocean, outflow_l,     &
165               outflow_s, passive_scalar, plant_canopy, precipitation,         &
166               prho_reference, prho_reference, prho_reference, pt_reference,   &
167               pt_reference, pt_reference, radiation, scalar_advec,            &
168               scalar_advec, simulated_time, sloping_surface, timestep_scheme, &
169               tsc, use_subsidence_tendencies, use_upstream_for_tke,           &
[1320]170               use_upstream_for_tke, use_upstream_for_tke, wall_heatflux,      &
171               wall_nrflux, wall_qflux, wall_qflux, wall_qflux, wall_qrflux,   &
172               wall_salinityflux, ws_scheme_mom, ws_scheme_sca
[736]173
[1320]174    USE cpulog,                                                                &
175        ONLY:  cpu_log, log_point
[736]176
[1320]177    USE eqn_state_seawater_mod,                                                &
178        ONLY:  eqn_state_seawater
179
180    USE indices,                                                               &
181        ONLY:  i_left, i_right, j_north, j_south, nxl, nxlu, nxr, nyn, nys,    &
182               nysv, nzb_s_inner, nzb_u_inner, nzb_v_inner, nzb_w_inner, nzt
183
184    USE advec_ws,                                                              &
185        ONLY:  advec_s_ws, advec_s_ws_acc, advec_u_ws, advec_u_ws_acc,         &
186               advec_v_ws, advec_v_ws_acc, advec_w_ws, advec_w_ws_acc
187
188    USE advec_s_pw_mod,                                                        &
189        ONLY:  advec_s_pw
190
191    USE advec_s_up_mod,                                                        &
192        ONLY:  advec_s_up
193
194    USE advec_u_pw_mod,                                                        &
195        ONLY:  advec_u_pw
196
197    USE advec_u_up_mod,                                                        &
198        ONLY:  advec_u_up
199
200    USE advec_v_pw_mod,                                                        &
201        ONLY:  advec_v_pw
202
203    USE advec_v_up_mod,                                                        &
204        ONLY:  advec_v_up
205
206    USE advec_w_pw_mod,                                                        &
207        ONLY:  advec_w_pw
208
209    USE advec_w_up_mod,                                                        &
210        ONLY:  advec_w_up
211
212    USE buoyancy_mod,                                                          &
213        ONLY:  buoyancy, buoyancy_acc
214
215    USE calc_precipitation_mod,                                                &
216        ONLY:  calc_precipitation
217
218    USE calc_radiation_mod,                                                    &
219        ONLY:  calc_radiation
220 
221    USE coriolis_mod,                                                          &
222        ONLY:  coriolis, coriolis_acc
223
224    USE diffusion_e_mod,                                                       &
225        ONLY:  diffusion_e, diffusion_e_acc
226
227    USE diffusion_s_mod,                                                       &
228        ONLY:  diffusion_s, diffusion_s_acc
229
230    USE diffusion_u_mod,                                                       &
231        ONLY:  diffusion_u, diffusion_u_acc
232
233    USE diffusion_v_mod,                                                       &
234        ONLY:  diffusion_v, diffusion_v_acc
235
236    USE diffusion_w_mod,                                                       &
237        ONLY:  diffusion_w, diffusion_w_acc
238
239    USE impact_of_latent_heat_mod,                                             &
240        ONLY:  impact_of_latent_heat
241
242    USE kinds
243
[1365]244    USE ls_forcing_mod,                                                        &
245        ONLY:  ls_advec
246
[1320]247    USE microphysics_mod,                                                      &
248        ONLY:  microphysics_control
249
250    USE nudge_mod,                                                             &
251        ONLY:  nudge
252
253    USE plant_canopy_model_mod,                                                &
254        ONLY:  plant_canopy_model
255
256    USE production_e_mod,                                                      &
257        ONLY:  production_e, production_e_acc
258
[1374]259    USE statistics,                                                            &
260        ONLY:  hom
261
[1320]262    USE subsidence_mod,                                                        &
263        ONLY:  subsidence
264
265    USE user_actions_mod,                                                      &
266        ONLY:  user_actions
267
268
[736]269    PRIVATE
[1019]270    PUBLIC prognostic_equations_cache, prognostic_equations_vector, &
271           prognostic_equations_acc
[736]272
273    INTERFACE prognostic_equations_cache
274       MODULE PROCEDURE prognostic_equations_cache
275    END INTERFACE prognostic_equations_cache
276
277    INTERFACE prognostic_equations_vector
278       MODULE PROCEDURE prognostic_equations_vector
279    END INTERFACE prognostic_equations_vector
280
[1015]281    INTERFACE prognostic_equations_acc
282       MODULE PROCEDURE prognostic_equations_acc
283    END INTERFACE prognostic_equations_acc
[736]284
[1015]285
[736]286 CONTAINS
287
288
289 SUBROUTINE prognostic_equations_cache
290
291!------------------------------------------------------------------------------!
292! Version with one optimized loop over all equations. It is only allowed to
293! be called for the Wicker and Skamarock or Piascek-Williams advection scheme.
294!
295! Here the calls of most subroutines are embedded in two DO loops over i and j,
296! so communication between CPUs is not allowed (does not make sense) within
297! these loops.
298!
299! (Optimized to avoid cache missings, i.e. for Power4/5-architectures.)
300!------------------------------------------------------------------------------!
301
302    IMPLICIT NONE
303
[1320]304    INTEGER(iwp) ::  i                   !:
305    INTEGER(iwp) ::  i_omp_start         !:
306    INTEGER(iwp) ::  j                   !:
307    INTEGER(iwp) ::  k                   !:
308    INTEGER(iwp) ::  omp_get_thread_num  !:
309    INTEGER(iwp) ::  tn = 0              !:
310   
311    LOGICAL      ::  loop_start          !:
[736]312
313
314!
315!-- Time measurement can only be performed for the whole set of equations
316    CALL cpu_log( log_point(32), 'all progn.equations', 'start' )
317
318!
319!-- Loop over all prognostic equations
320!$OMP PARALLEL private (i,i_omp_start,j,k,loop_start,tn)
321
322!$  tn = omp_get_thread_num()
323    loop_start = .TRUE.
324!$OMP DO
325    DO  i = nxl, nxr
326
327!
328!--    Store the first loop index. It differs for each thread and is required
329!--    later in advec_ws
330       IF ( loop_start )  THEN
331          loop_start  = .FALSE.
332          i_omp_start = i 
333       ENDIF
[1365]334
[736]335       DO  j = nys, nyn
336!
[1361]337!--       If required, calculate cloud microphysical impacts (two-moment scheme)
338          IF ( cloud_physics  .AND.  icloud_scheme == 0  .AND.                 &
339               ( intermediate_timestep_count == 1  .OR.                        &
340                 call_microphysics_at_all_substeps )                           &
341             )  THEN
342             CALL microphysics_control( i, j )
343          ENDIF
344!
[736]345!--       Tendency terms for u-velocity component
346          IF ( .NOT. outflow_l  .OR.  i > nxl )  THEN
347
[1337]348             tend(:,j,i) = 0.0_wp
[1001]349             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
[736]350                IF ( ws_scheme_mom )  THEN
[978]351                   IF ( ( inflow_l .OR. outflow_l ) .AND. i_omp_start == nxl )  THEN
[736]352                      CALL advec_u_ws( i, j, i_omp_start + 1, tn )
353                   ELSE
354                      CALL advec_u_ws( i, j, i_omp_start, tn )
355                   ENDIF
356                ELSE
357                   CALL advec_u_pw( i, j )
358                ENDIF
359             ELSE
360                CALL advec_u_up( i, j )
361             ENDIF
[1001]362             CALL diffusion_u( i, j )
[736]363             CALL coriolis( i, j, 1 )
[940]364             IF ( sloping_surface  .AND.  .NOT. neutral )  THEN
[1179]365                CALL buoyancy( i, j, pt, 1 )
[940]366             ENDIF
[736]367
368!
369!--          Drag by plant canopy
370             IF ( plant_canopy )  CALL plant_canopy_model( i, j, 1 )
371
372!
373!--          External pressure gradient
374             IF ( dp_external )  THEN
375                DO  k = dp_level_ind_b+1, nzt
376                   tend(k,j,i) = tend(k,j,i) - dpdxy(1) * dp_smooth_factor(k)
377                ENDDO
378             ENDIF
379
[1241]380!
381!--          Nudging
382             IF ( nudging )  CALL nudge( i, j, simulated_time, 'u' ) 
383
[736]384             CALL user_actions( i, j, 'u-tendency' )
385!
386!--          Prognostic equation for u-velocity component
387             DO  k = nzb_u_inner(j,i)+1, nzt
[1001]388                u_p(k,j,i) = u(k,j,i) + dt_3d * ( tsc(2) * tend(k,j,i) +       &
389                                                  tsc(3) * tu_m(k,j,i) )       &
[1398]390                                      - tsc(5) * rdf(k) * ( u(k,j,i) - u_init(k) )
[736]391             ENDDO
392
393!
394!--          Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
395             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
396                IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
397                   DO  k = nzb_u_inner(j,i)+1, nzt
398                      tu_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
399                   ENDDO
400                ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
401                         intermediate_timestep_count_max )  THEN
402                   DO  k = nzb_u_inner(j,i)+1, nzt
[1337]403                      tu_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + 5.3125_wp * tu_m(k,j,i)
[736]404                   ENDDO
405                ENDIF
406             ENDIF
407
408          ENDIF
409
410!
411!--       Tendency terms for v-velocity component
412          IF ( .NOT. outflow_s  .OR.  j > nys )  THEN
413
[1337]414             tend(:,j,i) = 0.0_wp
[1001]415             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
[736]416                IF ( ws_scheme_mom )  THEN
417                    CALL advec_v_ws( i, j, i_omp_start, tn )
418                ELSE
419                    CALL advec_v_pw( i, j )
420                ENDIF
421             ELSE
422                CALL advec_v_up( i, j )
423             ENDIF
[1001]424             CALL diffusion_v( i, j )
[736]425             CALL coriolis( i, j, 2 )
426
427!
428!--          Drag by plant canopy
429             IF ( plant_canopy )  CALL plant_canopy_model( i, j, 2 )       
430
431!
432!--          External pressure gradient
433             IF ( dp_external )  THEN
434                DO  k = dp_level_ind_b+1, nzt
435                   tend(k,j,i) = tend(k,j,i) - dpdxy(2) * dp_smooth_factor(k)
436                ENDDO
437             ENDIF
438
[1241]439!
440!--          Nudging
441             IF ( nudging )  CALL nudge( i, j, simulated_time, 'v' ) 
442
[736]443             CALL user_actions( i, j, 'v-tendency' )
444!
445!--          Prognostic equation for v-velocity component
446             DO  k = nzb_v_inner(j,i)+1, nzt
[1001]447                v_p(k,j,i) = v(k,j,i) + dt_3d * ( tsc(2) * tend(k,j,i) +       &
448                                                  tsc(3) * tv_m(k,j,i) )       &
[1398]449                                      - tsc(5) * rdf(k) * ( v(k,j,i) - v_init(k) )
[736]450             ENDDO
451
452!
