source: palm/trunk/SOURCE/prognostic_equations.f90 @ 1802

Last change on this file since 1802 was 1758, checked in by maronga, 9 years ago

last commit documented

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 85.5 KB
RevLine 
[1691]1!> @file prognostic_equations.f90
[1036]2!--------------------------------------------------------------------------------!
3! This file is part of PALM.
4!
5! PALM is free software: you can redistribute it and/or modify it under the terms
6! of the GNU General Public License as published by the Free Software Foundation,
7! either version 3 of the License, or (at your option) any later version.
8!
9! PALM is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT ANY
10! WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR
11! A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License for more details.
12!
13! You should have received a copy of the GNU General Public License along with
14! PALM. If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
15!
[1691]16! Copyright 1997-2015 Leibniz Universitaet Hannover
[1036]17!--------------------------------------------------------------------------------!
18!
[736]19! Current revisions:
[1092]20! ------------------
[1758]21!
22!
[1485]23! Former revisions:
24! -----------------
25! $Id: prognostic_equations.f90 1758 2016-02-22 15:53:28Z raasch $
26!
[1758]27! 1757 2016-02-22 15:49:32Z maronga
28!
29!
[1757]30! 1691 2015-10-26 16:17:44Z maronga
[1692]31! Added optional model spin-up without radiation / land surface model calls.
32! Formatting corrections.
33!
[1691]34! 1682 2015-10-07 23:56:08Z knoop
35! Code annotations made doxygen readable
36!
37! 1585 2015-04-30 07:05:52Z maronga
[1586]38! Added call for temperature tendency calculation due to radiative flux divergence
39!
[1518]40! 1517 2015-01-07 19:12:25Z hoffmann
41! advec_s_bc_mod addded, since advec_s_bc is now a module
42!
[1517]43! 1496 2014-12-02 17:25:50Z maronga
[1497]44! Renamed "radiation" -> "cloud_top_radiation"
45!
[1496]46! 1484 2014-10-21 10:53:05Z kanani
[1484]47! Changes due to new module structure of the plant canopy model:
48!   parameters cthf and plant_canopy moved to module plant_canopy_model_mod.
49! Removed double-listing of use_upstream_for_tke in ONLY-list of module
50! control_parameters
51!
52! 1409 2014-05-23 12:11:32Z suehring
[1409]53! Bugfix: i_omp_start changed for advec_u_ws at left inflow and outflow boundary.
54! This ensures that left-hand side fluxes are also calculated for nxl in that
55! case, even though the solution at nxl is overwritten in boundary_conds()
56!
57! 1398 2014-05-07 11:15:00Z heinze
[1398]58! Rayleigh-damping for horizontal velocity components changed: instead of damping
59! against ug and vg, damping against u_init and v_init is used to allow for a
60! homogenized treatment in case of nudging
61!
62! 1380 2014-04-28 12:40:45Z heinze
[1381]63! Change order of calls for scalar prognostic quantities:
64! ls_advec -> nudging -> subsidence since initial profiles
65!
[1380]66! 1374 2014-04-25 12:55:07Z raasch
67! missing variables added to ONLY lists
68!
69! 1365 2014-04-22 15:03:56Z boeske
[1365]70! Calls of ls_advec for large scale advection added,
71! subroutine subsidence is only called if use_subsidence_tendencies = .F.,
72! new argument ls_index added to the calls of subsidence
73! +ls_index
74!
75! 1361 2014-04-16 15:17:48Z hoffmann
[1361]76! Two-moment microphysics moved to the start of prognostic equations. This makes
77! the 3d arrays for tend_q, tend_qr, tend_pt and tend_pt redundant.
78! Additionally, it is allowed to call the microphysics just once during the time
79! step (not at each sub-time step).
80!
81! Two-moment cloud physics added for vector and accelerator optimization.
82!
83! 1353 2014-04-08 15:21:23Z heinze
[1354]84! REAL constants provided with KIND-attribute
85!
[1353]86! 1337 2014-03-25 15:11:48Z heinze
87! Bugfix: REAL constants provided with KIND-attribute
88!
89! 1332 2014-03-25 11:59:43Z suehring
[1333]90! Bugfix: call advec_ws or advec_pw for TKE only if NOT use_upstream_for_tke
91!
[1332]92! 1330 2014-03-24 17:29:32Z suehring
[1331]93! In case of SGS-particle velocity advection of TKE is also allowed with
94! dissipative 5th-order scheme.
95!
[1321]96! 1320 2014-03-20 08:40:49Z raasch
[1320]97! ONLY-attribute added to USE-statements,
98! kind-parameters added to all INTEGER and REAL declaration statements,
99! kinds are defined in new module kinds,
100! old module precision_kind is removed,
101! revision history before 2012 removed,
102! comment fields (!:) to be used for variable explanations added to
103! all variable declaration statements
[1054]104!
[1319]105! 1318 2014-03-17 13:35:16Z raasch
106! module interfaces removed
107!
[1258]108! 1257 2013-11-08 15:18:40Z raasch
109! openacc loop vector clauses removed, independent clauses added
110!
[1247]111! 1246 2013-11-01 08:59:45Z heinze
112! enable nudging also for accelerator version
113!
[1242]114! 1241 2013-10-30 11:36:58Z heinze
115! usage of nudging enabled (so far not implemented for accelerator version)
116!
[1182]117! 1179 2013-06-14 05:57:58Z raasch
118! two arguments removed from routine buoyancy, ref_state updated on device
119!
[1132]120! 1128 2013-04-12 06:19:32Z raasch
121! those parts requiring global communication moved to time_integration,
122! loop index bounds in accelerator version replaced by i_left, i_right, j_south,
123! j_north
124!
[1116]125! 1115 2013-03-26 18:16:16Z hoffmann
126! optimized cloud physics: calculation of microphysical tendencies transfered
127! to microphysics.f90; qr and nr are only calculated if precipitation is required
128!
[1112]129! 1111 2013-03-08 23:54:10Z raasch
130! update directives for prognostic quantities removed
131!
[1107]132! 1106 2013-03-04 05:31:38Z raasch
133! small changes in code formatting
134!
[1093]135! 1092 2013-02-02 11:24:22Z raasch
136! unused variables removed
137!
[1054]138! 1053 2012-11-13 17:11:03Z hoffmann
[1053]139! implementation of two new prognostic equations for rain drop concentration (nr)
140! and rain water content (qr)
[979]141!
[1053]142! currently, only available for cache loop optimization
[1020]143!
[1037]144! 1036 2012-10-22 13:43:42Z raasch
145! code put under GPL (PALM 3.9)
146!
[1020]147! 1019 2012-09-28 06:46:45Z raasch
148! non-optimized version of prognostic_equations removed
149!
[1017]150! 1015 2012-09-27 09:23:24Z raasch
151! new branch prognostic_equations_acc
152! OpenACC statements added + code changes required for GPU optimization
153!
[1002]154! 1001 2012-09-13 14:08:46Z raasch
155! all actions concerning leapfrog- and upstream-spline-scheme removed
156!
[979]157! 978 2012-08-09 08:28:32Z fricke
[978]158! km_damp_x and km_damp_y removed in calls of diffusion_u and diffusion_v
159! add ptdf_x, ptdf_y for damping the potential temperature at the inflow
160! boundary in case of non-cyclic lateral boundaries
161! Bugfix: first thread index changes for WS-scheme at the inflow
[736]162!
[941]163! 940 2012-07-09 14:31:00Z raasch
164! temperature equation can be switched off
165!
[736]166! Revision 1.1  2000/04/13 14:56:27  schroeter
167! Initial revision
168!
169!
170! Description:
171! ------------
[1682]172!> Solving the prognostic equations.
[736]173!------------------------------------------------------------------------------!
[1682]174 MODULE prognostic_equations_mod
[736]175
[1691]176 
[1682]177
[1320]178    USE arrays_3d,                                                             &
179        ONLY:  diss_l_e, diss_l_nr, diss_l_pt, diss_l_q, diss_l_qr,            &
180               diss_l_sa, diss_s_e, diss_s_nr, diss_s_pt, diss_s_q,            &
181               diss_s_qr, diss_s_sa, e, e_p, flux_s_e, flux_s_nr, flux_s_pt,   &
182               flux_s_q, flux_s_qr, flux_s_sa, flux_l_e, flux_l_nr,            &
183               flux_l_pt, flux_l_q, flux_l_qr, flux_l_sa, nr, nr_p, nrsws,     &
184               nrswst, pt, ptdf_x, ptdf_y, pt_init, pt_p, prho, q, q_init,     &
[1374]185               q_p, qsws, qswst, qr, qr_p, qrsws, qrswst, rdf, rdf_sc,         &
186               ref_state, rho, sa, sa_init, sa_p, saswsb, saswst, shf, tend,   &
187               te_m, tnr_m, tpt_m, tq_m, tqr_m, tsa_m, tswst, tu_m, tv_m,      &
[1398]188               tw_m, u, ug, u_init, u_p, v, vg, vpt, v_init, v_p, w, w_p
[1320]189       
190    USE control_parameters,                                                    &
[1361]191        ONLY:  call_microphysics_at_all_substeps, cloud_physics,               &
[1496]192               cloud_top_radiation, constant_diffusion, dp_external,       &
[1320]193               dp_level_ind_b, dp_smooth_factor, dpdxy, dt_3d, humidity,       &
194               icloud_scheme, inflow_l, intermediate_timestep_count,           &
[1365]195               intermediate_timestep_count_max, large_scale_forcing,           &
196               large_scale_subsidence, neutral, nudging, ocean, outflow_l,     &
[1484]197               outflow_s, passive_scalar, precipitation,                       &
[1365]198               prho_reference, prho_reference, prho_reference, pt_reference,   &
[1496]199               pt_reference, pt_reference, scalar_advec, scalar_advec,         &
200               simulated_time, sloping_surface,                                &
201               timestep_scheme, tsc, use_subsidence_tendencies,                &
202               use_upstream_for_tke, wall_heatflux,                            &
[1320]203               wall_nrflux, wall_qflux, wall_qflux, wall_qflux, wall_qrflux,   &
204               wall_salinityflux, ws_scheme_mom, ws_scheme_sca
[736]205
[1320]206    USE cpulog,                                                                &
207        ONLY:  cpu_log, log_point
[736]208
[1320]209    USE eqn_state_seawater_mod,                                                &
210        ONLY:  eqn_state_seawater
211
212    USE indices,                                                               &
213        ONLY:  i_left, i_right, j_north, j_south, nxl, nxlu, nxr, nyn, nys,    &
214               nysv, nzb_s_inner, nzb_u_inner, nzb_v_inner, nzb_w_inner, nzt
215
216    USE advec_ws,                                                              &
217        ONLY:  advec_s_ws, advec_s_ws_acc, advec_u_ws, advec_u_ws_acc,         &
218               advec_v_ws, advec_v_ws_acc, advec_w_ws, advec_w_ws_acc
219
[1517]220    USE advec_s_bc_mod,                                                        &
221        ONLY:  advec_s_bc
222
[1320]223    USE advec_s_pw_mod,                                                        &
224        ONLY:  advec_s_pw
225
226    USE advec_s_up_mod,                                                        &
227        ONLY:  advec_s_up
228
229    USE advec_u_pw_mod,                                                        &
230        ONLY:  advec_u_pw
231
232    USE advec_u_up_mod,                                                        &
233        ONLY:  advec_u_up
234
235    USE advec_v_pw_mod,                                                        &
236        ONLY:  advec_v_pw
237
238    USE advec_v_up_mod,                                                        &
239        ONLY:  advec_v_up
240
241    USE advec_w_pw_mod,                                                        &
242        ONLY:  advec_w_pw
243
244    USE advec_w_up_mod,                                                        &
245        ONLY:  advec_w_up
246
247    USE buoyancy_mod,                                                          &
248        ONLY:  buoyancy, buoyancy_acc
249
250    USE calc_precipitation_mod,                                                &
251        ONLY:  calc_precipitation
252
253    USE calc_radiation_mod,                                                    &
254        ONLY:  calc_radiation
255 
256    USE coriolis_mod,                                                          &
257        ONLY:  coriolis, coriolis_acc
258
259    USE diffusion_e_mod,                                                       &
260        ONLY:  diffusion_e, diffusion_e_acc
261
262    USE diffusion_s_mod,                                                       &
263        ONLY:  diffusion_s, diffusion_s_acc
264
265    USE diffusion_u_mod,                                                       &
266        ONLY:  diffusion_u, diffusion_u_acc
267
268    USE diffusion_v_mod,                                                       &
269        ONLY:  diffusion_v, diffusion_v_acc
270
271    USE diffusion_w_mod,                                                       &
272        ONLY:  diffusion_w, diffusion_w_acc
273
274    USE impact_of_latent_heat_mod,                                             &
275        ONLY:  impact_of_latent_heat
276
277    USE kinds
278
[1365]279    USE ls_forcing_mod,                                                        &
280        ONLY:  ls_advec
281
[1320]282    USE microphysics_mod,                                                      &
283        ONLY:  microphysics_control
284
285    USE nudge_mod,                                                             &
286        ONLY:  nudge
287
288    USE plant_canopy_model_mod,                                                &
[1484]289        ONLY:  cthf, plant_canopy, plant_canopy_model
[1320]290
291    USE production_e_mod,                                                      &
292        ONLY:  production_e, production_e_acc
293
[1585]294    USE radiation_model_mod,                                                   &
[1691]295        ONLY:  radiation, radiation_scheme, radiation_tendency,                &
296               skip_time_do_radiation
[1585]297
[1374]298    USE statistics,                                                            &
299        ONLY:  hom
300
[1320]301    USE subsidence_mod,                                                        &
302        ONLY:  subsidence
303
304    USE user_actions_mod,                                                      &
305        ONLY:  user_actions
306
307
[736]308    PRIVATE
[1019]309    PUBLIC prognostic_equations_cache, prognostic_equations_vector, &
310           prognostic_equations_acc
[736]311
312    INTERFACE prognostic_equations_cache
313       MODULE PROCEDURE prognostic_equations_cache
314    END INTERFACE prognostic_equations_cache
315
316    INTERFACE prognostic_equations_vector
317       MODULE PROCEDURE prognostic_equations_vector
318    END INTERFACE prognostic_equations_vector
319
[1015]320    INTERFACE prognostic_equations_acc
321       MODULE PROCEDURE prognostic_equations_acc
322    END INTERFACE prognostic_equations_acc
[736]323
[1015]324
[736]325 CONTAINS
326
327
328!------------------------------------------------------------------------------!