453!--          Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
454             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
455                IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
456                   DO  k = nzb_v_inner(j,i)+1, nzt
457                      tv_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
458                   ENDDO
459                ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
460                         intermediate_timestep_count_max )  THEN
461                   DO  k = nzb_v_inner(j,i)+1, nzt
[1337]462                      tv_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + 5.3125_wp * tv_m(k,j,i)
[736]463                   ENDDO
464                ENDIF
465             ENDIF
466
467          ENDIF
468
469!
470!--       Tendency terms for w-velocity component
[1337]471          tend(:,j,i) = 0.0_wp
[1001]472          IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
[736]473             IF ( ws_scheme_mom )  THEN
474                CALL advec_w_ws( i, j, i_omp_start, tn )
475             ELSE
476                CALL advec_w_pw( i, j )
477             END IF
478          ELSE
479             CALL advec_w_up( i, j )
480          ENDIF
[1001]481          CALL diffusion_w( i, j )
[736]482          CALL coriolis( i, j, 3 )
[940]483
484          IF ( .NOT. neutral )  THEN
485             IF ( ocean )  THEN
[1179]486                CALL buoyancy( i, j, rho, 3 )
[736]487             ELSE
[940]488                IF ( .NOT. humidity )  THEN
[1179]489                   CALL buoyancy( i, j, pt, 3 )
[940]490                ELSE
[1179]491                   CALL buoyancy( i, j, vpt, 3 )
[940]492                ENDIF
[736]493             ENDIF
494          ENDIF
495
496!
497!--       Drag by plant canopy
498          IF ( plant_canopy )  CALL plant_canopy_model( i, j, 3 )
499
500          CALL user_actions( i, j, 'w-tendency' )
501
502!
503!--       Prognostic equation for w-velocity component
504          DO  k = nzb_w_inner(j,i)+1, nzt-1
[1001]505             w_p(k,j,i) = w(k,j,i) + dt_3d * ( tsc(2) * tend(k,j,i) +          &
506                                               tsc(3) * tw_m(k,j,i) )          &
507                                   - tsc(5) * rdf(k) * w(k,j,i)
[736]508          ENDDO
509
510!
511!--       Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
512          IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
513             IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
514                DO  k = nzb_w_inner(j,i)+1, nzt-1
515                   tw_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
516                ENDDO
517             ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
518                      intermediate_timestep_count_max )  THEN
519                DO  k = nzb_w_inner(j,i)+1, nzt-1
[1337]520                   tw_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + 5.3125_wp * tw_m(k,j,i)
[736]521                ENDDO
522             ENDIF
523          ENDIF
[1361]524
[736]525!
[940]526!--       If required, compute prognostic equation for potential temperature
527          IF ( .NOT. neutral )  THEN
528!
529!--          Tendency terms for potential temperature
[1337]530             tend(:,j,i) = 0.0_wp
[1001]531             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
[940]532                   IF ( ws_scheme_sca )  THEN
533                      CALL advec_s_ws( i, j, pt, 'pt', flux_s_pt, diss_s_pt, &
534                                       flux_l_pt, diss_l_pt, i_omp_start, tn )
535                   ELSE
536                      CALL advec_s_pw( i, j, pt )
537                   ENDIF
538             ELSE
539                CALL advec_s_up( i, j, pt )
540             ENDIF
[1001]541             CALL diffusion_s( i, j, pt, shf, tswst, wall_heatflux )
[736]542
543!
[940]544!--          If required compute heating/cooling due to long wave radiation
545!--          processes
546             IF ( radiation )  THEN
547                CALL calc_radiation( i, j )
548             ENDIF
[736]549
[1106]550!
[1361]551!--          If required compute impact of latent heat due to precipitation
552             IF ( cloud_physics  .AND.  icloud_scheme == 1  .AND.              &
553                  precipitation )  THEN
554                CALL impact_of_latent_heat( i, j ) 
[940]555             ENDIF
[736]556
557!
[940]558!--          Consideration of heat sources within the plant canopy
[1337]559             IF ( plant_canopy  .AND.  cthf /= 0.0_wp )  THEN
[940]560                CALL plant_canopy_model( i, j, 4 )
561             ENDIF
[736]562
[940]563!
[1365]564!--          Large scale advection
565             IF ( large_scale_forcing )  THEN
566                CALL ls_advec( i, j, simulated_time, 'pt' )
567             ENDIF     
568
569!
[1380]570!--          Nudging
571             IF ( nudging )  CALL nudge( i, j, simulated_time, 'pt' ) 
572
573!
[1106]574!--          If required, compute effect of large-scale subsidence/ascent
[1365]575             IF ( large_scale_subsidence  .AND.                                &
576                  .NOT. use_subsidence_tendencies )  THEN
577                CALL subsidence( i, j, tend, pt, pt_init, 2 )
[940]578             ENDIF
[736]579
[940]580             CALL user_actions( i, j, 'pt-tendency' )
[736]581
582!
[940]583!--          Prognostic equation for potential temperature
584             DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
[1001]585                pt_p(k,j,i) = pt(k,j,i) + dt_3d * ( tsc(2) * tend(k,j,i) +     &
586                                                    tsc(3) * tpt_m(k,j,i) )    &
587                                        - tsc(5) * ( pt(k,j,i) - pt_init(k) ) *&
588                                          ( rdf_sc(k) + ptdf_x(i) + ptdf_y(j) )
[940]589             ENDDO
[736]590
591!
[940]592!--          Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
593             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
594                IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
595                   DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
596                      tpt_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
597                   ENDDO
598                ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
599                         intermediate_timestep_count_max )  THEN
600                   DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
[1337]601                      tpt_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + &
602                                      5.3125_wp * tpt_m(k,j,i)
[940]603                   ENDDO
604                ENDIF
[736]605             ENDIF
[940]606
[736]607          ENDIF
608
609!
610!--       If required, compute prognostic equation for salinity
611          IF ( ocean )  THEN
612
613!
614!--          Tendency-terms for salinity
[1337]615             tend(:,j,i) = 0.0_wp
[1001]616             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' ) &
[736]617             THEN
618                IF ( ws_scheme_sca )  THEN
619                    CALL advec_s_ws( i, j, sa, 'sa', flux_s_sa,  &
620                                diss_s_sa, flux_l_sa, diss_l_sa, i_omp_start, tn  )
621                ELSE
622                    CALL advec_s_pw( i, j, sa )
623                ENDIF
624             ELSE
625                CALL advec_s_up( i, j, sa )
626             ENDIF
[1001]627             CALL diffusion_s( i, j, sa, saswsb, saswst, wall_salinityflux )
[736]628
629             CALL user_actions( i, j, 'sa-tendency' )
630
631!
632!--          Prognostic equation for salinity
633             DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
[1001]634                sa_p(k,j,i) = sa(k,j,i) + dt_3d * ( tsc(2) * tend(k,j,i) +     &
635                                                    tsc(3) * tsa_m(k,j,i) )    &
636                                        - tsc(5) * rdf_sc(k) *                 &
637                                          ( sa(k,j,i) - sa_init(k) )
[1337]638                IF ( sa_p(k,j,i) < 0.0_wp )  sa_p(k,j,i) = 0.1_wp * sa(k,j,i)
[736]639             ENDDO
640
641!
642!--          Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
643             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
644                IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
645                   DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
646                      tsa_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
647                   ENDDO
648                ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
649                         intermediate_timestep_count_max )  THEN
650                   DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
[1337]651                      tsa_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + &
652                                      5.3125_wp * tsa_m(k,j,i)
[736]653                   ENDDO
654                ENDIF
655             ENDIF
656
657!
658!--          Calculate density by the equation of state for seawater
659             CALL eqn_state_seawater( i, j )
660
661          ENDIF
662
663!
664!--       If required, compute prognostic equation for total water content /
665!--       scalar
666          IF ( humidity  .OR.  passive_scalar )  THEN
667
668!
669!--          Tendency-terms for total water content / scalar
[1337]670             tend(:,j,i) = 0.0_wp
[1001]671             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' ) &
[736]672             THEN
673                IF ( ws_scheme_sca )  THEN
674                   CALL advec_s_ws( i, j, q, 'q', flux_s_q, & 
675                                diss_s_q, flux_l_q, diss_l_q, i_omp_start, tn )
676                ELSE
677                   CALL advec_s_pw( i, j, q )
678                ENDIF
679             ELSE
680                CALL advec_s_up( i, j, q )
681             ENDIF
[1001]682             CALL diffusion_s( i, j, q, qsws, qswst, wall_qflux )
[1053]683     
[736]684!
[1361]685!--          If required compute decrease of total water content due to
686!--          precipitation
687             IF ( cloud_physics  .AND.  icloud_scheme == 1  .AND.              &
688                  precipitation )  THEN
689                CALL calc_precipitation( i, j )             
[736]690             ENDIF
691!
692!--          Sink or source of scalar concentration due to canopy elements
[1106]693             IF ( plant_canopy )  CALL plant_canopy_model( i, j, 5 )
[736]694
[1053]695!
[1365]696!--          Large scale advection
697             IF ( large_scale_forcing )  THEN
698                CALL ls_advec( i, j, simulated_time, 'q' )
699             ENDIF
700
701!
[1380]702!--          Nudging
703             IF ( nudging )  CALL nudge( i, j, simulated_time, 'q' ) 
704
705!
[736]706!--          If required compute influence of large-scale subsidence/ascent
[1365]707             IF ( large_scale_subsidence  .AND.                                &
708                  .NOT. use_subsidence_tendencies )  THEN
709                CALL subsidence( i, j, tend, q, q_init, 3 )
[736]710             ENDIF
711
712             CALL user_actions( i, j, 'q-tendency' )
713
714!
715!--          Prognostic equation for total water content / scalar
716             DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
[1001]717                q_p(k,j,i) = q(k,j,i) + dt_3d * ( tsc(2) * tend(k,j,i) +       &
718                                                  tsc(3) * tq_m(k,j,i) )       &
719                                      - tsc(5) * rdf_sc(k) *                   &
720                                        ( q(k,j,i) - q_init(k) )
[1337]721                IF ( q_p(k,j,i) < 0.0_wp )  q_p(k,j,i) = 0.1_wp * q(k,j,i)
[736]722             ENDDO
723
724!
725!--          Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
726             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
727                IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
728                   DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
729                      tq_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
730                   ENDDO
731                ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
732                         intermediate_timestep_count_max )  THEN
733                   DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
[1337]734                      tq_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + &
735                                     5.3125_wp * tq_m(k,j,i)
[736]736                   ENDDO
737                ENDIF
738             ENDIF
739
[1053]740!
741!--          If required, calculate prognostic equations for rain water content
742!--          and rain drop concentration
[1115]743             IF ( cloud_physics  .AND.  icloud_scheme == 0  .AND.              &
744                  precipitation )  THEN
[1053]745!
746!--             Calculate prognostic equation for rain water content
[1337]747                tend(:,j,i) = 0.0_wp
[1053]748                IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' ) &
749                THEN
750                   IF ( ws_scheme_sca )  THEN
751                      CALL advec_s_ws( i, j, qr, 'qr', flux_s_qr,       & 
752                                       diss_s_qr, flux_l_qr, diss_l_qr, &
753                                       i_omp_start, tn )
754                   ELSE
755                      CALL advec_s_pw( i, j, qr )
756                   ENDIF
757                ELSE
758                   CALL advec_s_up( i, j, qr )
759                ENDIF
760                CALL diffusion_s( i, j, qr, qrsws, qrswst, wall_qrflux )
761
[1115]762                CALL user_actions( i, j, 'qr-tendency' )
[1053]763!
764!--             Prognostic equation for rain water content
765                DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
[1115]766                   qr_p(k,j,i) = qr(k,j,i) + dt_3d * ( tsc(2) * tend(k,j,i) +  &
767                                                       tsc(3) * tqr_m(k,j,i) ) &
768                                           - tsc(5) * rdf_sc(k) * qr(k,j,i)
[1337]769                   IF ( qr_p(k,j,i) < 0.0_wp )  qr_p(k,j,i) = 0.0_wp
[1053]770                ENDDO
771!
772!--             Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
773                IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
774                   IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
775                      DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
776                         tqr_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
777                      ENDDO
778                   ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
779                            intermediate_timestep_count_max )  THEN
780                      DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
[1337]781                         tqr_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + &
782                                        5.3125_wp * tqr_m(k,j,i)
[1053]783                      ENDDO
784                   ENDIF
785                ENDIF
786
787!
788!--             Calculate prognostic equation for rain drop concentration.
[1337]789                tend(:,j,i) = 0.0_wp
[1053]790                IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
791                   IF ( ws_scheme_sca )  THEN
[1115]792                      CALL advec_s_ws( i, j, nr, 'nr', flux_s_nr,    & 
793                                    diss_s_nr, flux_l_nr, diss_l_nr, &
794                                    i_omp_start, tn )
[1053]795                   ELSE
796                      CALL advec_s_pw( i, j, nr )
797                   ENDIF
798                ELSE
799                   CALL advec_s_up( i, j, nr )
800                ENDIF
801                CALL diffusion_s( i, j, nr, nrsws, nrswst, wall_nrflux )
802
[1115]803                CALL user_actions( i, j, 'nr-tendency' )
[1053]804!
805!--             Prognostic equation for rain drop concentration
806                DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
[1115]807                   nr_p(k,j,i) = nr(k,j,i) + dt_3d * ( tsc(2) * tend(k,j,i) +  &
808                                                       tsc(3) * tnr_m(k,j,i) ) &
809                                           - tsc(5) * rdf_sc(k) * nr(k,j,i)
[1337]810                   IF ( nr_p(k,j,i) < 0.0_wp )  nr_p(k,j,i) = 0.0_wp
[1053]811                ENDDO
812!
813!--             Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
814                IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
815                   IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
816                      DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
817                         tnr_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
818                      ENDDO
819                   ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
820                            intermediate_timestep_count_max )  THEN
821                      DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
[1337]822                         tnr_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + &
823                                        5.3125_wp * tnr_m(k,j,i)
[1053]824                      ENDDO
825                   ENDIF
826                ENDIF
827
828             ENDIF
829
[1128]830          ENDIF
831
[736]832!
833!--       If required, compute prognostic equation for turbulent kinetic
834!--       energy (TKE)
835          IF ( .NOT. constant_diffusion )  THEN
836
837!
838!--          Tendency-terms for TKE
[1337]839             tend(:,j,i) = 0.0_wp
[1332]840             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge'  &
841                 .AND.  .NOT. use_upstream_for_tke )  THEN
[736]842                 IF ( ws_scheme_sca )  THEN
[1001]843                     CALL advec_s_ws( i, j, e, 'e', flux_s_e, diss_s_e, &
844                                      flux_l_e, diss_l_e , i_omp_start, tn )
[736]845                 ELSE
846                     CALL advec_s_pw( i, j, e )
847                 ENDIF
848             ELSE
849                CALL advec_s_up( i, j, e )
850             ENDIF
[1001]851             IF ( .NOT. humidity )  THEN
852                IF ( ocean )  THEN
853                   CALL diffusion_e( i, j, prho, prho_reference )
[736]854                ELSE
[1001]855                   CALL diffusion_e( i, j, pt, pt_reference )
[736]856                ENDIF
857             ELSE
[1001]858                CALL diffusion_e( i, j, vpt, pt_reference )
[736]859             ENDIF
860             CALL production_e( i, j )
861
862!
863!--          Additional sink term for flows through plant canopies
864             IF ( plant_canopy )  CALL plant_canopy_model( i, j, 6 ) 
865
866             CALL user_actions( i, j, 'e-tendency' )
867
868!
869!--          Prognostic equation for TKE.
870!--          Eliminate negative TKE values, which can occur due to numerical
871!--          reasons in the course of the integration. In such cases the old
872!--          TKE value is reduced by 90%.
873             DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
[1001]874                e_p(k,j,i) = e(k,j,i) + dt_3d * ( tsc(2) * tend(k,j,i) +       &
875                                                  tsc(3) * te_m(k,j,i) )
[1337]876                IF ( e_p(k,j,i) < 0.0_wp )  e_p(k,j,i) = 0.1_wp * e(k,j,i)
[736]877             ENDDO
878
879!
880!--          Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
881             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
882                IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
883                   DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
884                      te_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
885                   ENDDO
886                ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
887                         intermediate_timestep_count_max )  THEN
888                   DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
[1337]889                      te_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + &
890                                     5.3125_wp * te_m(k,j,i)
[736]891                   ENDDO
892                ENDIF
893             ENDIF
894
895          ENDIF   ! TKE equation
896
897       ENDDO
898    ENDDO
899!$OMP END PARALLEL
900
901    CALL cpu_log( log_point(32), 'all progn.equations', 'stop' )
902
903
904 END SUBROUTINE prognostic_equations_cache
905
906
907 SUBROUTINE prognostic_equations_vector
908
909!------------------------------------------------------------------------------!
910! Version for vector machines
911!------------------------------------------------------------------------------!
912
913    IMPLICIT NONE
914
[1320]915    INTEGER(iwp) ::  i    !:
916    INTEGER(iwp) ::  j    !:
917    INTEGER(iwp) ::  k    !:
[736]918
[1320]919    REAL(wp)     ::  sbt  !:
[736]920
[1320]921
[736]922!
[1361]923!-- If required, calculate cloud microphysical impacts (two-moment scheme)
924    IF ( cloud_physics  .AND.  icloud_scheme == 0  .AND.                       &
925         ( intermediate_timestep_count == 1  .OR.                              &
926           call_microphysics_at_all_substeps )                                 &
927       )  THEN
928       CALL cpu_log( log_point(51), 'microphysics', 'start' )
929       CALL microphysics_control
930       CALL cpu_log( log_point(51), 'microphysics', 'stop' )
931    ENDIF
932
933!
[736]934!-- u-velocity component
935    CALL cpu_log( log_point(5), 'u-equation', 'start' )
936
[1337]937    tend = 0.0_wp
[1001]938    IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
[736]939       IF ( ws_scheme_mom )  THEN
940          CALL advec_u_ws
941       ELSE
942          CALL advec_u_pw
943       ENDIF
944    ELSE
[1001]945       CALL advec_u_up
[736]946    ENDIF
[1001]947    CALL diffusion_u
[736]948    CALL coriolis( 1 )
[940]949    IF ( sloping_surface  .AND.  .NOT. neutral )  THEN
[1179]950       CALL buoyancy( pt, 1 )
[940]951    ENDIF
[736]952
953!
954!-- Drag by plant canopy
955    IF ( plant_canopy )  CALL plant_canopy_model( 1 )
956
957!
958!-- External pressure gradient
959    IF ( dp_external )  THEN
960       DO  i = nxlu, nxr
961          DO  j = nys, nyn
962             DO  k = dp_level_ind_b+1, nzt
963                tend(k,j,i) = tend(k,j,i) - dpdxy(1) * dp_smooth_factor(k)
964             ENDDO
965          ENDDO
966       ENDDO
967    ENDIF
968
[1241]969!
970!-- Nudging
971    IF ( nudging )  CALL nudge( simulated_time, 'u' ) 
972
[736]973    CALL user_actions( 'u-tendency' )
974
975!
976!-- Prognostic equation for u-velocity component
977    DO  i = nxlu, nxr
978       DO  j = nys, nyn
979          DO  k = nzb_u_inner(j,i)+1, nzt
[1001]980             u_p(k,j,i) = u(k,j,i) + dt_3d * ( tsc(2) * tend(k,j,i) +          &
981                                               tsc(3) * tu_m(k,j,i) )          &
[1398]982                                   - tsc(5) * rdf(k) * ( u(k,j,i) - u_init(k) )
[736]983          ENDDO
984       ENDDO
985    ENDDO
986
987!
988!-- Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
989    IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
990       IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
991          DO  i = nxlu, nxr
992             DO  j = nys, nyn
993                DO  k = nzb_u_inner(j,i)+1, nzt
994                   tu_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
995                ENDDO
996             ENDDO
997          ENDDO
998       ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
999                intermediate_timestep_count_max )  THEN
1000          DO  i = nxlu, nxr
1001             DO  j = nys, nyn
1002                DO  k = nzb_u_inner(j,i)+1, nzt
[1337]1003                   tu_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + 5.3125_wp * tu_m(k,j,i)
[736]1004                ENDDO
1005             ENDDO
1006          ENDDO
1007       ENDIF
1008    ENDIF
1009
1010    CALL cpu_log( log_point(5), 'u-equation', 'stop' )
1011
1012!
1013!-- v-velocity component
1014    CALL cpu_log( log_point(6), 'v-equation', 'start' )
1015
[1337]1016    tend = 0.0_wp
[1001]1017    IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
[736]1018       IF ( ws_scheme_mom )  THEN
1019          CALL advec_v_ws
1020       ELSE
1021          CALL advec_v_pw
1022       END IF
1023    ELSE
[1001]1024       CALL advec_v_up
[736]1025    ENDIF
[1001]1026    CALL diffusion_v
[736]1027    CALL coriolis( 2 )
1028
1029!
1030!-- Drag by plant canopy
1031    IF ( plant_canopy )  CALL plant_canopy_model( 2 )
1032
1033!
1034!-- External pressure gradient
1035    IF ( dp_external )  THEN
1036       DO  i = nxl, nxr
1037          DO  j = nysv, nyn
1038             DO  k = dp_level_ind_b+1, nzt
1039                tend(k,j,i) = tend(k,j,i) - dpdxy(2) * dp_smooth_factor(k)
1040             ENDDO
1041          ENDDO
1042       ENDDO
1043    ENDIF
1044
[1241]1045!