[1691]329! Description:
330! ------------
[1682]331!> Version with one optimized loop over all equations. It is only allowed to
332!> be called for the Wicker and Skamarock or Piascek-Williams advection scheme.
333!>
334!> Here the calls of most subroutines are embedded in two DO loops over i and j,
335!> so communication between CPUs is not allowed (does not make sense) within
336!> these loops.
337!>
338!> (Optimized to avoid cache missings, i.e. for Power4/5-architectures.)
[736]339!------------------------------------------------------------------------------!
[1691]340 
[1682]341 SUBROUTINE prognostic_equations_cache
[736]342
[1682]343
[736]344    IMPLICIT NONE
345
[1682]346    INTEGER(iwp) ::  i                   !<
347    INTEGER(iwp) ::  i_omp_start         !<
348    INTEGER(iwp) ::  j                   !<
349    INTEGER(iwp) ::  k                   !<
350    INTEGER(iwp) ::  omp_get_thread_num  !<
351    INTEGER(iwp) ::  tn = 0              !<
[1320]352   
[1682]353    LOGICAL      ::  loop_start          !<
[736]354
355
356!
357!-- Time measurement can only be performed for the whole set of equations
358    CALL cpu_log( log_point(32), 'all progn.equations', 'start' )
359
360!
361!-- Loop over all prognostic equations
362!$OMP PARALLEL private (i,i_omp_start,j,k,loop_start,tn)
363
364!$  tn = omp_get_thread_num()
365    loop_start = .TRUE.
366!$OMP DO
367    DO  i = nxl, nxr
368
369!
370!--    Store the first loop index. It differs for each thread and is required
371!--    later in advec_ws
372       IF ( loop_start )  THEN
373          loop_start  = .FALSE.
374          i_omp_start = i 
375       ENDIF
[1365]376
[736]377       DO  j = nys, nyn
378!
[1361]379!--       If required, calculate cloud microphysical impacts (two-moment scheme)
380          IF ( cloud_physics  .AND.  icloud_scheme == 0  .AND.                 &
381               ( intermediate_timestep_count == 1  .OR.                        &
382                 call_microphysics_at_all_substeps )                           &
383             )  THEN
384             CALL microphysics_control( i, j )
385          ENDIF
386!
[736]387!--       Tendency terms for u-velocity component
388          IF ( .NOT. outflow_l  .OR.  i > nxl )  THEN
389
[1337]390             tend(:,j,i) = 0.0_wp
[1001]391             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
[736]392                IF ( ws_scheme_mom )  THEN
[1409]393                   CALL advec_u_ws( i, j, i_omp_start, tn )
[736]394                ELSE
395                   CALL advec_u_pw( i, j )
396                ENDIF
397             ELSE
398                CALL advec_u_up( i, j )
399             ENDIF
[1001]400             CALL diffusion_u( i, j )
[736]401             CALL coriolis( i, j, 1 )
[940]402             IF ( sloping_surface  .AND.  .NOT. neutral )  THEN
[1179]403                CALL buoyancy( i, j, pt, 1 )
[940]404             ENDIF
[736]405
406!
407!--          Drag by plant canopy
408             IF ( plant_canopy )  CALL plant_canopy_model( i, j, 1 )
409
410!
411!--          External pressure gradient
412             IF ( dp_external )  THEN
413                DO  k = dp_level_ind_b+1, nzt
414                   tend(k,j,i) = tend(k,j,i) - dpdxy(1) * dp_smooth_factor(k)
415                ENDDO
416             ENDIF
417
[1241]418!
419!--          Nudging
[1691]420             IF ( nudging )  CALL nudge( i, j, simulated_time, 'u' )
[1241]421
[736]422             CALL user_actions( i, j, 'u-tendency' )
423!
424!--          Prognostic equation for u-velocity component
425             DO  k = nzb_u_inner(j,i)+1, nzt
[1001]426                u_p(k,j,i) = u(k,j,i) + dt_3d * ( tsc(2) * tend(k,j,i) +       &
427                                                  tsc(3) * tu_m(k,j,i) )       &
[1398]428                                      - tsc(5) * rdf(k) * ( u(k,j,i) - u_init(k) )
[736]429             ENDDO
430
431!
432!--          Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
433             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
434                IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
435                   DO  k = nzb_u_inner(j,i)+1, nzt
436                      tu_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
437                   ENDDO
438                ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
439                         intermediate_timestep_count_max )  THEN
440                   DO  k = nzb_u_inner(j,i)+1, nzt
[1337]441                      tu_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + 5.3125_wp * tu_m(k,j,i)
[736]442                   ENDDO
443                ENDIF
444             ENDIF
445
446          ENDIF
447
448!
449!--       Tendency terms for v-velocity component
450          IF ( .NOT. outflow_s  .OR.  j > nys )  THEN
451
[1337]452             tend(:,j,i) = 0.0_wp
[1001]453             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
[736]454                IF ( ws_scheme_mom )  THEN
455                    CALL advec_v_ws( i, j, i_omp_start, tn )
456                ELSE
457                    CALL advec_v_pw( i, j )
458                ENDIF
459             ELSE
460                CALL advec_v_up( i, j )
461             ENDIF
[1001]462             CALL diffusion_v( i, j )
[736]463             CALL coriolis( i, j, 2 )
464
465!
466!--          Drag by plant canopy
467             IF ( plant_canopy )  CALL plant_canopy_model( i, j, 2 )       
468
469!
470!--          External pressure gradient
471             IF ( dp_external )  THEN
472                DO  k = dp_level_ind_b+1, nzt
473                   tend(k,j,i) = tend(k,j,i) - dpdxy(2) * dp_smooth_factor(k)
474                ENDDO
475             ENDIF
476
[1241]477!
478!--          Nudging
[1691]479             IF ( nudging )  CALL nudge( i, j, simulated_time, 'v' )
[1241]480
[736]481             CALL user_actions( i, j, 'v-tendency' )
482!
483!--          Prognostic equation for v-velocity component
484             DO  k = nzb_v_inner(j,i)+1, nzt
[1001]485                v_p(k,j,i) = v(k,j,i) + dt_3d * ( tsc(2) * tend(k,j,i) +       &
486                                                  tsc(3) * tv_m(k,j,i) )       &
[1398]487                                      - tsc(5) * rdf(k) * ( v(k,j,i) - v_init(k) )
[736]488             ENDDO
489
490!
491!--          Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
492             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
493                IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
494                   DO  k = nzb_v_inner(j,i)+1, nzt
495                      tv_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
496                   ENDDO
497                ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
498                         intermediate_timestep_count_max )  THEN
499                   DO  k = nzb_v_inner(j,i)+1, nzt
[1337]500                      tv_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + 5.3125_wp * tv_m(k,j,i)
[736]501                   ENDDO
502                ENDIF
503             ENDIF
504
505          ENDIF
506
507!
508!--       Tendency terms for w-velocity component
[1337]509          tend(:,j,i) = 0.0_wp
[1001]510          IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
[736]511             IF ( ws_scheme_mom )  THEN
512                CALL advec_w_ws( i, j, i_omp_start, tn )
513             ELSE
514                CALL advec_w_pw( i, j )
515             END IF
516          ELSE
517             CALL advec_w_up( i, j )
518          ENDIF
[1001]519          CALL diffusion_w( i, j )
[736]520          CALL coriolis( i, j, 3 )
[940]521
522          IF ( .NOT. neutral )  THEN
523             IF ( ocean )  THEN
[1179]524                CALL buoyancy( i, j, rho, 3 )
[736]525             ELSE
[940]526                IF ( .NOT. humidity )  THEN
[1179]527                   CALL buoyancy( i, j, pt, 3 )
[940]528                ELSE
[1179]529                   CALL buoyancy( i, j, vpt, 3 )
[940]530                ENDIF
[736]531             ENDIF
532          ENDIF
533
534!
535!--       Drag by plant canopy
536          IF ( plant_canopy )  CALL plant_canopy_model( i, j, 3 )
537
538          CALL user_actions( i, j, 'w-tendency' )
539
540!
541!--       Prognostic equation for w-velocity component
542          DO  k = nzb_w_inner(j,i)+1, nzt-1
[1001]543             w_p(k,j,i) = w(k,j,i) + dt_3d * ( tsc(2) * tend(k,j,i) +          &
544                                               tsc(3) * tw_m(k,j,i) )          &
545                                   - tsc(5) * rdf(k) * w(k,j,i)
[736]546          ENDDO
547
548!
549!--       Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
550          IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
551             IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
552                DO  k = nzb_w_inner(j,i)+1, nzt-1
553                   tw_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
554                ENDDO
555             ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
556                      intermediate_timestep_count_max )  THEN
557                DO  k = nzb_w_inner(j,i)+1, nzt-1
[1337]558                   tw_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + 5.3125_wp * tw_m(k,j,i)
[736]559                ENDDO
560             ENDIF
561          ENDIF
[1361]562
[736]563!
[940]564!--       If required, compute prognostic equation for potential temperature
565          IF ( .NOT. neutral )  THEN
566!
567!--          Tendency terms for potential temperature
[1337]568             tend(:,j,i) = 0.0_wp
[1001]569             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
[940]570                   IF ( ws_scheme_sca )  THEN
571                      CALL advec_s_ws( i, j, pt, 'pt', flux_s_pt, diss_s_pt, &
572                                       flux_l_pt, diss_l_pt, i_omp_start, tn )
573                   ELSE
574                      CALL advec_s_pw( i, j, pt )
575                   ENDIF
576             ELSE
577                CALL advec_s_up( i, j, pt )
578             ENDIF
[1001]579             CALL diffusion_s( i, j, pt, shf, tswst, wall_heatflux )
[736]580
581!
[940]582!--          If required compute heating/cooling due to long wave radiation
583!--          processes
[1496]584             IF ( cloud_top_radiation )  THEN
[940]585                CALL calc_radiation( i, j )
586             ENDIF
[736]587
[1106]588!
[1361]589!--          If required compute impact of latent heat due to precipitation
590             IF ( cloud_physics  .AND.  icloud_scheme == 1  .AND.              &
591                  precipitation )  THEN
592                CALL impact_of_latent_heat( i, j ) 
[940]593             ENDIF
[736]594
595!
[940]596!--          Consideration of heat sources within the plant canopy
[1337]597             IF ( plant_canopy  .AND.  cthf /= 0.0_wp )  THEN
[940]598                CALL plant_canopy_model( i, j, 4 )
599             ENDIF
[736]600
[940]601!
[1365]602!--          Large scale advection
603             IF ( large_scale_forcing )  THEN
604                CALL ls_advec( i, j, simulated_time, 'pt' )
605             ENDIF     
606
607!
[1380]608!--          Nudging
609             IF ( nudging )  CALL nudge( i, j, simulated_time, 'pt' ) 
610
611!
[1106]612!--          If required, compute effect of large-scale subsidence/ascent
[1365]613             IF ( large_scale_subsidence  .AND.                                &
614                  .NOT. use_subsidence_tendencies )  THEN
615                CALL subsidence( i, j, tend, pt, pt_init, 2 )
[940]616             ENDIF
[736]617
[1585]618!
619!--          If required, add tendency due to radiative heating/cooling
[1691]620             IF ( radiation .AND. radiation_scheme == 'rrtmg' .AND.            &
621                  simulated_time > skip_time_do_radiation )  THEN
[1585]622                CALL radiation_tendency ( i, j, tend )
623             ENDIF
624
625
[940]626             CALL user_actions( i, j, 'pt-tendency' )
[736]627
628!
[940]629!--          Prognostic equation for potential temperature
630             DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
[1001]631                pt_p(k,j,i) = pt(k,j,i) + dt_3d * ( tsc(2) * tend(k,j,i) +     &
632                                                    tsc(3) * tpt_m(k,j,i) )    &
633                                        - tsc(5) * ( pt(k,j,i) - pt_init(k) ) *&
634                                          ( rdf_sc(k) + ptdf_x(i) + ptdf_y(j) )
[940]635             ENDDO
[736]636
637!
[940]638!--          Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
639             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
640                IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
641                   DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
642                      tpt_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
643                   ENDDO
644                ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
645                         intermediate_timestep_count_max )  THEN
646                   DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
[1337]647                      tpt_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + &
648                                      5.3125_wp * tpt_m(k,j,i)
[940]649                   ENDDO
650                ENDIF
[736]651             ENDIF
[940]652
[736]653          ENDIF
654
655!
656!--       If required, compute prognostic equation for salinity
657          IF ( ocean )  THEN
658
659!
660!--          Tendency-terms for salinity
[1337]661             tend(:,j,i) = 0.0_wp
[1001]662             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' ) &
[736]663             THEN
664                IF ( ws_scheme_sca )  THEN
665                    CALL advec_s_ws( i, j, sa, 'sa', flux_s_sa,  &
666                                diss_s_sa, flux_l_sa, diss_l_sa, i_omp_start, tn  )
667                ELSE
668                    CALL advec_s_pw( i, j, sa )
669                ENDIF
670             ELSE
671                CALL advec_s_up( i, j, sa )
672             ENDIF
[1001]673             CALL diffusion_s( i, j, sa, saswsb, saswst, wall_salinityflux )
[736]674
675             CALL user_actions( i, j, 'sa-tendency' )
676
677!
678!--          Prognostic equation for salinity
679             DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
[1001]680                sa_p(k,j,i) = sa(k,j,i) + dt_3d * ( tsc(2) * tend(k,j,i) +     &
681                                                    tsc(3) * tsa_m(k,j,i) )    &
682                                        - tsc(5) * rdf_sc(k) *                 &
683                                          ( sa(k,j,i) - sa_init(k) )
[1337]684                IF ( sa_p(k,j,i) < 0.0_wp )  sa_p(k,j,i) = 0.1_wp * sa(k,j,i)
[736]685             ENDDO
686
687!
688!--          Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
689             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
690                IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
691                   DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
692                      tsa_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
693                   ENDDO
694                ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
695                         intermediate_timestep_count_max )  THEN
696                   DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
[1337]697                      tsa_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + &
698                                      5.3125_wp * tsa_m(k,j,i)
[736]699                   ENDDO
700                ENDIF
701             ENDIF
702
703!
704!--          Calculate density by the equation of state for seawater
705             CALL eqn_state_seawater( i, j )
706
707          ENDIF
708
709!
710!--       If required, compute prognostic equation for total water content /
711!--       scalar
712          IF ( humidity  .OR.  passive_scalar )  THEN
713
714!
715!--          Tendency-terms for total water content / scalar
[1337]716             tend(:,j,i) = 0.0_wp
[1001]717             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' ) &
[736]718             THEN
719                IF ( ws_scheme_sca )  THEN
720                   CALL advec_s_ws( i, j, q, 'q', flux_s_q, & 
721                                diss_s_q, flux_l_q, diss_l_q, i_omp_start, tn )
722                ELSE
723                   CALL advec_s_pw( i, j, q )
724                ENDIF
725             ELSE
726                CALL advec_s_up( i, j, q )
727             ENDIF
[1001]728             CALL diffusion_s( i, j, q, qsws, qswst, wall_qflux )
[1691]729
[736]730!
[1361]731!--          If required compute decrease of total water content due to
732!--          precipitation
733             IF ( cloud_physics  .AND.  icloud_scheme == 1  .AND.              &
734                  precipitation )  THEN
[1691]735                CALL calc_precipitation( i, j )
[736]736             ENDIF
[1691]737
[736]738!
739!--          Sink or source of scalar concentration due to canopy elements
[1106]740             IF ( plant_canopy )  CALL plant_canopy_model( i, j, 5 )
[736]741
[1053]742!
[1365]743!--          Large scale advection
744             IF ( large_scale_forcing )  THEN
745                CALL ls_advec( i, j, simulated_time, 'q' )
746             ENDIF
747
748!
[1380]749!--          Nudging
750             IF ( nudging )  CALL nudge( i, j, simulated_time, 'q' ) 
751
752!
[736]753!--          If required compute influence of large-scale subsidence/ascent
[1365]754             IF ( large_scale_subsidence  .AND.                                &
755                  .NOT. use_subsidence_tendencies )  THEN
756                CALL subsidence( i, j, tend, q, q_init, 3 )
[736]757             ENDIF
758
759             CALL user_actions( i, j, 'q-tendency' )
760
761!
762!--          Prognostic equation for total water content / scalar
763             DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
[1001]764                q_p(k,j,i) = q(k,j,i) + dt_3d * ( tsc(2) * tend(k,j,i) +       &
765                                                  tsc(3) * tq_m(k,j,i) )       &
766                                      - tsc(5) * rdf_sc(k) *                   &
767                                        ( q(k,j,i) - q_init(k) )
[1337]768                IF ( q_p(k,j,i) < 0.0_wp )  q_p(k,j,i) = 0.1_wp * q(k,j,i)
[736]769             ENDDO
770
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                      tq_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                      tq_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + &
782                                     5.3125_wp * tq_m(k,j,i)
[736]783                   ENDDO
784                ENDIF
785             ENDIF
786
[1053]787!
788!--          If required, calculate prognostic equations for rain water content
789!--          and rain drop concentration
[1115]790             IF ( cloud_physics  .AND.  icloud_scheme == 0  .AND.              &
791                  precipitation )  THEN
[1053]792!
793!--             Calculate prognostic equation for rain water content
[1337]794                tend(:,j,i) = 0.0_wp
[1053]795                IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' ) &
796                THEN
797                   IF ( ws_scheme_sca )  THEN
798                      CALL advec_s_ws( i, j, qr, 'qr', flux_s_qr,       & 
799                                       diss_s_qr, flux_l_qr, diss_l_qr, &
800                                       i_omp_start, tn )
801                   ELSE
802                      CALL advec_s_pw( i, j, qr )
803                   ENDIF
804                ELSE
805                   CALL advec_s_up( i, j, qr )
806                ENDIF
807                CALL diffusion_s( i, j, qr, qrsws, qrswst, wall_qrflux )
808
[1115]809                CALL user_actions( i, j, 'qr-tendency' )
[1053]810!
811!--             Prognostic equation for rain water content
812                DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
[1115]813                   qr_p(k,j,i) = qr(k,j,i) + dt_3d * ( tsc(2) * tend(k,j,i) +  &
814                                                       tsc(3) * tqr_m(k,j,i) ) &
815                                           - tsc(5) * rdf_sc(k) * qr(k,j,i)
[1337]816                   IF ( qr_p(k,j,i) < 0.0_wp )  qr_p(k,j,i) = 0.0_wp
[1053]817                ENDDO
818!
819!--             Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
820                IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
821                   IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
822                      DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
823                         tqr_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
824                      ENDDO
825                   ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
826                            intermediate_timestep_count_max )  THEN
827                      DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
[1337]828                         tqr_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + &
829                                        5.3125_wp * tqr_m(k,j,i)
[1053]830                      ENDDO
831                   ENDIF
832                ENDIF
833
834!
835!--             Calculate prognostic equation for rain drop concentration.
[1337]836                tend(:,j,i) = 0.0_wp
[1053]837                IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
838                   IF ( ws_scheme_sca )  THEN
[1115]839                      CALL advec_s_ws( i, j, nr, 'nr', flux_s_nr,    & 
840                                    diss_s_nr, flux_l_nr, diss_l_nr, &
841                                    i_omp_start, tn )
[1053]842                   ELSE
843                      CALL advec_s_pw( i, j, nr )
844                   ENDIF
845                ELSE
846                   CALL advec_s_up( i, j, nr )
847                ENDIF
848                CALL diffusion_s( i, j, nr, nrsws, nrswst, wall_nrflux )
849
[1115]850                CALL user_actions( i, j, 'nr-tendency' )
[1053]851!
852!--             Prognostic equation for rain drop concentration
853                DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
[1115]854                   nr_p(k,j,i) = nr(k,j,i) + dt_3d * ( tsc(2) * tend(k,j,i) +  &
855                                                       tsc(3) * tnr_m(k,j,i) ) &
856                                           - tsc(5) * rdf_sc(k) * nr(k,j,i)
[1337]857                   IF ( nr_p(k,j,i) < 0.0_wp )  nr_p(k,j,i) = 0.0_wp
[1053]858                ENDDO
859!
860!--             Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
861                IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
862                   IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
863                      DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
864                         tnr_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
865                      ENDDO
866                   ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
867                            intermediate_timestep_count_max )  THEN
868                      DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
[1337]869                         tnr_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + &
870                                        5.3125_wp * tnr_m(k,j,i)
[1053]871                      ENDDO
872                   ENDIF
873                ENDIF
874
875             ENDIF
876
[1128]877          ENDIF
878
[736]879!
880!--       If required, compute prognostic equation for turbulent kinetic
881!--       energy (TKE)
882          IF ( .NOT. constant_diffusion )  THEN
883
884!