1046!-- Nudging
1047    IF ( nudging )  CALL nudge( simulated_time, 'v' ) 
1048
[736]1049    CALL user_actions( 'v-tendency' )
1050
1051!
1052!-- Prognostic equation for v-velocity component
1053    DO  i = nxl, nxr
1054       DO  j = nysv, nyn
1055          DO  k = nzb_v_inner(j,i)+1, nzt
[1001]1056             v_p(k,j,i) = v(k,j,i) + dt_3d * ( tsc(2) * tend(k,j,i) +          &
1057                                               tsc(3) * tv_m(k,j,i) )          &
[1398]1058                                   - tsc(5) * rdf(k) * ( v(k,j,i) - v_init(k) )
[736]1059          ENDDO
1060       ENDDO
1061    ENDDO
1062
1063!
1064!-- Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
1065    IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
1066       IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
1067          DO  i = nxl, nxr
1068             DO  j = nysv, nyn
1069                DO  k = nzb_v_inner(j,i)+1, nzt
1070                   tv_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
1071                ENDDO
1072             ENDDO
1073          ENDDO
1074       ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
1075                intermediate_timestep_count_max )  THEN
1076          DO  i = nxl, nxr
1077             DO  j = nysv, nyn
1078                DO  k = nzb_v_inner(j,i)+1, nzt
[1337]1079                   tv_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + 5.3125_wp * tv_m(k,j,i)
[736]1080                ENDDO
1081             ENDDO
1082          ENDDO
1083       ENDIF
1084    ENDIF
1085
1086    CALL cpu_log( log_point(6), 'v-equation', 'stop' )
1087
1088!
1089!-- w-velocity component
1090    CALL cpu_log( log_point(7), 'w-equation', 'start' )
1091
[1353]1092    tend = 0.0_wp
[1001]1093    IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
[736]1094       IF ( ws_scheme_mom )  THEN
1095          CALL advec_w_ws
1096       ELSE
1097          CALL advec_w_pw
1098       ENDIF
1099    ELSE
[1001]1100       CALL advec_w_up
[736]1101    ENDIF
[1001]1102    CALL diffusion_w
[736]1103    CALL coriolis( 3 )
[940]1104
1105    IF ( .NOT. neutral )  THEN
1106       IF ( ocean )  THEN
[1179]1107          CALL buoyancy( rho, 3 )
[736]1108       ELSE
[940]1109          IF ( .NOT. humidity )  THEN
[1179]1110             CALL buoyancy( pt, 3 )
[940]1111          ELSE
[1179]1112             CALL buoyancy( vpt, 3 )
[940]1113          ENDIF
[736]1114       ENDIF
1115    ENDIF
1116
1117!
1118!-- Drag by plant canopy
1119    IF ( plant_canopy )  CALL plant_canopy_model( 3 )
1120
1121    CALL user_actions( 'w-tendency' )
1122
1123!
1124!-- Prognostic equation for w-velocity component
1125    DO  i = nxl, nxr
1126       DO  j = nys, nyn
1127          DO  k = nzb_w_inner(j,i)+1, nzt-1
[1001]1128             w_p(k,j,i) = w(k,j,i) + dt_3d * ( tsc(2) * tend(k,j,i) +          &
1129                                               tsc(3) * tw_m(k,j,i) )          &
1130                                   - tsc(5) * rdf(k) * w(k,j,i)
[736]1131          ENDDO
1132       ENDDO
1133    ENDDO
1134
1135!
1136!-- Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
1137    IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
1138       IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
1139          DO  i = nxl, nxr
1140             DO  j = nys, nyn
1141                DO  k = nzb_w_inner(j,i)+1, nzt-1
1142                   tw_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
1143                ENDDO
1144             ENDDO
1145          ENDDO
1146       ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
1147                intermediate_timestep_count_max )  THEN
1148          DO  i = nxl, nxr
1149             DO  j = nys, nyn
1150                DO  k = nzb_w_inner(j,i)+1, nzt-1
[1337]1151                   tw_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + 5.3125_wp * tw_m(k,j,i)
[736]1152                ENDDO
1153             ENDDO
1154          ENDDO
1155       ENDIF
1156    ENDIF
1157
1158    CALL cpu_log( log_point(7), 'w-equation', 'stop' )
1159
[940]1160
[736]1161!
[940]1162!-- If required, compute prognostic equation for potential temperature
1163    IF ( .NOT. neutral )  THEN
[736]1164
[940]1165       CALL cpu_log( log_point(13), 'pt-equation', 'start' )
1166
[736]1167!
[940]1168!--    pt-tendency terms with communication
1169       sbt = tsc(2)
1170       IF ( scalar_advec == 'bc-scheme' )  THEN
[736]1171
[940]1172          IF ( timestep_scheme(1:5) /= 'runge' )  THEN
[736]1173!
[1001]1174!--          Bott-Chlond scheme always uses Euler time step. Thus:
[1353]1175             sbt = 1.0_wp
[940]1176          ENDIF
[1337]1177          tend = 0.0_wp
[940]1178          CALL advec_s_bc( pt, 'pt' )
[1001]1179
[736]1180       ENDIF
[940]1181
1182!
1183!--    pt-tendency terms with no communication
[1001]1184       IF ( scalar_advec /= 'bc-scheme' )  THEN
[1337]1185          tend = 0.0_wp
[1001]1186          IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
[940]1187             IF ( ws_scheme_sca )  THEN
1188                CALL advec_s_ws( pt, 'pt' )
1189             ELSE
1190                CALL advec_s_pw( pt )
1191             ENDIF
1192          ELSE
[1001]1193             CALL advec_s_up( pt )
[940]1194          ENDIF
[736]1195       ENDIF
1196
[1001]1197       CALL diffusion_s( pt, shf, tswst, wall_heatflux )
1198
[736]1199!
[940]1200!--    If required compute heating/cooling due to long wave radiation processes
1201       IF ( radiation )  THEN
1202          CALL calc_radiation
1203       ENDIF
[736]1204
1205!
[940]1206!--    If required compute impact of latent heat due to precipitation
[1361]1207       IF ( cloud_physics  .AND.  icloud_scheme == 1  .AND.  precipitation )  THEN
[940]1208          CALL impact_of_latent_heat
1209       ENDIF
[736]1210
1211!
[940]1212!--    Consideration of heat sources within the plant canopy
[1337]1213       IF ( plant_canopy .AND. ( cthf /= 0.0_wp ) ) THEN
[940]1214          CALL plant_canopy_model( 4 )
1215       ENDIF
[736]1216
[940]1217!
[1365]1218!--    Large scale advection
1219       IF ( large_scale_forcing )  THEN
1220          CALL ls_advec( simulated_time, 'pt' )
1221       ENDIF
1222
1223!
[1380]1224!--    Nudging
1225       IF ( nudging )  CALL nudge( simulated_time, 'pt' ) 
1226
1227!
[940]1228!--    If required compute influence of large-scale subsidence/ascent
[1365]1229       IF ( large_scale_subsidence  .AND.                                      &
1230            .NOT. use_subsidence_tendencies )  THEN
1231          CALL subsidence( tend, pt, pt_init, 2 )
[940]1232       ENDIF
[736]1233
[940]1234       CALL user_actions( 'pt-tendency' )
[736]1235
1236!
[940]1237!--    Prognostic equation for potential temperature
1238       DO  i = nxl, nxr
1239          DO  j = nys, nyn
1240             DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
[1001]1241                pt_p(k,j,i) = pt(k,j,i) + dt_3d * ( sbt * tend(k,j,i) +        &
1242                                                    tsc(3) * tpt_m(k,j,i) )    &
1243                                        - tsc(5) * ( pt(k,j,i) - pt_init(k) ) *&
1244                                          ( rdf_sc(k) + ptdf_x(i) + ptdf_y(j) )
[940]1245             ENDDO
[736]1246          ENDDO
1247       ENDDO
1248
1249!
[940]1250!--    Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
1251       IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
1252          IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
1253             DO  i = nxl, nxr
1254                DO  j = nys, nyn
1255                   DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
1256                      tpt_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
1257                   ENDDO
[736]1258                ENDDO
1259             ENDDO
[940]1260          ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
1261                   intermediate_timestep_count_max )  THEN
1262             DO  i = nxl, nxr
1263                DO  j = nys, nyn
1264                   DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
[1337]1265                      tpt_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + &
1266                                      5.3125_wp * tpt_m(k,j,i)
[940]1267                   ENDDO
[736]1268                ENDDO
1269             ENDDO
[940]1270          ENDIF
[736]1271       ENDIF
[940]1272
1273       CALL cpu_log( log_point(13), 'pt-equation', 'stop' )
1274
[736]1275    ENDIF
1276
1277!
1278!-- If required, compute prognostic equation for salinity
1279    IF ( ocean )  THEN
1280
1281       CALL cpu_log( log_point(37), 'sa-equation', 'start' )
1282
1283!
1284!--    sa-tendency terms with communication
1285       sbt = tsc(2)
1286       IF ( scalar_advec == 'bc-scheme' )  THEN
1287
1288          IF ( timestep_scheme(1:5) /= 'runge' )  THEN
1289!
[1001]1290!--          Bott-Chlond scheme always uses Euler time step. Thus:
[1353]1291             sbt = 1.0_wp
[736]1292          ENDIF
[1337]1293          tend = 0.0_wp
[736]1294          CALL advec_s_bc( sa, 'sa' )
[1001]1295
[736]1296       ENDIF
1297
1298!
1299!--    sa-tendency terms with no communication
[1001]1300       IF ( scalar_advec /= 'bc-scheme' )  THEN
[1353]1301          tend = 0.0_wp
[1001]1302          IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
[736]1303             IF ( ws_scheme_sca )  THEN
1304                 CALL advec_s_ws( sa, 'sa' )
1305             ELSE
1306                 CALL advec_s_pw( sa )
1307             ENDIF
1308          ELSE
[1001]1309             CALL advec_s_up( sa )
[736]1310          ENDIF
1311       ENDIF
[1001]1312
1313       CALL diffusion_s( sa, saswsb, saswst, wall_salinityflux )
[736]1314       
1315       CALL user_actions( 'sa-tendency' )
1316
1317!
1318!--    Prognostic equation for salinity
1319       DO  i = nxl, nxr
1320          DO  j = nys, nyn
1321             DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
[1001]1322                sa_p(k,j,i) = sa(k,j,i) + dt_3d * ( sbt * tend(k,j,i) +        &
1323                                                    tsc(3) * tsa_m(k,j,i) )    &
1324                                        - tsc(5) * rdf_sc(k) *                 &
1325                                          ( sa(k,j,i) - sa_init(k) )
[1337]1326                IF ( sa_p(k,j,i) < 0.0_wp )  sa_p(k,j,i) = 0.1_wp * sa(k,j,i)
[736]1327             ENDDO
1328          ENDDO
1329       ENDDO
1330
1331!