885!--          Tendency-terms for TKE
[1337]886             tend(:,j,i) = 0.0_wp
[1332]887             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge'  &
888                 .AND.  .NOT. use_upstream_for_tke )  THEN
[736]889                 IF ( ws_scheme_sca )  THEN
[1001]890                     CALL advec_s_ws( i, j, e, 'e', flux_s_e, diss_s_e, &
891                                      flux_l_e, diss_l_e , i_omp_start, tn )
[736]892                 ELSE
893                     CALL advec_s_pw( i, j, e )
894                 ENDIF
895             ELSE
896                CALL advec_s_up( i, j, e )
897             ENDIF
[1001]898             IF ( .NOT. humidity )  THEN
899                IF ( ocean )  THEN
900                   CALL diffusion_e( i, j, prho, prho_reference )
[736]901                ELSE
[1001]902                   CALL diffusion_e( i, j, pt, pt_reference )
[736]903                ENDIF
904             ELSE
[1001]905                CALL diffusion_e( i, j, vpt, pt_reference )
[736]906             ENDIF
907             CALL production_e( i, j )
908
909!
910!--          Additional sink term for flows through plant canopies
911             IF ( plant_canopy )  CALL plant_canopy_model( i, j, 6 ) 
912
913             CALL user_actions( i, j, 'e-tendency' )
914
915!
916!--          Prognostic equation for TKE.
917!--          Eliminate negative TKE values, which can occur due to numerical
918!--          reasons in the course of the integration. In such cases the old
919!--          TKE value is reduced by 90%.
920             DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
[1001]921                e_p(k,j,i) = e(k,j,i) + dt_3d * ( tsc(2) * tend(k,j,i) +       &
922                                                  tsc(3) * te_m(k,j,i) )
[1337]923                IF ( e_p(k,j,i) < 0.0_wp )  e_p(k,j,i) = 0.1_wp * e(k,j,i)
[736]924             ENDDO
925
926!
927!--          Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
928             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
929                IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
930                   DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
931                      te_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
932                   ENDDO
933                ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
934                         intermediate_timestep_count_max )  THEN
935                   DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
[1337]936                      te_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + &
937                                     5.3125_wp * te_m(k,j,i)
[736]938                   ENDDO
939                ENDIF
940             ENDIF
941
942          ENDIF   ! TKE equation
943
944       ENDDO
945    ENDDO
946!$OMP END PARALLEL
947
948    CALL cpu_log( log_point(32), 'all progn.equations', 'stop' )
949
950
951 END SUBROUTINE prognostic_equations_cache
952
953
954!------------------------------------------------------------------------------!
[1691]955! Description:
956! ------------
[1682]957!> Version for vector machines
[736]958!------------------------------------------------------------------------------!
[1691]959 
[1682]960 SUBROUTINE prognostic_equations_vector
[736]961
[1682]962
[736]963    IMPLICIT NONE
964
[1682]965    INTEGER(iwp) ::  i    !<
966    INTEGER(iwp) ::  j    !<
967    INTEGER(iwp) ::  k    !<
[736]968
[1682]969    REAL(wp)     ::  sbt  !<
[736]970
[1320]971
[736]972!
[1361]973!-- If required, calculate cloud microphysical impacts (two-moment scheme)
974    IF ( cloud_physics  .AND.  icloud_scheme == 0  .AND.                       &
975         ( intermediate_timestep_count == 1  .OR.                              &
976           call_microphysics_at_all_substeps )                                 &
977       )  THEN
978       CALL cpu_log( log_point(51), 'microphysics', 'start' )
979       CALL microphysics_control
980       CALL cpu_log( log_point(51), 'microphysics', 'stop' )
981    ENDIF
982
983!
[736]984!-- u-velocity component
985    CALL cpu_log( log_point(5), 'u-equation', 'start' )
986
[1337]987    tend = 0.0_wp
[1001]988    IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
[736]989       IF ( ws_scheme_mom )  THEN
990          CALL advec_u_ws
991       ELSE
992          CALL advec_u_pw
993       ENDIF
994    ELSE
[1001]995       CALL advec_u_up
[736]996    ENDIF
[1001]997    CALL diffusion_u
[736]998    CALL coriolis( 1 )
[940]999    IF ( sloping_surface  .AND.  .NOT. neutral )  THEN
[1179]1000       CALL buoyancy( pt, 1 )
[940]1001    ENDIF
[736]1002
1003!
1004!-- Drag by plant canopy
1005    IF ( plant_canopy )  CALL plant_canopy_model( 1 )
1006
1007!
1008!-- External pressure gradient
1009    IF ( dp_external )  THEN
1010       DO  i = nxlu, nxr
1011          DO  j = nys, nyn
1012             DO  k = dp_level_ind_b+1, nzt
1013                tend(k,j,i) = tend(k,j,i) - dpdxy(1) * dp_smooth_factor(k)
1014             ENDDO
1015          ENDDO
1016       ENDDO
1017    ENDIF
1018
[1241]1019!
1020!-- Nudging
[1691]1021    IF ( nudging )  CALL nudge( simulated_time, 'u' )
[1241]1022
[736]1023    CALL user_actions( 'u-tendency' )
1024
1025!
1026!-- Prognostic equation for u-velocity component
1027    DO  i = nxlu, nxr
1028       DO  j = nys, nyn
1029          DO  k = nzb_u_inner(j,i)+1, nzt
[1001]1030             u_p(k,j,i) = u(k,j,i) + dt_3d * ( tsc(2) * tend(k,j,i) +          &
1031                                               tsc(3) * tu_m(k,j,i) )          &
[1398]1032                                   - tsc(5) * rdf(k) * ( u(k,j,i) - u_init(k) )
[736]1033          ENDDO
1034       ENDDO
1035    ENDDO
1036
1037!
1038!-- Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
1039    IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
1040       IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
1041          DO  i = nxlu, nxr
1042             DO  j = nys, nyn
1043                DO  k = nzb_u_inner(j,i)+1, nzt
1044                   tu_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
1045                ENDDO
1046             ENDDO
1047          ENDDO
1048       ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
1049                intermediate_timestep_count_max )  THEN
1050          DO  i = nxlu, nxr
1051             DO  j = nys, nyn
1052                DO  k = nzb_u_inner(j,i)+1, nzt
[1337]1053                   tu_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + 5.3125_wp * tu_m(k,j,i)
[736]1054                ENDDO
1055             ENDDO
1056          ENDDO
1057       ENDIF
1058    ENDIF
1059
1060    CALL cpu_log( log_point(5), 'u-equation', 'stop' )
1061
1062!
1063!-- v-velocity component
1064    CALL cpu_log( log_point(6), 'v-equation', 'start' )
1065
[1337]1066    tend = 0.0_wp
[1001]1067    IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
[736]1068       IF ( ws_scheme_mom )  THEN
1069          CALL advec_v_ws
1070       ELSE
1071          CALL advec_v_pw
1072       END IF
1073    ELSE
[1001]1074       CALL advec_v_up
[736]1075    ENDIF
[1001]1076    CALL diffusion_v
[736]1077    CALL coriolis( 2 )
1078
1079!
1080!-- Drag by plant canopy
1081    IF ( plant_canopy )  CALL plant_canopy_model( 2 )
1082
1083!
1084!-- External pressure gradient
1085    IF ( dp_external )  THEN
1086       DO  i = nxl, nxr
1087          DO  j = nysv, nyn
1088             DO  k = dp_level_ind_b+1, nzt
1089                tend(k,j,i) = tend(k,j,i) - dpdxy(2) * dp_smooth_factor(k)
1090             ENDDO
1091          ENDDO
1092       ENDDO
1093    ENDIF
1094
[1241]1095!
1096!-- Nudging
[1691]1097    IF ( nudging )  CALL nudge( simulated_time, 'v' )
[1241]1098
[736]1099    CALL user_actions( 'v-tendency' )
1100
1101!
1102!-- Prognostic equation for v-velocity component
1103    DO  i = nxl, nxr
1104       DO  j = nysv, nyn
1105          DO  k = nzb_v_inner(j,i)+1, nzt
[1001]1106             v_p(k,j,i) = v(k,j,i) + dt_3d * ( tsc(2) * tend(k,j,i) +          &
1107                                               tsc(3) * tv_m(k,j,i) )          &
[1398]1108                                   - tsc(5) * rdf(k) * ( v(k,j,i) - v_init(k) )
[736]1109          ENDDO
1110       ENDDO
1111    ENDDO
1112
1113!
1114!-- Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
1115    IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
1116       IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
1117          DO  i = nxl, nxr
1118             DO  j = nysv, nyn
1119                DO  k = nzb_v_inner(j,i)+1, nzt
1120                   tv_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
1121                ENDDO
1122             ENDDO
1123          ENDDO
1124       ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
1125                intermediate_timestep_count_max )  THEN
1126          DO  i = nxl, nxr
1127             DO  j = nysv, nyn
1128                DO  k = nzb_v_inner(j,i)+1, nzt
[1337]1129                   tv_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + 5.3125_wp * tv_m(k,j,i)
[736]1130                ENDDO
1131             ENDDO
1132          ENDDO
1133       ENDIF
1134    ENDIF
1135
1136    CALL cpu_log( log_point(6), 'v-equation', 'stop' )
1137
1138!
1139!-- w-velocity component
1140    CALL cpu_log( log_point(7), 'w-equation', 'start' )
1141
[1353]1142    tend = 0.0_wp
[1001]1143    IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
[736]1144       IF ( ws_scheme_mom )  THEN
1145          CALL advec_w_ws
1146       ELSE
1147          CALL advec_w_pw
1148       ENDIF
1149    ELSE
[1001]1150       CALL advec_w_up
[736]1151    ENDIF
[1001]1152    CALL diffusion_w
[736]1153    CALL coriolis( 3 )
[940]1154
1155    IF ( .NOT. neutral )  THEN
1156       IF ( ocean )  THEN
[1179]1157          CALL buoyancy( rho, 3 )
[736]1158       ELSE
[940]1159          IF ( .NOT. humidity )  THEN
[1179]1160             CALL buoyancy( pt, 3 )
[940]1161          ELSE
[1179]1162             CALL buoyancy( vpt, 3 )
[940]1163          ENDIF
[736]1164       ENDIF
1165    ENDIF
1166
1167!
1168!-- Drag by plant canopy
1169    IF ( plant_canopy )  CALL plant_canopy_model( 3 )
1170
1171    CALL user_actions( 'w-tendency' )
1172
1173!
1174!-- Prognostic equation for w-velocity component
1175    DO  i = nxl, nxr
1176       DO  j = nys, nyn
1177          DO  k = nzb_w_inner(j,i)+1, nzt-1
[1001]1178             w_p(k,j,i) = w(k,j,i) + dt_3d * ( tsc(2) * tend(k,j,i) +          &
1179                                               tsc(3) * tw_m(k,j,i) )          &
1180                                   - tsc(5) * rdf(k) * w(k,j,i)
[736]1181          ENDDO
1182       ENDDO
1183    ENDDO
1184
1185!
1186!-- Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
1187    IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
1188       IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
1189          DO  i = nxl, nxr
1190             DO  j = nys, nyn
1191                DO  k = nzb_w_inner(j,i)+1, nzt-1
1192                   tw_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
1193                ENDDO
1194             ENDDO
1195          ENDDO
1196       ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
1197                intermediate_timestep_count_max )  THEN
1198          DO  i = nxl, nxr
1199             DO  j = nys, nyn
1200                DO  k = nzb_w_inner(j,i)+1, nzt-1
[1337]1201                   tw_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + 5.3125_wp * tw_m(k,j,i)
[736]1202                ENDDO
1203             ENDDO
1204          ENDDO
1205       ENDIF
1206    ENDIF
1207
1208    CALL cpu_log( log_point(7), 'w-equation', 'stop' )
1209
[940]1210
[736]1211!
[940]1212!-- If required, compute prognostic equation for potential temperature
1213    IF ( .NOT. neutral )  THEN
[736]1214
[940]1215       CALL cpu_log( log_point(13), 'pt-equation', 'start' )
1216
[736]1217!
[940]1218!--    pt-tendency terms with communication
1219       sbt = tsc(2)
1220       IF ( scalar_advec == 'bc-scheme' )  THEN
[736]1221
[940]1222          IF ( timestep_scheme(1:5) /= 'runge' )  THEN
[736]1223!
[1001]1224!--          Bott-Chlond scheme always uses Euler time step. Thus:
[1353]1225             sbt = 1.0_wp
[940]1226          ENDIF
[1337]1227          tend = 0.0_wp
[940]1228          CALL advec_s_bc( pt, 'pt' )
[1001]1229
[736]1230       ENDIF
[940]1231
1232!
1233!--    pt-tendency terms with no communication
[1001]1234       IF ( scalar_advec /= 'bc-scheme' )  THEN
[1337]1235          tend = 0.0_wp
[1001]1236          IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
[940]1237             IF ( ws_scheme_sca )  THEN
1238                CALL advec_s_ws( pt, 'pt' )
1239             ELSE
1240                CALL advec_s_pw( pt )
1241             ENDIF
1242          ELSE
[1001]1243             CALL advec_s_up( pt )
[940]1244          ENDIF
[736]1245       ENDIF
1246
[1001]1247       CALL diffusion_s( pt, shf, tswst, wall_heatflux )
1248
[736]1249!
[940]1250!--    If required compute heating/cooling due to long wave radiation processes
[1496]1251       IF ( cloud_top_radiation )  THEN
[940]1252          CALL calc_radiation
1253       ENDIF
[736]1254
1255!
[940]1256!--    If required compute impact of latent heat due to precipitation
[1361]1257       IF ( cloud_physics  .AND.  icloud_scheme == 1  .AND.  precipitation )  THEN
[940]1258          CALL impact_of_latent_heat
1259       ENDIF
[736]1260
1261!
[940]1262!--    Consideration of heat sources within the plant canopy
[1337]1263       IF ( plant_canopy .AND. ( cthf /= 0.0_wp ) ) THEN
[940]1264          CALL plant_canopy_model( 4 )
1265       ENDIF
[736]1266
[940]1267!
[1365]1268!--    Large scale advection
1269       IF ( large_scale_forcing )  THEN
1270          CALL ls_advec( simulated_time, 'pt' )
1271       ENDIF
1272
1273!
[1380]1274!--    Nudging
1275       IF ( nudging )  CALL nudge( simulated_time, 'pt' ) 
1276
1277!
[940]1278!--    If required compute influence of large-scale subsidence/ascent
[1365]1279       IF ( large_scale_subsidence  .AND.                                      &
1280            .NOT. use_subsidence_tendencies )  THEN
1281          CALL subsidence( tend, pt, pt_init, 2 )
[940]1282       ENDIF
[736]1283
[1585]1284!
1285!--    If required, add tendency due to radiative heating/cooling
[1691]1286       IF ( radiation .AND. radiation_scheme == 'rrtmg' .AND.                  &
1287            simulated_time > skip_time_do_radiation )  THEN
1288            CALL radiation_tendency ( tend )
[1585]1289       ENDIF
1290
[940]1291       CALL user_actions( 'pt-tendency' )
[736]1292
1293!
[940]1294!--    Prognostic equation for potential temperature
1295       DO  i = nxl, nxr
1296          DO  j = nys, nyn
1297             DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
[1001]1298                pt_p(k,j,i) = pt(k,j,i) + dt_3d * ( sbt * tend(k,j,i) +        &
1299                                                    tsc(3) * tpt_m(k,j,i) )    &
1300                                        - tsc(5) * ( pt(k,j,i) - pt_init(k) ) *&
1301                                          ( rdf_sc(k) + ptdf_x(i) + ptdf_y(j) )
[940]1302             ENDDO
[736]1303          ENDDO
1304       ENDDO
1305
1306!
[940]1307!--    Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
1308       IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
1309          IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
1310             DO  i = nxl, nxr
1311                DO  j = nys, nyn
1312                   DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
1313                      tpt_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
1314                   ENDDO
[736]1315                ENDDO
1316             ENDDO
[940]1317          ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
1318                   intermediate_timestep_count_max )  THEN
1319             DO  i = nxl, nxr
1320                DO  j = nys, nyn
1321                   DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
[1337]1322                      tpt_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + &
1323                                      5.3125_wp * tpt_m(k,j,i)
[940]1324                   ENDDO
[736]1325                ENDDO
1326             ENDDO
[940]1327          ENDIF
[736]1328       ENDIF
[940]1329
1330       CALL cpu_log( log_point(13), 'pt-equation', 'stop' )
1331
[736]1332    ENDIF
1333
1334!
1335!-- If required, compute prognostic equation for salinity
1336    IF ( ocean )  THEN
1337
1338       CALL cpu_log( log_point(37), 'sa-equation', 'start' )
1339
1340!
1341!--    sa-tendency terms with communication
1342       sbt = tsc(2)
1343       IF ( scalar_advec == 'bc-scheme' )  THEN
1344
1345          IF ( timestep_scheme(1:5) /= 'runge' )  THEN
1346!
[1001]1347!--          Bott-Chlond scheme always uses Euler time step. Thus:
[1353]1348             sbt = 1.0_wp
[736]1349          ENDIF
[1337]1350          tend = 0.0_wp
[736]1351          CALL advec_s_bc( sa, 'sa' )
[1001]1352
[736]1353       ENDIF
1354
1355!
1356!--    sa-tendency terms with no communication
[1001]1357       IF ( scalar_advec /= 'bc-scheme' )  THEN
[1353]1358          tend = 0.0_wp
[1001]1359          IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
[736]1360             IF ( ws_scheme_sca )  THEN
1361                 CALL advec_s_ws( sa, 'sa' )
1362             ELSE
1363                 CALL advec_s_pw( sa )
1364             ENDIF
1365          ELSE
[1001]1366             CALL advec_s_up( sa )
[736]1367          ENDIF
1368       ENDIF
[1001]1369
1370       CALL diffusion_s( sa, saswsb, saswst, wall_salinityflux )
[736]1371       
1372       CALL user_actions( 'sa-tendency' )
1373
1374!
1375!--    Prognostic equation for salinity
1376       DO  i = nxl, nxr
1377          DO  j = nys, nyn
1378             DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
[1001]1379                sa_p(k,j,i) = sa(k,j,i) + dt_3d * ( sbt * tend(k,j,i) +        &
1380                                                    tsc(3) * tsa_m(k,j,i) )    &
1381                                        - tsc(5) * rdf_sc(k) *                 &
1382                                          ( sa(k,j,i) - sa_init(k) )
[1337]1383                IF ( sa_p(k,j,i) < 0.0_wp )  sa_p(k,j,i) = 0.1_wp * sa(k,j,i)
[736]1384             ENDDO
1385          ENDDO
1386       ENDDO
1387
1388!
1389!--    Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
1390       IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
1391          IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
1392             DO  i = nxl, nxr
1393                DO  j = nys, nyn
1394                   DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
1395                      tsa_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
1396                   ENDDO
1397                ENDDO
1398             ENDDO
1399          ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
1400                   intermediate_timestep_count_max )  THEN
1401             DO  i = nxl, nxr
1402                DO  j = nys, nyn
1403                   DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
[1337]1404                      tsa_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + &
1405                                      5.3125_wp * tsa_m(k,j,i)
[736]1406                   ENDDO
1407                ENDDO
1408             ENDDO
1409          ENDIF
1410       ENDIF
1411
1412       CALL cpu_log( log_point(37), 'sa-equation', 'stop' )
1413
1414!
1415!--    Calculate density by the equation of state for seawater
1416       CALL cpu_log( log_point(38), 'eqns-seawater', 'start' )
1417       CALL eqn_state_seawater
1418       CALL cpu_log( log_point(38), 'eqns-seawater', 'stop' )
1419
1420    ENDIF
1421
1422!
1423!-- If required, compute prognostic equation for total water content / scalar
1424    IF ( humidity  .OR.  passive_scalar )  THEN
1425
1426       CALL cpu_log( log_point(29), 'q/s-equation', 'start' )
1427
1428!
1429!--    Scalar/q-tendency terms with communication
1430       sbt = tsc(2)
1431       IF ( scalar_advec == 'bc-scheme' )  THEN
1432
1433          IF ( timestep_scheme(1:5) /= 'runge' )  THEN
1434!
[1001]1435!--          Bott-Chlond scheme always uses Euler time step. Thus:
[1337]1436             sbt = 1.0_wp
[736]1437          ENDIF
[1337]1438          tend = 0.0_wp
[736]1439          CALL advec_s_bc( q, 'q' )
[1001]1440
[736]1441       ENDIF
1442
1443!
1444!--    Scalar/q-tendency terms with no communication
[1001]1445       IF ( scalar_advec /= 'bc-scheme' )  THEN
[1337]1446          tend = 0.0_wp
[1001]1447          IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
[736]1448             IF ( ws_scheme_sca )  THEN
1449                CALL advec_s_ws( q, 'q' )
1450             ELSE
1451                CALL advec_s_pw( q )
1452             ENDIF
1453          ELSE
[1001]1454             CALL advec_s_up( q )
[736]1455          ENDIF
1456       ENDIF
[1001]1457
1458       CALL diffusion_s( q, qsws, qswst, wall_qflux )
[736]1459       
1460!
1461!--    If required compute decrease of total water content due to
1462!--    precipitation
[1361]1463       IF ( cloud_physics  .AND.  icloud_scheme == 1  .AND.  precipitation )  THEN
[736]1464          CALL calc_precipitation
1465       ENDIF
1466
1467!
1468!--    Sink or source of scalar concentration due to canopy elements
1469       IF ( plant_canopy ) CALL plant_canopy_model( 5 )
[1365]1470
[736]1471!
[1365]1472!--    Large scale advection
1473       IF ( large_scale_forcing )  THEN
1474          CALL ls_advec( simulated_time, 'q' )
1475       ENDIF
1476
1477!
[1380]1478!--    Nudging
1479       IF ( nudging )  CALL nudge( simulated_time, 'q' ) 
1480
1481!
[736]1482!--    If required compute influence of large-scale subsidence/ascent
[1365]1483       IF ( large_scale_subsidence  .AND.                                      &
1484            .NOT. use_subsidence_tendencies )  THEN
1485         CALL subsidence( tend, q, q_init, 3 )
[736]1486       ENDIF
1487
1488       CALL user_actions( 'q-tendency' )
1489
1490!
1491!--    Prognostic equation for total water content / scalar
1492       DO  i = nxl, nxr
1493          DO  j = nys, nyn
1494             DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
[1001]1495                q_p(k,j,i) = q(k,j,i) + dt_3d * ( sbt * tend(k,j,i) +          &
1496                                                  tsc(3) * tq_m(k,j,i) )       &
1497                                      - tsc(5) * rdf_sc(k) *                   &
1498                                        ( q(k,j,i) - q_init(k) )
[1337]1499                IF ( q_p(k,j,i) < 0.0_wp )  q_p(k,j,i) = 0.1_wp * q(k,j,i)
[736]1500             ENDDO
1501          ENDDO
1502       ENDDO
1503
1504!
1505!--    Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
1506       IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
1507          IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
1508             DO  i = nxl, nxr
1509                DO  j = nys, nyn
1510                   DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
1511                      tq_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
1512                   ENDDO
1513                ENDDO
1514             ENDDO
1515          ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
1516                   intermediate_timestep_count_max )  THEN
1517             DO  i = nxl, nxr
1518                DO  j = nys, nyn
1519                   DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
[1337]1520                      tq_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + 5.3125_wp * tq_m(k,j,i)
[736]1521                   ENDDO
1522                ENDDO
1523             ENDDO
1524          ENDIF
1525       ENDIF
1526
1527       CALL cpu_log( log_point(29), 'q/s-equation', 'stop' )
1528
[1361]1529!
1530!--    If required, calculate prognostic equations for rain water content
1531!--    and rain drop concentration
1532       IF ( cloud_physics  .AND.  icloud_scheme == 0  .AND.  precipitation )  THEN
1533
1534          CALL cpu_log( log_point(52), 'qr-equation', 'start' )
1535
1536!
1537!--       Calculate prognostic equation for rain water content
1538          sbt = tsc(2)
1539          IF ( scalar_advec == 'bc-scheme' )  THEN
1540
1541             IF ( timestep_scheme(1:5) /= 'runge' )  THEN
1542!