1332!--    Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
1333       IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
1334          IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
1335             DO  i = nxl, nxr
1336                DO  j = nys, nyn
1337                   DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
1338                      tsa_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
1339                   ENDDO
1340                ENDDO
1341             ENDDO
1342          ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
1343                   intermediate_timestep_count_max )  THEN
1344             DO  i = nxl, nxr
1345                DO  j = nys, nyn
1346                   DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
[1337]1347                      tsa_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + &
1348                                      5.3125_wp * tsa_m(k,j,i)
[736]1349                   ENDDO
1350                ENDDO
1351             ENDDO
1352          ENDIF
1353       ENDIF
1354
1355       CALL cpu_log( log_point(37), 'sa-equation', 'stop' )
1356
1357!
1358!--    Calculate density by the equation of state for seawater
1359       CALL cpu_log( log_point(38), 'eqns-seawater', 'start' )
1360       CALL eqn_state_seawater
1361       CALL cpu_log( log_point(38), 'eqns-seawater', 'stop' )
1362
1363    ENDIF
1364
1365!
1366!-- If required, compute prognostic equation for total water content / scalar
1367    IF ( humidity  .OR.  passive_scalar )  THEN
1368
1369       CALL cpu_log( log_point(29), 'q/s-equation', 'start' )
1370
1371!
1372!--    Scalar/q-tendency terms with communication
1373       sbt = tsc(2)
1374       IF ( scalar_advec == 'bc-scheme' )  THEN
1375
1376          IF ( timestep_scheme(1:5) /= 'runge' )  THEN
1377!
[1001]1378!--          Bott-Chlond scheme always uses Euler time step. Thus:
[1337]1379             sbt = 1.0_wp
[736]1380          ENDIF
[1337]1381          tend = 0.0_wp
[736]1382          CALL advec_s_bc( q, 'q' )
[1001]1383
[736]1384       ENDIF
1385
1386!
1387!--    Scalar/q-tendency terms with no communication
[1001]1388       IF ( scalar_advec /= 'bc-scheme' )  THEN
[1337]1389          tend = 0.0_wp
[1001]1390          IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
[736]1391             IF ( ws_scheme_sca )  THEN
1392                CALL advec_s_ws( q, 'q' )
1393             ELSE
1394                CALL advec_s_pw( q )
1395             ENDIF
1396          ELSE
[1001]1397             CALL advec_s_up( q )
[736]1398          ENDIF
1399       ENDIF
[1001]1400
1401       CALL diffusion_s( q, qsws, qswst, wall_qflux )
[736]1402       
1403!
1404!--    If required compute decrease of total water content due to
1405!--    precipitation
[1361]1406       IF ( cloud_physics  .AND.  icloud_scheme == 1  .AND.  precipitation )  THEN
[736]1407          CALL calc_precipitation
1408       ENDIF
1409
1410!
1411!--    Sink or source of scalar concentration due to canopy elements
1412       IF ( plant_canopy ) CALL plant_canopy_model( 5 )
[1365]1413
[736]1414!
[1365]1415!--    Large scale advection
1416       IF ( large_scale_forcing )  THEN
1417          CALL ls_advec( simulated_time, 'q' )
1418       ENDIF
1419
1420!
[1380]1421!--    Nudging
1422       IF ( nudging )  CALL nudge( simulated_time, 'q' ) 
1423
1424!
[736]1425!--    If required compute influence of large-scale subsidence/ascent
[1365]1426       IF ( large_scale_subsidence  .AND.                                      &
1427            .NOT. use_subsidence_tendencies )  THEN
1428         CALL subsidence( tend, q, q_init, 3 )
[736]1429       ENDIF
1430
1431       CALL user_actions( 'q-tendency' )
1432
1433!
1434!--    Prognostic equation for total water content / scalar
1435       DO  i = nxl, nxr
1436          DO  j = nys, nyn
1437             DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
[1001]1438                q_p(k,j,i) = q(k,j,i) + dt_3d * ( sbt * tend(k,j,i) +          &
1439                                                  tsc(3) * tq_m(k,j,i) )       &
1440                                      - tsc(5) * rdf_sc(k) *                   &
1441                                        ( q(k,j,i) - q_init(k) )
[1337]1442                IF ( q_p(k,j,i) < 0.0_wp )  q_p(k,j,i) = 0.1_wp * q(k,j,i)
[736]1443             ENDDO
1444          ENDDO
1445       ENDDO
1446
1447!
1448!--    Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
1449       IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
1450          IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
1451             DO  i = nxl, nxr
1452                DO  j = nys, nyn
1453                   DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
1454                      tq_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
1455                   ENDDO
1456                ENDDO
1457             ENDDO
1458          ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
1459                   intermediate_timestep_count_max )  THEN
1460             DO  i = nxl, nxr
1461                DO  j = nys, nyn
1462                   DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
[1337]1463                      tq_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + 5.3125_wp * tq_m(k,j,i)
[736]1464                   ENDDO
1465                ENDDO
1466             ENDDO
1467          ENDIF
1468       ENDIF
1469
1470       CALL cpu_log( log_point(29), 'q/s-equation', 'stop' )
1471
[1361]1472!
1473!--    If required, calculate prognostic equations for rain water content
1474!--    and rain drop concentration
1475       IF ( cloud_physics  .AND.  icloud_scheme == 0  .AND.  precipitation )  THEN
1476
1477          CALL cpu_log( log_point(52), 'qr-equation', 'start' )
1478
1479!
1480!--       Calculate prognostic equation for rain water content
1481          sbt = tsc(2)
1482          IF ( scalar_advec == 'bc-scheme' )  THEN
1483
1484             IF ( timestep_scheme(1:5) /= 'runge' )  THEN
1485!
1486!--             Bott-Chlond scheme always uses Euler time step. Thus:
1487                sbt = 1.0_wp
1488             ENDIF
1489             tend = 0.0_wp
1490             CALL advec_s_bc( qr, 'qr' )
1491
1492          ENDIF
1493
1494!
1495!--       qr-tendency terms with no communication
1496          IF ( scalar_advec /= 'bc-scheme' )  THEN
1497             tend = 0.0_wp
1498             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
1499                IF ( ws_scheme_sca )  THEN
1500                   CALL advec_s_ws( qr, 'qr' )
1501                ELSE
1502                   CALL advec_s_pw( qr )
1503                ENDIF
1504             ELSE
1505                CALL advec_s_up( qr )
1506             ENDIF
1507          ENDIF
1508
1509          CALL diffusion_s( qr, qrsws, qrswst, wall_qrflux )
1510
1511          CALL user_actions( 'qr-tendency' )
1512
1513!
1514!--       Prognostic equation for rain water content
1515          DO  i = nxl, nxr
1516             DO  j = nys, nyn
1517                DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
1518                   qr_p(k,j,i) = qr(k,j,i) + dt_3d * ( sbt * tend(k,j,i) +     &
1519                                                     tsc(3) * tqr_m(k,j,i) )   &
1520                                           - tsc(5) * rdf_sc(k) * qr(k,j,i)
1521                   IF ( qr_p(k,j,i) < 0.0_wp )  qr_p(k,j,i) = 0.0_wp
1522                ENDDO
1523             ENDDO
1524          ENDDO
1525
1526!
1527!--       Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
1528          IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
1529             IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
1530                DO  i = nxl, nxr
1531                   DO  j = nys, nyn
1532                      DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
1533                         tqr_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
1534                      ENDDO
1535                   ENDDO
1536                ENDDO
1537             ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
1538                      intermediate_timestep_count_max )  THEN
1539                DO  i = nxl, nxr
1540                   DO  j = nys, nyn
1541                      DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
1542                         tqr_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + 5.3125_wp * &
1543                                                                   tqr_m(k,j,i)
1544                      ENDDO
1545                   ENDDO
1546                ENDDO
1547             ENDIF
1548          ENDIF
1549
1550          CALL cpu_log( log_point(52), 'qr-equation', 'stop' )
1551          CALL cpu_log( log_point(53), 'nr-equation', 'start' )
1552
1553!
1554!--       Calculate prognostic equation for rain drop concentration
1555          sbt = tsc(2)
1556          IF ( scalar_advec == 'bc-scheme' )  THEN
1557
1558             IF ( timestep_scheme(1:5) /= 'runge' )  THEN
1559!
1560!--             Bott-Chlond scheme always uses Euler time step. Thus:
1561                sbt = 1.0_wp
1562             ENDIF
1563             tend = 0.0_wp
1564             CALL advec_s_bc( nr, 'nr' )
1565
1566          ENDIF
1567
1568!
1569!--       nr-tendency terms with no communication
1570          IF ( scalar_advec /= 'bc-scheme' )  THEN
1571             tend = 0.0_wp
1572             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
1573                IF ( ws_scheme_sca )  THEN
1574                   CALL advec_s_ws( nr, 'nr' )
1575                ELSE
1576                   CALL advec_s_pw( nr )
1577                ENDIF
1578             ELSE
1579                CALL advec_s_up( nr )
1580             ENDIF
1581          ENDIF
1582
1583          CALL diffusion_s( nr, nrsws, nrswst, wall_nrflux )
1584
1585          CALL user_actions( 'nr-tendency' )
1586
1587!
1588!--       Prognostic equation for rain drop concentration
1589          DO  i = nxl, nxr
1590             DO  j = nys, nyn
1591                DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
1592                   nr_p(k,j,i) = nr(k,j,i) + dt_3d * ( sbt * tend(k,j,i) +     &
1593                                                     tsc(3) * tnr_m(k,j,i) )   &
1594                                           - tsc(5) * rdf_sc(k) * nr(k,j,i)
1595                   IF ( nr_p(k,j,i) < 0.0_wp )  nr_p(k,j,i) = 0.0_wp
1596                ENDDO
1597             ENDDO
1598          ENDDO
1599
1600!
1601!--       Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
1602          IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
1603             IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
1604                DO  i = nxl, nxr
1605                   DO  j = nys, nyn
1606                      DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
1607                         tnr_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
1608                      ENDDO
1609                   ENDDO
1610                ENDDO
1611             ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
1612                      intermediate_timestep_count_max )  THEN
1613                DO  i = nxl, nxr
1614                   DO  j = nys, nyn
1615                      DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
1616                         tnr_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + 5.3125_wp * &
1617                                                                   tnr_m(k,j,i)
1618                      ENDDO
1619                   ENDDO
1620                ENDDO
1621             ENDIF
1622          ENDIF
1623
1624          CALL cpu_log( log_point(53), 'nr-equation', 'stop' )
1625
1626       ENDIF
1627
[736]1628    ENDIF
1629
1630!
1631!-- If required, compute prognostic equation for turbulent kinetic
1632!-- energy (TKE)
1633    IF ( .NOT. constant_diffusion )  THEN
1634
1635       CALL cpu_log( log_point(16), 'tke-equation', 'start' )
1636
1637       sbt = tsc(2)
1638       IF ( .NOT. use_upstream_for_tke )  THEN
1639          IF ( scalar_advec == 'bc-scheme' )  THEN
1640
1641             IF ( timestep_scheme(1:5) /= 'runge' )  THEN
1642!