1543!--             Bott-Chlond scheme always uses Euler time step. Thus:
1544                sbt = 1.0_wp
1545             ENDIF
1546             tend = 0.0_wp
1547             CALL advec_s_bc( qr, 'qr' )
1548
1549          ENDIF
1550
1551!
1552!--       qr-tendency terms with no communication
1553          IF ( scalar_advec /= 'bc-scheme' )  THEN
1554             tend = 0.0_wp
1555             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
1556                IF ( ws_scheme_sca )  THEN
1557                   CALL advec_s_ws( qr, 'qr' )
1558                ELSE
1559                   CALL advec_s_pw( qr )
1560                ENDIF
1561             ELSE
1562                CALL advec_s_up( qr )
1563             ENDIF
1564          ENDIF
1565
1566          CALL diffusion_s( qr, qrsws, qrswst, wall_qrflux )
1567
1568          CALL user_actions( 'qr-tendency' )
1569
1570!
1571!--       Prognostic equation for rain water content
1572          DO  i = nxl, nxr
1573             DO  j = nys, nyn
1574                DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
1575                   qr_p(k,j,i) = qr(k,j,i) + dt_3d * ( sbt * tend(k,j,i) +     &
1576                                                     tsc(3) * tqr_m(k,j,i) )   &
1577                                           - tsc(5) * rdf_sc(k) * qr(k,j,i)
1578                   IF ( qr_p(k,j,i) < 0.0_wp )  qr_p(k,j,i) = 0.0_wp
1579                ENDDO
1580             ENDDO
1581          ENDDO
1582
1583!
1584!--       Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
1585          IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
1586             IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
1587                DO  i = nxl, nxr
1588                   DO  j = nys, nyn
1589                      DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
1590                         tqr_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
1591                      ENDDO
1592                   ENDDO
1593                ENDDO
1594             ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
1595                      intermediate_timestep_count_max )  THEN
1596                DO  i = nxl, nxr
1597                   DO  j = nys, nyn
1598                      DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
1599                         tqr_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + 5.3125_wp * &
1600                                                                   tqr_m(k,j,i)
1601                      ENDDO
1602                   ENDDO
1603                ENDDO
1604             ENDIF
1605          ENDIF
1606
1607          CALL cpu_log( log_point(52), 'qr-equation', 'stop' )
1608          CALL cpu_log( log_point(53), 'nr-equation', 'start' )
1609
1610!
1611!--       Calculate prognostic equation for rain drop concentration
1612          sbt = tsc(2)
1613          IF ( scalar_advec == 'bc-scheme' )  THEN
1614
1615             IF ( timestep_scheme(1:5) /= 'runge' )  THEN
1616!
1617!--             Bott-Chlond scheme always uses Euler time step. Thus:
1618                sbt = 1.0_wp
1619             ENDIF
1620             tend = 0.0_wp
1621             CALL advec_s_bc( nr, 'nr' )
1622
1623          ENDIF
1624
1625!
1626!--       nr-tendency terms with no communication
1627          IF ( scalar_advec /= 'bc-scheme' )  THEN
1628             tend = 0.0_wp
1629             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
1630                IF ( ws_scheme_sca )  THEN
1631                   CALL advec_s_ws( nr, 'nr' )
1632                ELSE
1633                   CALL advec_s_pw( nr )
1634                ENDIF
1635             ELSE
1636                CALL advec_s_up( nr )
1637             ENDIF
1638          ENDIF
1639
1640          CALL diffusion_s( nr, nrsws, nrswst, wall_nrflux )
1641
1642          CALL user_actions( 'nr-tendency' )
1643
1644!
1645!--       Prognostic equation for rain drop concentration
1646          DO  i = nxl, nxr
1647             DO  j = nys, nyn
1648                DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
1649                   nr_p(k,j,i) = nr(k,j,i) + dt_3d * ( sbt * tend(k,j,i) +     &
1650                                                     tsc(3) * tnr_m(k,j,i) )   &
1651                                           - tsc(5) * rdf_sc(k) * nr(k,j,i)
1652                   IF ( nr_p(k,j,i) < 0.0_wp )  nr_p(k,j,i) = 0.0_wp
1653                ENDDO
1654             ENDDO
1655          ENDDO
1656
1657!
1658!--       Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
1659          IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
1660             IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
1661                DO  i = nxl, nxr
1662                   DO  j = nys, nyn
1663                      DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
1664                         tnr_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
1665                      ENDDO
1666                   ENDDO
1667                ENDDO
1668             ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
1669                      intermediate_timestep_count_max )  THEN
1670                DO  i = nxl, nxr
1671                   DO  j = nys, nyn
1672                      DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
1673                         tnr_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + 5.3125_wp * &
1674                                                                   tnr_m(k,j,i)
1675                      ENDDO
1676                   ENDDO
1677                ENDDO
1678             ENDIF
1679          ENDIF
1680
1681          CALL cpu_log( log_point(53), 'nr-equation', 'stop' )
1682
1683       ENDIF
1684
[736]1685    ENDIF
1686
1687!
1688!-- If required, compute prognostic equation for turbulent kinetic
1689!-- energy (TKE)
1690    IF ( .NOT. constant_diffusion )  THEN
1691
1692       CALL cpu_log( log_point(16), 'tke-equation', 'start' )
1693
1694       sbt = tsc(2)
1695       IF ( .NOT. use_upstream_for_tke )  THEN
1696          IF ( scalar_advec == 'bc-scheme' )  THEN
1697
1698             IF ( timestep_scheme(1:5) /= 'runge' )  THEN
1699!
[1001]1700!--             Bott-Chlond scheme always uses Euler time step. Thus:
[1337]1701                sbt = 1.0_wp
[736]1702             ENDIF
[1337]1703             tend = 0.0_wp
[736]1704             CALL advec_s_bc( e, 'e' )
[1001]1705
[736]1706          ENDIF
1707       ENDIF
1708
1709!
1710!--    TKE-tendency terms with no communication
[1001]1711       IF ( scalar_advec /= 'bc-scheme'  .OR.  use_upstream_for_tke )  THEN
[736]1712          IF ( use_upstream_for_tke )  THEN
[1337]1713             tend = 0.0_wp
[736]1714             CALL advec_s_up( e )
1715          ELSE
[1337]1716             tend = 0.0_wp
[1001]1717             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
[736]1718                IF ( ws_scheme_sca )  THEN
1719                   CALL advec_s_ws( e, 'e' )
1720                ELSE
1721                   CALL advec_s_pw( e )
1722                ENDIF
1723             ELSE
[1001]1724                CALL advec_s_up( e )
[736]1725             ENDIF
1726          ENDIF
[1001]1727       ENDIF
1728
1729       IF ( .NOT. humidity )  THEN
1730          IF ( ocean )  THEN
1731             CALL diffusion_e( prho, prho_reference )
[736]1732          ELSE
[1001]1733             CALL diffusion_e( pt, pt_reference )
[736]1734          ENDIF
[1001]1735       ELSE
1736          CALL diffusion_e( vpt, pt_reference )
[736]1737       ENDIF
[1001]1738
[736]1739       CALL production_e
1740
1741!
1742!--    Additional sink term for flows through plant canopies
1743       IF ( plant_canopy )  CALL plant_canopy_model( 6 )
1744       CALL user_actions( 'e-tendency' )
1745
1746!
1747!--    Prognostic equation for TKE.
1748!--    Eliminate negative TKE values, which can occur due to numerical
1749!--    reasons in the course of the integration. In such cases the old TKE
1750!--    value is reduced by 90%.
1751       DO  i = nxl, nxr
1752          DO  j = nys, nyn
1753             DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
[1001]1754                e_p(k,j,i) = e(k,j,i) + dt_3d * ( sbt * tend(k,j,i) +          &
1755                                                  tsc(3) * te_m(k,j,i) )
[1337]1756                IF ( e_p(k,j,i) < 0.0_wp )  e_p(k,j,i) = 0.1_wp * e(k,j,i)
[736]1757             ENDDO
1758          ENDDO
1759       ENDDO
1760
1761!
1762!--    Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
1763       IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
1764          IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
1765             DO  i = nxl, nxr
1766                DO  j = nys, nyn
1767                   DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
1768                      te_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
1769                   ENDDO
1770                ENDDO
1771             ENDDO
1772          ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
1773                   intermediate_timestep_count_max )  THEN
1774             DO  i = nxl, nxr
1775                DO  j = nys, nyn
1776                   DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
[1337]1777                      te_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + 5.3125_wp * te_m(k,j,i)
[736]1778                   ENDDO
1779                ENDDO
1780             ENDDO
1781          ENDIF
1782       ENDIF
1783
1784       CALL cpu_log( log_point(16), 'tke-equation', 'stop' )
1785
1786    ENDIF
1787
1788 END SUBROUTINE prognostic_equations_vector
1789
1790
[1015]1791!------------------------------------------------------------------------------!
[1691]1792! Description:
1793! ------------
[1682]1794!> Version for accelerator boards
[1015]1795!------------------------------------------------------------------------------!
[1691]1796 
[1682]1797 SUBROUTINE prognostic_equations_acc
[1015]1798
[1682]1799
[1015]1800    IMPLICIT NONE
1801
[1682]1802    INTEGER(iwp) ::  i           !<
1803    INTEGER(iwp) ::  j           !<
1804    INTEGER(iwp) ::  k           !<
1805    INTEGER(iwp) ::  runge_step  !<
[1015]1806
[1682]1807    REAL(wp)     ::  sbt         !<
[1320]1808
[1015]1809!
1810!-- Set switch for intermediate Runge-Kutta step
1811    runge_step = 0
1812    IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
1813       IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
1814          runge_step = 1
1815       ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
1816                intermediate_timestep_count_max )  THEN
1817          runge_step = 2
1818       ENDIF
1819    ENDIF
1820
1821!
[1361]1822!-- If required, calculate cloud microphysical impacts (two-moment scheme)
1823    IF ( cloud_physics  .AND.  icloud_scheme == 0  .AND.                       &
1824         ( intermediate_timestep_count == 1  .OR.                              &
1825           call_microphysics_at_all_substeps )                                 &
1826       )  THEN
1827       CALL cpu_log( log_point(51), 'microphysics', 'start' )
1828       CALL microphysics_control
1829       CALL cpu_log( log_point(51), 'microphysics', 'stop' )
1830    ENDIF
1831
1832!
[1015]1833!-- u-velocity component
[1374]1834!++ Statistics still not completely ported to accelerators
[1179]1835    !$acc update device( hom, ref_state )
[1015]1836    CALL cpu_log( log_point(5), 'u-equation', 'start' )
1837
1838    IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
1839       IF ( ws_scheme_mom )  THEN
1840          CALL advec_u_ws_acc
1841       ELSE
[1337]1842          tend = 0.0_wp   ! to be removed later??
[1015]1843          CALL advec_u_pw
1844       ENDIF
1845    ELSE
1846       CALL advec_u_up
1847    ENDIF
1848    CALL diffusion_u_acc
1849    CALL coriolis_acc( 1 )
1850    IF ( sloping_surface  .AND.  .NOT. neutral )  THEN
[1179]1851       CALL buoyancy( pt, 1 )
[1015]1852    ENDIF
1853
1854!
1855!-- Drag by plant canopy
1856    IF ( plant_canopy )  CALL plant_canopy_model( 1 )
1857
1858!
1859!-- External pressure gradient
1860    IF ( dp_external )  THEN
[1128]1861       DO  i = i_left, i_right
1862          DO  j = j_south, j_north
[1015]1863             DO  k = dp_level_ind_b+1, nzt
1864                tend(k,j,i) = tend(k,j,i) - dpdxy(1) * dp_smooth_factor(k)
1865             ENDDO
1866          ENDDO
1867       ENDDO
1868    ENDIF
1869
[1246]1870!