[1001]1643!--             Bott-Chlond scheme always uses Euler time step. Thus:
[1337]1644                sbt = 1.0_wp
[736]1645             ENDIF
[1337]1646             tend = 0.0_wp
[736]1647             CALL advec_s_bc( e, 'e' )
[1001]1648
[736]1649          ENDIF
1650       ENDIF
1651
1652!
1653!--    TKE-tendency terms with no communication
[1001]1654       IF ( scalar_advec /= 'bc-scheme'  .OR.  use_upstream_for_tke )  THEN
[736]1655          IF ( use_upstream_for_tke )  THEN
[1337]1656             tend = 0.0_wp
[736]1657             CALL advec_s_up( e )
1658          ELSE
[1337]1659             tend = 0.0_wp
[1001]1660             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
[736]1661                IF ( ws_scheme_sca )  THEN
1662                   CALL advec_s_ws( e, 'e' )
1663                ELSE
1664                   CALL advec_s_pw( e )
1665                ENDIF
1666             ELSE
[1001]1667                CALL advec_s_up( e )
[736]1668             ENDIF
1669          ENDIF
[1001]1670       ENDIF
1671
1672       IF ( .NOT. humidity )  THEN
1673          IF ( ocean )  THEN
1674             CALL diffusion_e( prho, prho_reference )
[736]1675          ELSE
[1001]1676             CALL diffusion_e( pt, pt_reference )
[736]1677          ENDIF
[1001]1678       ELSE
1679          CALL diffusion_e( vpt, pt_reference )
[736]1680       ENDIF
[1001]1681
[736]1682       CALL production_e
1683
1684!
1685!--    Additional sink term for flows through plant canopies
1686       IF ( plant_canopy )  CALL plant_canopy_model( 6 )
1687       CALL user_actions( 'e-tendency' )
1688
1689!
1690!--    Prognostic equation for TKE.
1691!--    Eliminate negative TKE values, which can occur due to numerical
1692!--    reasons in the course of the integration. In such cases the old TKE
1693!--    value is reduced by 90%.
1694       DO  i = nxl, nxr
1695          DO  j = nys, nyn
1696             DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
[1001]1697                e_p(k,j,i) = e(k,j,i) + dt_3d * ( sbt * tend(k,j,i) +          &
1698                                                  tsc(3) * te_m(k,j,i) )
[1337]1699                IF ( e_p(k,j,i) < 0.0_wp )  e_p(k,j,i) = 0.1_wp * e(k,j,i)
[736]1700             ENDDO
1701          ENDDO
1702       ENDDO
1703
1704!
1705!--    Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
1706       IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
1707          IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
1708             DO  i = nxl, nxr
1709                DO  j = nys, nyn
1710                   DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
1711                      te_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
1712                   ENDDO
1713                ENDDO
1714             ENDDO
1715          ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
1716                   intermediate_timestep_count_max )  THEN
1717             DO  i = nxl, nxr
1718                DO  j = nys, nyn
1719                   DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
[1337]1720                      te_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + 5.3125_wp * te_m(k,j,i)
[736]1721                   ENDDO
1722                ENDDO
1723             ENDDO
1724          ENDIF
1725       ENDIF
1726
1727       CALL cpu_log( log_point(16), 'tke-equation', 'stop' )
1728
1729    ENDIF
1730
1731 END SUBROUTINE prognostic_equations_vector
1732
1733
[1015]1734 SUBROUTINE prognostic_equations_acc
1735
1736!------------------------------------------------------------------------------!
1737! Version for accelerator boards
1738!------------------------------------------------------------------------------!
1739
1740    IMPLICIT NONE
1741
[1320]1742    INTEGER(iwp) ::  i           !:
1743    INTEGER(iwp) ::  j           !:
1744    INTEGER(iwp) ::  k           !:
1745    INTEGER(iwp) ::  runge_step  !:
[1015]1746
[1320]1747    REAL(wp)     ::  sbt         !:
1748
[1015]1749!
1750!-- Set switch for intermediate Runge-Kutta step
1751    runge_step = 0
1752    IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
1753       IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
1754          runge_step = 1
1755       ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
1756                intermediate_timestep_count_max )  THEN
1757          runge_step = 2
1758       ENDIF
1759    ENDIF
1760
1761!
[1361]1762!-- If required, calculate cloud microphysical impacts (two-moment scheme)
1763    IF ( cloud_physics  .AND.  icloud_scheme == 0  .AND.                       &
1764         ( intermediate_timestep_count == 1  .OR.                              &
1765           call_microphysics_at_all_substeps )                                 &
1766       )  THEN
1767       CALL cpu_log( log_point(51), 'microphysics', 'start' )
1768       CALL microphysics_control
1769       CALL cpu_log( log_point(51), 'microphysics', 'stop' )
1770    ENDIF
1771
1772!
[1015]1773!-- u-velocity component
[1374]1774!++ Statistics still not completely ported to accelerators
[1179]1775    !$acc update device( hom, ref_state )
[1015]1776    CALL cpu_log( log_point(5), 'u-equation', 'start' )
1777
1778    IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
1779       IF ( ws_scheme_mom )  THEN
1780          CALL advec_u_ws_acc
1781       ELSE
[1337]1782          tend = 0.0_wp   ! to be removed later??
[1015]1783          CALL advec_u_pw
1784       ENDIF
1785    ELSE
1786       CALL advec_u_up
1787    ENDIF
1788    CALL diffusion_u_acc
1789    CALL coriolis_acc( 1 )
1790    IF ( sloping_surface  .AND.  .NOT. neutral )  THEN
[1179]1791       CALL buoyancy( pt, 1 )
[1015]1792    ENDIF
1793
1794!
1795!-- Drag by plant canopy
1796    IF ( plant_canopy )  CALL plant_canopy_model( 1 )
1797
1798!
1799!-- External pressure gradient
1800    IF ( dp_external )  THEN
[1128]1801       DO  i = i_left, i_right
1802          DO  j = j_south, j_north
[1015]1803             DO  k = dp_level_ind_b+1, nzt
1804                tend(k,j,i) = tend(k,j,i) - dpdxy(1) * dp_smooth_factor(k)
1805             ENDDO
1806          ENDDO
1807       ENDDO
1808    ENDIF
1809
[1246]1810!
1811!-- Nudging
1812    IF ( nudging )  CALL nudge( simulated_time, 'u' ) 
1813
[1015]1814    CALL user_actions( 'u-tendency' )
1815
1816!
1817!-- Prognostic equation for u-velocity component
[1398]1818    !$acc kernels present( nzb_u_inner, rdf, tend, tu_m, u, u_init, u_p )
[1257]1819    !$acc loop independent
[1128]1820    DO  i = i_left, i_right
[1257]1821       !$acc loop independent
[1128]1822       DO  j = j_south, j_north
[1257]1823          !$acc loop independent
[1015]1824          DO  k = 1, nzt
1825             IF ( k > nzb_u_inner(j,i) )  THEN
1826                u_p(k,j,i) = u(k,j,i) + dt_3d * ( tsc(2) * tend(k,j,i) +       &
1827                                                  tsc(3) * tu_m(k,j,i) )       &
[1398]1828                                      - tsc(5) * rdf(k) * ( u(k,j,i) - u_init(k) )
[1015]1829!
1830!--             Tendencies for the next Runge-Kutta step
1831                IF ( runge_step == 1 )  THEN
1832                   tu_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
1833                ELSEIF ( runge_step == 2 )  THEN
[1337]1834                   tu_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + 5.3125_wp * tu_m(k,j,i)
[1015]1835                ENDIF
1836             ENDIF
1837          ENDDO
1838       ENDDO
1839    ENDDO
1840    !$acc end kernels
1841
1842    CALL cpu_log( log_point(5), 'u-equation', 'stop' )
1843
1844!
1845!-- v-velocity component
1846    CALL cpu_log( log_point(6), 'v-equation', 'start' )
1847
1848    IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
1849       IF ( ws_scheme_mom )  THEN
1850          CALL advec_v_ws_acc
1851       ELSE
[1337]1852          tend = 0.0_wp    ! to be removed later??
[1015]1853          CALL advec_v_pw
1854       END IF
1855    ELSE
1856       CALL advec_v_up
1857    ENDIF
1858    CALL diffusion_v_acc
1859    CALL coriolis_acc( 2 )
1860
1861!
1862!-- Drag by plant canopy
1863    IF ( plant_canopy )  CALL plant_canopy_model( 2 )
1864
1865!
1866!-- External pressure gradient
1867    IF ( dp_external )  THEN
[1128]1868       DO  i = i_left, i_right
1869          DO  j = j_south, j_north
[1015]1870             DO  k = dp_level_ind_b+1, nzt
1871                tend(k,j,i) = tend(k,j,i) - dpdxy(2) * dp_smooth_factor(k)
1872             ENDDO
1873          ENDDO
1874       ENDDO
1875    ENDIF
1876
[1246]1877!
1878!-- Nudging
1879    IF ( nudging )  CALL nudge( simulated_time, 'v' ) 
1880
[1015]1881    CALL user_actions( 'v-tendency' )
1882
1883!
1884!-- Prognostic equation for v-velocity component
[1398]1885    !$acc kernels present( nzb_v_inner, rdf, tend, tv_m, v, v_init, v_p )
[1257]1886    !$acc loop independent
[1128]1887    DO  i = i_left, i_right
[1257]1888       !$acc loop independent
[1128]1889       DO  j = j_south, j_north
[1257]1890          !$acc loop independent
[1015]1891          DO  k = 1, nzt
1892             IF ( k > nzb_v_inner(j,i) )  THEN
1893                v_p(k,j,i) = v(k,j,i) + dt_3d * ( tsc(2) * tend(k,j,i) +       &
1894                                                  tsc(3) * tv_m(k,j,i) )       &
[1398]1895                                      - tsc(5) * rdf(k) * ( v(k,j,i) - v_init(k) )
[1015]1896!
1897!--             Tendencies for the next Runge-Kutta step
1898                IF ( runge_step == 1 )  THEN
1899                   tv_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
1900                ELSEIF ( runge_step == 2 )  THEN
[1337]1901                   tv_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + 5.3125_wp * tv_m(k,j,i)
[1015]1902                ENDIF
1903             ENDIF
1904          ENDDO
1905       ENDDO
1906    ENDDO
1907    !$acc end kernels
1908
1909    CALL cpu_log( log_point(6), 'v-equation', 'stop' )
1910
1911!
1912!-- w-velocity component
1913    CALL cpu_log( log_point(7), 'w-equation', 'start' )
1914
1915    IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
1916       IF ( ws_scheme_mom )  THEN
1917          CALL advec_w_ws_acc
1918       ELSE
[1337]1919          tend = 0.0_wp    ! to be removed later??