1871!-- Nudging
[1691]1872    IF ( nudging )  CALL nudge( simulated_time, 'u' )
[1246]1873
[1015]1874    CALL user_actions( 'u-tendency' )
1875
1876!
1877!-- Prognostic equation for u-velocity component
[1398]1878    !$acc kernels present( nzb_u_inner, rdf, tend, tu_m, u, u_init, u_p )
[1257]1879    !$acc loop independent
[1128]1880    DO  i = i_left, i_right
[1257]1881       !$acc loop independent
[1128]1882       DO  j = j_south, j_north
[1257]1883          !$acc loop independent
[1015]1884          DO  k = 1, nzt
1885             IF ( k > nzb_u_inner(j,i) )  THEN
1886                u_p(k,j,i) = u(k,j,i) + dt_3d * ( tsc(2) * tend(k,j,i) +       &
1887                                                  tsc(3) * tu_m(k,j,i) )       &
[1398]1888                                      - tsc(5) * rdf(k) * ( u(k,j,i) - u_init(k) )
[1015]1889!
1890!--             Tendencies for the next Runge-Kutta step
1891                IF ( runge_step == 1 )  THEN
1892                   tu_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
1893                ELSEIF ( runge_step == 2 )  THEN
[1337]1894                   tu_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + 5.3125_wp * tu_m(k,j,i)
[1015]1895                ENDIF
1896             ENDIF
1897          ENDDO
1898       ENDDO
1899    ENDDO
1900    !$acc end kernels
1901
1902    CALL cpu_log( log_point(5), 'u-equation', 'stop' )
1903
1904!
1905!-- v-velocity component
1906    CALL cpu_log( log_point(6), 'v-equation', 'start' )
1907
1908    IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
1909       IF ( ws_scheme_mom )  THEN
1910          CALL advec_v_ws_acc
1911       ELSE
[1337]1912          tend = 0.0_wp    ! to be removed later??
[1015]1913          CALL advec_v_pw
1914       END IF
1915    ELSE
1916       CALL advec_v_up
1917    ENDIF
1918    CALL diffusion_v_acc
1919    CALL coriolis_acc( 2 )
1920
1921!
1922!-- Drag by plant canopy
1923    IF ( plant_canopy )  CALL plant_canopy_model( 2 )
1924
1925!
1926!-- External pressure gradient
1927    IF ( dp_external )  THEN
[1128]1928       DO  i = i_left, i_right
1929          DO  j = j_south, j_north
[1015]1930             DO  k = dp_level_ind_b+1, nzt
1931                tend(k,j,i) = tend(k,j,i) - dpdxy(2) * dp_smooth_factor(k)
1932             ENDDO
1933          ENDDO
1934       ENDDO
1935    ENDIF
1936
[1246]1937!
1938!-- Nudging
[1691]1939    IF ( nudging )  CALL nudge( simulated_time, 'v' )
[1246]1940
[1015]1941    CALL user_actions( 'v-tendency' )
1942
1943!
1944!-- Prognostic equation for v-velocity component
[1398]1945    !$acc kernels present( nzb_v_inner, rdf, tend, tv_m, v, v_init, v_p )
[1257]1946    !$acc loop independent
[1128]1947    DO  i = i_left, i_right
[1257]1948       !$acc loop independent
[1128]1949       DO  j = j_south, j_north
[1257]1950          !$acc loop independent
[1015]1951          DO  k = 1, nzt
1952             IF ( k > nzb_v_inner(j,i) )  THEN
1953                v_p(k,j,i) = v(k,j,i) + dt_3d * ( tsc(2) * tend(k,j,i) +       &
1954                                                  tsc(3) * tv_m(k,j,i) )       &
[1398]1955                                      - tsc(5) * rdf(k) * ( v(k,j,i) - v_init(k) )
[1015]1956!
1957!--             Tendencies for the next Runge-Kutta step
1958                IF ( runge_step == 1 )  THEN
1959                   tv_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
1960                ELSEIF ( runge_step == 2 )  THEN
[1337]1961                   tv_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + 5.3125_wp * tv_m(k,j,i)
[1015]1962                ENDIF
1963             ENDIF
1964          ENDDO
1965       ENDDO
1966    ENDDO
1967    !$acc end kernels
1968
1969    CALL cpu_log( log_point(6), 'v-equation', 'stop' )
1970
1971!
1972!-- w-velocity component
1973    CALL cpu_log( log_point(7), 'w-equation', 'start' )
1974
1975    IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
1976       IF ( ws_scheme_mom )  THEN
1977          CALL advec_w_ws_acc
1978       ELSE
[1337]1979          tend = 0.0_wp    ! to be removed later??
[1015]1980          CALL advec_w_pw
1981       ENDIF
1982    ELSE
1983       CALL advec_w_up
1984    ENDIF
1985    CALL diffusion_w_acc
1986    CALL coriolis_acc( 3 )
1987
1988    IF ( .NOT. neutral )  THEN
1989       IF ( ocean )  THEN
[1179]1990          CALL buoyancy( rho, 3 )
[1015]1991       ELSE
1992          IF ( .NOT. humidity )  THEN
[1179]1993             CALL buoyancy_acc( pt, 3 )
[1015]1994          ELSE
[1179]1995             CALL buoyancy( vpt, 3 )
[1015]1996          ENDIF
1997       ENDIF
1998    ENDIF
1999
2000!
2001!-- Drag by plant canopy
2002    IF ( plant_canopy )  CALL plant_canopy_model( 3 )
2003
2004    CALL user_actions( 'w-tendency' )
2005
2006!
2007!-- Prognostic equation for w-velocity component
2008    !$acc kernels present( nzb_w_inner, rdf, tend, tw_m, w, w_p )
[1257]2009    !$acc loop independent
[1128]2010    DO  i = i_left, i_right
[1257]2011       !$acc loop independent
[1128]2012       DO  j = j_south, j_north
[1257]2013          !$acc loop independent
[1015]2014          DO  k = 1, nzt-1
2015             IF ( k > nzb_w_inner(j,i) )  THEN
2016                w_p(k,j,i) = w(k,j,i) + dt_3d * ( tsc(2) * tend(k,j,i) +       &
2017                                                  tsc(3) * tw_m(k,j,i) )       &
2018                                      - tsc(5) * rdf(k) * w(k,j,i)
2019   !
2020   !--          Tendencies for the next Runge-Kutta step
2021                IF ( runge_step == 1 )  THEN
2022                   tw_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
2023                ELSEIF ( runge_step == 2 )  THEN
[1337]2024                   tw_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + 5.3125_wp * tw_m(k,j,i)
[1015]2025                ENDIF
2026             ENDIF
2027          ENDDO
2028       ENDDO
2029    ENDDO
2030    !$acc end kernels
2031
2032    CALL cpu_log( log_point(7), 'w-equation', 'stop' )
2033
2034
2035!
2036!-- If required, compute prognostic equation for potential temperature
2037    IF ( .NOT. neutral )  THEN
2038
2039       CALL cpu_log( log_point(13), 'pt-equation', 'start' )
2040
2041!
2042!--    pt-tendency terms with communication
2043       sbt = tsc(2)
2044       IF ( scalar_advec == 'bc-scheme' )  THEN
2045
2046          IF ( timestep_scheme(1:5) /= 'runge' )  THEN
2047!
2048!--          Bott-Chlond scheme always uses Euler time step. Thus:
[1353]2049             sbt = 1.0_wp
[1015]2050          ENDIF
[1337]2051          tend = 0.0_wp
[1015]2052          CALL advec_s_bc( pt, 'pt' )
2053
2054       ENDIF
2055
2056!
2057!--    pt-tendency terms with no communication
2058       IF ( scalar_advec /= 'bc-scheme' )  THEN
[1337]2059          tend = 0.0_wp
[1015]2060          IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
2061             IF ( ws_scheme_sca )  THEN
2062                CALL advec_s_ws_acc( pt, 'pt' )
2063             ELSE
[1337]2064                tend = 0.0_wp    ! to be removed later??
[1015]2065                CALL advec_s_pw( pt )
2066             ENDIF
2067          ELSE
2068             CALL advec_s_up( pt )
2069          ENDIF
2070       ENDIF
2071
2072       CALL diffusion_s_acc( pt, shf, tswst, wall_heatflux )
2073
2074!
2075!--    If required compute heating/cooling due to long wave radiation processes
[1496]2076       IF ( cloud_top_radiation )  THEN
[1015]2077          CALL calc_radiation
2078       ENDIF
2079
2080!
2081!--    If required compute impact of latent heat due to precipitation
[1361]2082       IF ( cloud_physics  .AND.  icloud_scheme == 1  .AND.  precipitation )  THEN
[1015]2083          CALL impact_of_latent_heat
2084       ENDIF
2085
2086!
2087!--    Consideration of heat sources within the plant canopy
[1337]2088       IF ( plant_canopy .AND. ( cthf /= 0.0_wp ) ) THEN
[1015]2089          CALL plant_canopy_model( 4 )
2090       ENDIF
2091
2092!
[1365]2093!--    Large scale advection
2094       IF ( large_scale_forcing )  THEN
2095          CALL ls_advec( simulated_time, 'pt' )
2096       ENDIF
2097
2098!
[1380]2099!--    Nudging
2100       IF ( nudging )  CALL nudge( simulated_time, 'pt' ) 
2101
2102!
[1015]2103!--    If required compute influence of large-scale subsidence/ascent
[1365]2104       IF ( large_scale_subsidence  .AND.                                      &
2105            .NOT. use_subsidence_tendencies )  THEN
2106          CALL subsidence( tend, pt, pt_init, 2 )
[1015]2107       ENDIF
2108
[1691]2109       IF ( radiation .AND. radiation_scheme == 'rrtmg' .AND.                  &
2110            simulated_time > skip_time_do_radiation )  THEN
2111            CALL radiation_tendency ( tend )
2112       ENDIF
2113
[1015]2114       CALL user_actions( 'pt-tendency' )
2115
2116!
2117!--    Prognostic equation for potential temperature
2118       !$acc kernels present( nzb_s_inner, rdf_sc, ptdf_x, ptdf_y, pt_init ) &
2119       !$acc         present( tend, tpt_m, pt, pt_p )
[1257]2120       !$acc loop independent
[1128]2121       DO  i = i_left, i_right
[1257]2122          !$acc loop independent
[1128]2123          DO  j = j_south, j_north
[1257]2124             !$acc loop independent
[1015]2125             DO  k = 1, nzt
2126                IF ( k > nzb_s_inner(j,i) )  THEN
2127                   pt_p(k,j,i) = pt(k,j,i) + dt_3d * ( sbt * tend(k,j,i) +        &
2128                                                       tsc(3) * tpt_m(k,j,i) )    &
2129                                           - tsc(5) * ( pt(k,j,i) - pt_init(k) ) *&
2130                                             ( rdf_sc(k) + ptdf_x(i) + ptdf_y(j) )
2131!
2132!--                Tendencies for the next Runge-Kutta step
2133                   IF ( runge_step == 1 )  THEN
2134                      tpt_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
2135                   ELSEIF ( runge_step == 2 )  THEN
[1337]2136                      tpt_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + 5.3125_wp * tpt_m(k,j,i)
[1015]2137                   ENDIF
2138                ENDIF
2139             ENDDO
2140          ENDDO
2141       ENDDO
2142       !$acc end kernels
2143
2144       CALL cpu_log( log_point(13), 'pt-equation', 'stop' )
2145
2146    ENDIF
2147
2148!
2149!-- If required, compute prognostic equation for salinity
2150    IF ( ocean )  THEN
2151
2152       CALL cpu_log( log_point(37), 'sa-equation', 'start' )
2153
2154!
2155!--    sa-tendency terms with communication
2156       sbt = tsc(2)
2157       IF ( scalar_advec == 'bc-scheme' )  THEN
2158
2159          IF ( timestep_scheme(1:5) /= 'runge' )  THEN
2160!