[1015]1920          CALL advec_w_pw
1921       ENDIF
1922    ELSE
1923       CALL advec_w_up
1924    ENDIF
1925    CALL diffusion_w_acc
1926    CALL coriolis_acc( 3 )
1927
1928    IF ( .NOT. neutral )  THEN
1929       IF ( ocean )  THEN
[1179]1930          CALL buoyancy( rho, 3 )
[1015]1931       ELSE
1932          IF ( .NOT. humidity )  THEN
[1179]1933             CALL buoyancy_acc( pt, 3 )
[1015]1934          ELSE
[1179]1935             CALL buoyancy( vpt, 3 )
[1015]1936          ENDIF
1937       ENDIF
1938    ENDIF
1939
1940!
1941!-- Drag by plant canopy
1942    IF ( plant_canopy )  CALL plant_canopy_model( 3 )
1943
1944    CALL user_actions( 'w-tendency' )
1945
1946!
1947!-- Prognostic equation for w-velocity component
1948    !$acc kernels present( nzb_w_inner, rdf, tend, tw_m, w, w_p )
[1257]1949    !$acc loop independent
[1128]1950    DO  i = i_left, i_right
[1257]1951       !$acc loop independent
[1128]1952       DO  j = j_south, j_north
[1257]1953          !$acc loop independent
[1015]1954          DO  k = 1, nzt-1
1955             IF ( k > nzb_w_inner(j,i) )  THEN
1956                w_p(k,j,i) = w(k,j,i) + dt_3d * ( tsc(2) * tend(k,j,i) +       &
1957                                                  tsc(3) * tw_m(k,j,i) )       &
1958                                      - tsc(5) * rdf(k) * w(k,j,i)
1959   !
1960   !--          Tendencies for the next Runge-Kutta step
1961                IF ( runge_step == 1 )  THEN
1962                   tw_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
1963                ELSEIF ( runge_step == 2 )  THEN
[1337]1964                   tw_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + 5.3125_wp * tw_m(k,j,i)
[1015]1965                ENDIF
1966             ENDIF
1967          ENDDO
1968       ENDDO
1969    ENDDO
1970    !$acc end kernels
1971
1972    CALL cpu_log( log_point(7), 'w-equation', 'stop' )
1973
1974
1975!
1976!-- If required, compute prognostic equation for potential temperature
1977    IF ( .NOT. neutral )  THEN
1978
1979       CALL cpu_log( log_point(13), 'pt-equation', 'start' )
1980
1981!
1982!--    pt-tendency terms with communication
1983       sbt = tsc(2)
1984       IF ( scalar_advec == 'bc-scheme' )  THEN
1985
1986          IF ( timestep_scheme(1:5) /= 'runge' )  THEN
1987!
1988!--          Bott-Chlond scheme always uses Euler time step. Thus:
[1353]1989             sbt = 1.0_wp
[1015]1990          ENDIF
[1337]1991          tend = 0.0_wp
[1015]1992          CALL advec_s_bc( pt, 'pt' )
1993
1994       ENDIF
1995
1996!
1997!--    pt-tendency terms with no communication
1998       IF ( scalar_advec /= 'bc-scheme' )  THEN
[1337]1999          tend = 0.0_wp
[1015]2000          IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
2001             IF ( ws_scheme_sca )  THEN
2002                CALL advec_s_ws_acc( pt, 'pt' )
2003             ELSE
[1337]2004                tend = 0.0_wp    ! to be removed later??
[1015]2005                CALL advec_s_pw( pt )
2006             ENDIF
2007          ELSE
2008             CALL advec_s_up( pt )
2009          ENDIF
2010       ENDIF
2011
2012       CALL diffusion_s_acc( pt, shf, tswst, wall_heatflux )
2013
2014!
2015!--    If required compute heating/cooling due to long wave radiation processes
2016       IF ( radiation )  THEN
2017          CALL calc_radiation
2018       ENDIF
2019
2020!
2021!--    If required compute impact of latent heat due to precipitation
[1361]2022       IF ( cloud_physics  .AND.  icloud_scheme == 1  .AND.  precipitation )  THEN
[1015]2023          CALL impact_of_latent_heat
2024       ENDIF
2025
2026!
2027!--    Consideration of heat sources within the plant canopy
[1337]2028       IF ( plant_canopy .AND. ( cthf /= 0.0_wp ) ) THEN
[1015]2029          CALL plant_canopy_model( 4 )
2030       ENDIF
2031
2032!
[1365]2033!--    Large scale advection
2034       IF ( large_scale_forcing )  THEN
2035          CALL ls_advec( simulated_time, 'pt' )
2036       ENDIF
2037
2038!
[1380]2039!--    Nudging
2040       IF ( nudging )  CALL nudge( simulated_time, 'pt' ) 
2041
2042!
[1015]2043!--    If required compute influence of large-scale subsidence/ascent
[1365]2044       IF ( large_scale_subsidence  .AND.                                      &
2045            .NOT. use_subsidence_tendencies )  THEN
2046          CALL subsidence( tend, pt, pt_init, 2 )
[1015]2047       ENDIF
2048
2049       CALL user_actions( 'pt-tendency' )
2050
2051!
2052!--    Prognostic equation for potential temperature
2053       !$acc kernels present( nzb_s_inner, rdf_sc, ptdf_x, ptdf_y, pt_init ) &
2054       !$acc         present( tend, tpt_m, pt, pt_p )
[1257]2055       !$acc loop independent
[1128]2056       DO  i = i_left, i_right
[1257]2057          !$acc loop independent
[1128]2058          DO  j = j_south, j_north
[1257]2059             !$acc loop independent
[1015]2060             DO  k = 1, nzt
2061                IF ( k > nzb_s_inner(j,i) )  THEN
2062                   pt_p(k,j,i) = pt(k,j,i) + dt_3d * ( sbt * tend(k,j,i) +        &
2063                                                       tsc(3) * tpt_m(k,j,i) )    &
2064                                           - tsc(5) * ( pt(k,j,i) - pt_init(k) ) *&
2065                                             ( rdf_sc(k) + ptdf_x(i) + ptdf_y(j) )
2066!
2067!--                Tendencies for the next Runge-Kutta step
2068                   IF ( runge_step == 1 )  THEN
2069                      tpt_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
2070                   ELSEIF ( runge_step == 2 )  THEN
[1337]2071                      tpt_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + 5.3125_wp * tpt_m(k,j,i)
[1015]2072                   ENDIF
2073                ENDIF
2074             ENDDO
2075          ENDDO
2076       ENDDO
2077       !$acc end kernels
2078
2079       CALL cpu_log( log_point(13), 'pt-equation', 'stop' )
2080
2081    ENDIF
2082
2083!
2084!-- If required, compute prognostic equation for salinity
2085    IF ( ocean )  THEN
2086
2087       CALL cpu_log( log_point(37), 'sa-equation', 'start' )
2088
2089!
2090!--    sa-tendency terms with communication
2091       sbt = tsc(2)
2092       IF ( scalar_advec == 'bc-scheme' )  THEN
2093
2094          IF ( timestep_scheme(1:5) /= 'runge' )  THEN
2095!
2096!--          Bott-Chlond scheme always uses Euler time step. Thus:
[1337]2097             sbt = 1.0_wp
[1015]2098          ENDIF
[1337]2099          tend = 0.0_wp
[1015]2100          CALL advec_s_bc( sa, 'sa' )
2101
2102       ENDIF
2103
2104!
2105!--    sa-tendency terms with no communication
2106       IF ( scalar_advec /= 'bc-scheme' )  THEN
[1337]2107          tend = 0.0_wp
[1015]2108          IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
2109             IF ( ws_scheme_sca )  THEN
2110                 CALL advec_s_ws( sa, 'sa' )
2111             ELSE
2112                 CALL advec_s_pw( sa )
2113             ENDIF
2114          ELSE
2115             CALL advec_s_up( sa )
2116          ENDIF
2117       ENDIF
2118
2119       CALL diffusion_s( sa, saswsb, saswst, wall_salinityflux )
2120
2121       CALL user_actions( 'sa-tendency' )
2122
2123!
2124!--    Prognostic equation for salinity
[1128]2125       DO  i = i_left, i_right
2126          DO  j = j_south, j_north
[1015]2127             DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
2128                sa_p(k,j,i) = sa(k,j,i) + dt_3d * ( sbt * tend(k,j,i) +        &
2129                                                    tsc(3) * tsa_m(k,j,i) )    &
2130                                        - tsc(5) * rdf_sc(k) *                 &
2131                                          ( sa(k,j,i) - sa_init(k) )
[1337]2132                IF ( sa_p(k,j,i) < 0.0_wp )  sa_p(k,j,i) = 0.1_wp * sa(k,j,i)
[1015]2133!
2134!--             Tendencies for the next Runge-Kutta step
2135                IF ( runge_step == 1 )  THEN
2136                   tsa_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
2137                ELSEIF ( runge_step == 2 )  THEN
[1337]2138                   tsa_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + 5.3125_wp * tsa_m(k,j,i)
[1015]2139                ENDIF
2140             ENDDO
2141          ENDDO
2142       ENDDO
2143
2144       CALL cpu_log( log_point(37), 'sa-equation', 'stop' )
2145
2146!
2147!--    Calculate density by the equation of state for seawater
2148       CALL cpu_log( log_point(38), 'eqns-seawater', 'start' )
2149       CALL eqn_state_seawater
2150       CALL cpu_log( log_point(38), 'eqns-seawater', 'stop' )
2151
2152    ENDIF
2153
2154!
2155!-- If required, compute prognostic equation for total water content / scalar
2156    IF ( humidity  .OR.  passive_scalar )  THEN
2157
2158       CALL cpu_log( log_point(29), 'q/s-equation', 'start' )
2159
2160!
2161!--    Scalar/q-tendency terms with communication
2162       sbt = tsc(2)
2163       IF ( scalar_advec == 'bc-scheme' )  THEN
2164
2165          IF ( timestep_scheme(1:5) /= 'runge' )  THEN
2166!
2167!--          Bott-Chlond scheme always uses Euler time step. Thus:
[1337]2168             sbt = 1.0_wp
[1015]2169          ENDIF
[1337]2170          tend = 0.0_wp
[1015]2171          CALL advec_s_bc( q, 'q' )
2172
2173       ENDIF
2174
2175!
2176!--    Scalar/q-tendency terms with no communication
2177       IF ( scalar_advec /= 'bc-scheme' )  THEN
[1337]2178          tend = 0.0_wp
[1015]2179          IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
2180             IF ( ws_scheme_sca )  THEN
2181                CALL advec_s_ws( q, 'q' )
2182             ELSE
2183                CALL advec_s_pw( q )
2184             ENDIF
2185          ELSE
2186             CALL advec_s_up( q )
2187          ENDIF
2188       ENDIF
2189
2190       CALL diffusion_s( q, qsws, qswst, wall_qflux )
2191
2192!
2193!--    If required compute decrease of total water content due to
2194!--    precipitation
[1361]2195       IF ( cloud_physics  .AND.  icloud_scheme == 1  .AND.  precipitation )  THEN
[1015]2196          CALL calc_precipitation
2197       ENDIF
2198
2199!
2200!--    Sink or source of scalar concentration due to canopy elements
2201       IF ( plant_canopy ) CALL plant_canopy_model( 5 )
2202
2203!
[1365]2204!--    Large scale advection
2205       IF ( large_scale_forcing )  THEN
2206          CALL ls_advec( simulated_time, 'q' )
2207       ENDIF
2208
2209!
[1380]2210!--    Nudging
2211       IF ( nudging )  CALL nudge( simulated_time, 'q' ) 
2212
2213!
[1015]2214!--    If required compute influence of large-scale subsidence/ascent
[1365]2215       IF ( large_scale_subsidence  .AND.                                      &
2216            .NOT. use_subsidence_tendencies )  THEN
2217         CALL subsidence( tend, q, q_init, 3 )
[1015]2218       ENDIF
2219
2220       CALL user_actions( 'q-tendency' )
2221
2222!
2223!--    Prognostic equation for total water content / scalar
[1128]2224       DO  i = i_left, i_right
2225          DO  j = j_south, j_north
[1015]2226             DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
2227                q_p(k,j,i) = q(k,j,i) + dt_3d * ( sbt * tend(k,j,i) +          &
2228                                                  tsc(3) * tq_m(k,j,i) )       &
2229                                      - tsc(5) * rdf_sc(k) *                   &
2230                                        ( q(k,j,i) - q_init(k) )
[1337]2231                IF ( q_p(k,j,i) < 0.0_wp )  q_p(k,j,i) = 0.1_wp * q(k,j,i)
[1015]2232!
2233!--             Tendencies for the next Runge-Kutta step
2234                IF ( runge_step == 1 )  THEN
2235                   tq_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
2236                ELSEIF ( runge_step == 2 )  THEN
[1337]2237                   tq_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + 5.3125_wp * tq_m(k,j,i)
[1015]2238                ENDIF
2239             ENDDO
2240          ENDDO
2241       ENDDO
2242
2243       CALL cpu_log( log_point(29), 'q/s-equation', 'stop' )
2244
[1361]2245!
2246!--    If required, calculate prognostic equations for rain water content
2247!--    and rain drop concentration
2248       IF ( cloud_physics  .AND.  icloud_scheme == 0  .AND.  precipitation )  THEN
2249
2250          CALL cpu_log( log_point(52), 'qr-equation', 'start' )
2251!
2252!--       qr-tendency terms with communication
2253          sbt = tsc(2)
2254          IF ( scalar_advec == 'bc-scheme' )  THEN
2255
2256             IF ( timestep_scheme(1:5) /= 'runge' )  THEN
2257!
2258!--             Bott-Chlond scheme always uses Euler time step. Thus:
2259                sbt = 1.0_wp
2260             ENDIF
2261             tend = 0.0_wp
2262             CALL advec_s_bc( qr, 'qr' )
2263
2264          ENDIF
2265
2266!
2267!--       qr-tendency terms with no communication
2268          IF ( scalar_advec /= 'bc-scheme' )  THEN
2269             tend = 0.0_wp
2270             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
2271                IF ( ws_scheme_sca )  THEN
2272                   CALL advec_s_ws( qr, 'qr' )
2273                ELSE
2274                   CALL advec_s_pw( qr )
2275                ENDIF
2276             ELSE
2277                CALL advec_s_up( qr )
2278             ENDIF
2279          ENDIF
2280
2281          CALL diffusion_s( qr, qrsws, qrswst, wall_qrflux )
2282
2283          CALL user_actions( 'qr-tendency' )
2284
2285!
2286!--       Prognostic equation for rain water content
2287          DO  i = i_left, i_right
2288             DO  j = j_south, j_north
2289                DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
2290                   qr_p(k,j,i) = qr(k,j,i) + dt_3d * ( sbt * tend(k,j,i) +     &
2291                                                       tsc(3) * tqr_m(k,j,i) ) &
2292                                           - tsc(5) * rdf_sc(k) * qr(k,j,i)
2293                   IF ( qr_p(k,j,i) < 0.0_wp )  qr_p(k,j,i) = 0.0_wp
2294!
2295!--                Tendencies for the next Runge-Kutta step
2296                   IF ( runge_step == 1 )  THEN
2297                      tqr_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
2298                   ELSEIF ( runge_step == 2 )  THEN
2299                      tqr_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + 5.3125_wp *    &
2300                                                                tqr_m(k,j,i)
2301                   ENDIF
2302                ENDDO
2303             ENDDO
2304          ENDDO
2305
2306          CALL cpu_log( log_point(52), 'qr-equation', 'stop' )
2307          CALL cpu_log( log_point(53), 'nr-equation', 'start' )
2308
2309!
2310!--       nr-tendency terms with communication
2311          sbt = tsc(2)
2312          IF ( scalar_advec == 'bc-scheme' )  THEN
2313
2314             IF ( timestep_scheme(1:5) /= 'runge' )  THEN
2315!
2316!--             Bott-Chlond scheme always uses Euler time step. Thus:
2317                sbt = 1.0_wp
2318             ENDIF
2319             tend = 0.0_wp
2320             CALL advec_s_bc( nr, 'nr' )
2321
2322          ENDIF
2323
2324!
2325!--       nr-tendency terms with no communication
2326          IF ( scalar_advec /= 'bc-scheme' )  THEN
2327             tend = 0.0_wp
2328             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
2329                IF ( ws_scheme_sca )  THEN
2330                   CALL advec_s_ws( nr, 'nr' )
2331                ELSE
2332                   CALL advec_s_pw( nr )
2333                ENDIF
2334             ELSE
2335                CALL advec_s_up( nr )
2336             ENDIF
2337          ENDIF
2338
2339          CALL diffusion_s( nr, nrsws, nrswst, wall_nrflux )
2340
2341          CALL user_actions( 'nr-tendency' )
2342
2343!
2344!--       Prognostic equation for rain drop concentration
2345          DO  i = i_left, i_right
2346             DO  j = j_south, j_north
2347                DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
2348                   nr_p(k,j,i) = nr(k,j,i) + dt_3d * ( sbt * tend(k,j,i) +     &
2349                                                       tsc(3) * tnr_m(k,j,i) ) &
2350                                           - tsc(5) * rdf_sc(k) * nr(k,j,i)
2351                   IF ( nr_p(k,j,i) < 0.0_wp )  nr_p(k,j,i) = 0.0_wp
2352!
2353!--                Tendencies for the next Runge-Kutta step
2354                   IF ( runge_step == 1 )  THEN
2355                      tnr_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
2356                   ELSEIF ( runge_step == 2 )  THEN
2357                      tnr_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + 5.3125_wp *    &
2358                                                                tnr_m(k,j,i)
2359                   ENDIF
2360                ENDDO
2361             ENDDO
2362          ENDDO
2363
2364          CALL cpu_log( log_point(53), 'nr-equation', 'stop' )
2365
2366       ENDIF
2367
[1015]2368    ENDIF
2369
2370!
2371!-- If required, compute prognostic equation for turbulent kinetic
2372!-- energy (TKE)
2373    IF ( .NOT. constant_diffusion )  THEN
2374
2375       CALL cpu_log( log_point(16), 'tke-equation', 'start' )
2376
2377       sbt = tsc(2)
2378       IF ( .NOT. use_upstream_for_tke )  THEN
2379          IF ( scalar_advec == 'bc-scheme' )  THEN
2380
2381             IF ( timestep_scheme(1:5) /= 'runge' )  THEN
2382!
2383!--             Bott-Chlond scheme always uses Euler time step. Thus:
[1337]2384                sbt = 1.0_wp
[1015]2385             ENDIF
[1337]2386             tend = 0.0_wp
[1015]2387             CALL advec_s_bc( e, 'e' )
2388
2389          ENDIF
2390       ENDIF
2391
2392!
2393!--    TKE-tendency terms with no communication
2394       IF ( scalar_advec /= 'bc-scheme'  .OR.  use_upstream_for_tke )  THEN
2395          IF ( use_upstream_for_tke )  THEN
[1337]2396             tend = 0.0_wp
[1015]2397             CALL advec_s_up( e )
2398          ELSE
2399             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
2400                IF ( ws_scheme_sca )  THEN
2401                   CALL advec_s_ws_acc( e, 'e' )
2402                ELSE
[1337]2403                   tend = 0.0_wp    ! to be removed later??
[1015]2404                   CALL advec_s_pw( e )
2405                ENDIF
2406             ELSE
[1337]2407                tend = 0.0_wp    ! to be removed later??
[1015]2408                CALL advec_s_up( e )
2409             ENDIF
2410          ENDIF
2411       ENDIF
2412
2413       IF ( .NOT. humidity )  THEN
2414          IF ( ocean )  THEN
2415             CALL diffusion_e( prho, prho_reference )
2416          ELSE
2417             CALL diffusion_e_acc( pt, pt_reference )
2418          ENDIF
2419       ELSE
2420          CALL diffusion_e( vpt, pt_reference )
2421       ENDIF
2422
2423       CALL production_e_acc
2424
2425!
2426!--    Additional sink term for flows through plant canopies
2427       IF ( plant_canopy )  CALL plant_canopy_model( 6 )
2428       CALL user_actions( 'e-tendency' )
2429
2430!
2431!--    Prognostic equation for TKE.
2432!--    Eliminate negative TKE values, which can occur due to numerical
2433!--    reasons in the course of the integration. In such cases the old TKE
2434!--    value is reduced by 90%.
2435       !$acc kernels present( e, e_p, nzb_s_inner, tend, te_m )
[1257]2436       !$acc loop independent
[1128]2437       DO  i = i_left, i_right
[1257]2438          !$acc loop independent
[1128]2439          DO  j = j_south, j_north
[1257]2440             !$acc loop independent
[1015]2441             DO  k = 1, nzt
2442                IF ( k > nzb_s_inner(j,i) )  THEN
2443                   e_p(k,j,i) = e(k,j,i) + dt_3d * ( sbt * tend(k,j,i) +          &
2444                                                     tsc(3) * te_m(k,j,i) )
[1337]2445                   IF ( e_p(k,j,i) < 0.0_wp )  e_p(k,j,i) = 0.1_wp * e(k,j,i)
[1015]2446!
2447!--                Tendencies for the next Runge-Kutta step
2448                   IF ( runge_step == 1 )  THEN
2449                      te_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
2450                   ELSEIF ( runge_step == 2 )  THEN
[1337]2451                      te_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + 5.3125_wp * te_m(k,j,i)
[1015]2452                   ENDIF
2453                ENDIF
2454             ENDDO
2455          ENDDO
2456       ENDDO
2457       !$acc end kernels
2458
2459       CALL cpu_log( log_point(16), 'tke-equation', 'stop' )
2460
2461    ENDIF
2462
2463 END SUBROUTINE prognostic_equations_acc
2464
2465
[736]2466 END MODULE prognostic_equations_mod
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.