2161!--          Bott-Chlond scheme always uses Euler time step. Thus:
[1337]2162             sbt = 1.0_wp
[1015]2163          ENDIF
[1337]2164          tend = 0.0_wp
[1015]2165          CALL advec_s_bc( sa, 'sa' )
2166
2167       ENDIF
2168
2169!
2170!--    sa-tendency terms with no communication
2171       IF ( scalar_advec /= 'bc-scheme' )  THEN
[1337]2172          tend = 0.0_wp
[1015]2173          IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
2174             IF ( ws_scheme_sca )  THEN
2175                 CALL advec_s_ws( sa, 'sa' )
2176             ELSE
2177                 CALL advec_s_pw( sa )
2178             ENDIF
2179          ELSE
2180             CALL advec_s_up( sa )
2181          ENDIF
2182       ENDIF
2183
2184       CALL diffusion_s( sa, saswsb, saswst, wall_salinityflux )
2185
2186       CALL user_actions( 'sa-tendency' )
2187
2188!
2189!--    Prognostic equation for salinity
[1128]2190       DO  i = i_left, i_right
2191          DO  j = j_south, j_north
[1015]2192             DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
2193                sa_p(k,j,i) = sa(k,j,i) + dt_3d * ( sbt * tend(k,j,i) +        &
2194                                                    tsc(3) * tsa_m(k,j,i) )    &
2195                                        - tsc(5) * rdf_sc(k) *                 &
2196                                          ( sa(k,j,i) - sa_init(k) )
[1337]2197                IF ( sa_p(k,j,i) < 0.0_wp )  sa_p(k,j,i) = 0.1_wp * sa(k,j,i)
[1015]2198!
2199!--             Tendencies for the next Runge-Kutta step
2200                IF ( runge_step == 1 )  THEN
2201                   tsa_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
2202                ELSEIF ( runge_step == 2 )  THEN
[1337]2203                   tsa_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + 5.3125_wp * tsa_m(k,j,i)
[1015]2204                ENDIF
2205             ENDDO
2206          ENDDO
2207       ENDDO
2208
2209       CALL cpu_log( log_point(37), 'sa-equation', 'stop' )
2210
2211!
2212!--    Calculate density by the equation of state for seawater
2213       CALL cpu_log( log_point(38), 'eqns-seawater', 'start' )
2214       CALL eqn_state_seawater
2215       CALL cpu_log( log_point(38), 'eqns-seawater', 'stop' )
2216
2217    ENDIF
2218
2219!
2220!-- If required, compute prognostic equation for total water content / scalar
2221    IF ( humidity  .OR.  passive_scalar )  THEN
2222
2223       CALL cpu_log( log_point(29), 'q/s-equation', 'start' )
2224
2225!
2226!--    Scalar/q-tendency terms with communication
2227       sbt = tsc(2)
2228       IF ( scalar_advec == 'bc-scheme' )  THEN
2229
2230          IF ( timestep_scheme(1:5) /= 'runge' )  THEN
2231!
2232!--          Bott-Chlond scheme always uses Euler time step. Thus:
[1337]2233             sbt = 1.0_wp
[1015]2234          ENDIF
[1337]2235          tend = 0.0_wp
[1015]2236          CALL advec_s_bc( q, 'q' )
2237
2238       ENDIF
2239
2240!
2241!--    Scalar/q-tendency terms with no communication
2242       IF ( scalar_advec /= 'bc-scheme' )  THEN
[1337]2243          tend = 0.0_wp
[1015]2244          IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
2245             IF ( ws_scheme_sca )  THEN
2246                CALL advec_s_ws( q, 'q' )
2247             ELSE
2248                CALL advec_s_pw( q )
2249             ENDIF
2250          ELSE
2251             CALL advec_s_up( q )
2252          ENDIF
2253       ENDIF
2254
2255       CALL diffusion_s( q, qsws, qswst, wall_qflux )
2256
2257!
2258!--    If required compute decrease of total water content due to
2259!--    precipitation
[1361]2260       IF ( cloud_physics  .AND.  icloud_scheme == 1  .AND.  precipitation )  THEN
[1015]2261          CALL calc_precipitation
2262       ENDIF
2263
2264!
2265!--    Sink or source of scalar concentration due to canopy elements
2266       IF ( plant_canopy ) CALL plant_canopy_model( 5 )
2267
2268!
[1365]2269!--    Large scale advection
2270       IF ( large_scale_forcing )  THEN
2271          CALL ls_advec( simulated_time, 'q' )
2272       ENDIF
2273
2274!
[1380]2275!--    Nudging
2276       IF ( nudging )  CALL nudge( simulated_time, 'q' ) 
2277
2278!
[1015]2279!--    If required compute influence of large-scale subsidence/ascent
[1365]2280       IF ( large_scale_subsidence  .AND.                                      &
2281            .NOT. use_subsidence_tendencies )  THEN
2282         CALL subsidence( tend, q, q_init, 3 )
[1015]2283       ENDIF
2284
2285       CALL user_actions( 'q-tendency' )
2286
2287!
2288!--    Prognostic equation for total water content / scalar
[1128]2289       DO  i = i_left, i_right
2290          DO  j = j_south, j_north
[1015]2291             DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
2292                q_p(k,j,i) = q(k,j,i) + dt_3d * ( sbt * tend(k,j,i) +          &
2293                                                  tsc(3) * tq_m(k,j,i) )       &
2294                                      - tsc(5) * rdf_sc(k) *                   &
2295                                        ( q(k,j,i) - q_init(k) )
[1337]2296                IF ( q_p(k,j,i) < 0.0_wp )  q_p(k,j,i) = 0.1_wp * q(k,j,i)
[1015]2297!
2298!--             Tendencies for the next Runge-Kutta step
2299                IF ( runge_step == 1 )  THEN
2300                   tq_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
2301                ELSEIF ( runge_step == 2 )  THEN
[1337]2302                   tq_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + 5.3125_wp * tq_m(k,j,i)
[1015]2303                ENDIF
2304             ENDDO
2305          ENDDO
2306       ENDDO
2307
2308       CALL cpu_log( log_point(29), 'q/s-equation', 'stop' )
2309
[1361]2310!
2311!--    If required, calculate prognostic equations for rain water content
2312!--    and rain drop concentration
2313       IF ( cloud_physics  .AND.  icloud_scheme == 0  .AND.  precipitation )  THEN
2314
2315          CALL cpu_log( log_point(52), 'qr-equation', 'start' )
2316!
2317!--       qr-tendency terms with communication
2318          sbt = tsc(2)
2319          IF ( scalar_advec == 'bc-scheme' )  THEN
2320
2321             IF ( timestep_scheme(1:5) /= 'runge' )  THEN
2322!
2323!--             Bott-Chlond scheme always uses Euler time step. Thus:
2324                sbt = 1.0_wp
2325             ENDIF
2326             tend = 0.0_wp
2327             CALL advec_s_bc( qr, 'qr' )
2328
2329          ENDIF
2330
2331!
2332!--       qr-tendency terms with no communication
2333          IF ( scalar_advec /= 'bc-scheme' )  THEN
2334             tend = 0.0_wp
2335             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
2336                IF ( ws_scheme_sca )  THEN
2337                   CALL advec_s_ws( qr, 'qr' )
2338                ELSE
2339                   CALL advec_s_pw( qr )
2340                ENDIF
2341             ELSE
2342                CALL advec_s_up( qr )
2343             ENDIF
2344          ENDIF
2345
2346          CALL diffusion_s( qr, qrsws, qrswst, wall_qrflux )
2347
2348          CALL user_actions( 'qr-tendency' )
2349
2350!
2351!--       Prognostic equation for rain water content
2352          DO  i = i_left, i_right
2353             DO  j = j_south, j_north
2354                DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
2355                   qr_p(k,j,i) = qr(k,j,i) + dt_3d * ( sbt * tend(k,j,i) +     &
2356                                                       tsc(3) * tqr_m(k,j,i) ) &
2357                                           - tsc(5) * rdf_sc(k) * qr(k,j,i)
2358                   IF ( qr_p(k,j,i) < 0.0_wp )  qr_p(k,j,i) = 0.0_wp
2359!
2360!--                Tendencies for the next Runge-Kutta step
2361                   IF ( runge_step == 1 )  THEN
2362                      tqr_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
2363                   ELSEIF ( runge_step == 2 )  THEN
2364                      tqr_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + 5.3125_wp *    &
2365                                                                tqr_m(k,j,i)
2366                   ENDIF
2367                ENDDO
2368             ENDDO
2369          ENDDO
2370
2371          CALL cpu_log( log_point(52), 'qr-equation', 'stop' )
2372          CALL cpu_log( log_point(53), 'nr-equation', 'start' )
2373
2374!
2375!--       nr-tendency terms with communication
2376          sbt = tsc(2)
2377          IF ( scalar_advec == 'bc-scheme' )  THEN
2378
2379             IF ( timestep_scheme(1:5) /= 'runge' )  THEN
2380!
2381!--             Bott-Chlond scheme always uses Euler time step. Thus:
2382                sbt = 1.0_wp
2383             ENDIF
2384             tend = 0.0_wp
2385             CALL advec_s_bc( nr, 'nr' )
2386
2387          ENDIF
2388
2389!
2390!--       nr-tendency terms with no communication
2391          IF ( scalar_advec /= 'bc-scheme' )  THEN
2392             tend = 0.0_wp
2393             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
2394                IF ( ws_scheme_sca )  THEN
2395                   CALL advec_s_ws( nr, 'nr' )
2396                ELSE
2397                   CALL advec_s_pw( nr )
2398                ENDIF
2399             ELSE
2400                CALL advec_s_up( nr )
2401             ENDIF
2402          ENDIF
2403
2404          CALL diffusion_s( nr, nrsws, nrswst, wall_nrflux )
2405
2406          CALL user_actions( 'nr-tendency' )
2407
2408!
2409!--       Prognostic equation for rain drop concentration
2410          DO  i = i_left, i_right
2411             DO  j = j_south, j_north
2412                DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
2413                   nr_p(k,j,i) = nr(k,j,i) + dt_3d * ( sbt * tend(k,j,i) +     &
2414                                                       tsc(3) * tnr_m(k,j,i) ) &
2415                                           - tsc(5) * rdf_sc(k) * nr(k,j,i)
2416                   IF ( nr_p(k,j,i) < 0.0_wp )  nr_p(k,j,i) = 0.0_wp
2417!
2418!--                Tendencies for the next Runge-Kutta step
2419                   IF ( runge_step == 1 )  THEN
2420                      tnr_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
2421                   ELSEIF ( runge_step == 2 )  THEN
2422                      tnr_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + 5.3125_wp *    &
2423                                                                tnr_m(k,j,i)
2424                   ENDIF
2425                ENDDO
2426             ENDDO
2427          ENDDO
2428
2429          CALL cpu_log( log_point(53), 'nr-equation', 'stop' )
2430
2431       ENDIF
2432
[1015]2433    ENDIF
2434
2435!
2436!-- If required, compute prognostic equation for turbulent kinetic
2437!-- energy (TKE)
2438    IF ( .NOT. constant_diffusion )  THEN
2439
2440       CALL cpu_log( log_point(16), 'tke-equation', 'start' )
2441
2442       sbt = tsc(2)
2443       IF ( .NOT. use_upstream_for_tke )  THEN
2444          IF ( scalar_advec == 'bc-scheme' )  THEN
2445
2446             IF ( timestep_scheme(1:5) /= 'runge' )  THEN
2447!
2448!--             Bott-Chlond scheme always uses Euler time step. Thus:
[1337]2449                sbt = 1.0_wp
[1015]2450             ENDIF
[1337]2451             tend = 0.0_wp
[1015]2452             CALL advec_s_bc( e, 'e' )
2453
2454          ENDIF
2455       ENDIF
2456
2457!
2458!--    TKE-tendency terms with no communication
2459       IF ( scalar_advec /= 'bc-scheme'  .OR.  use_upstream_for_tke )  THEN
2460          IF ( use_upstream_for_tke )  THEN
[1337]2461             tend = 0.0_wp
[1015]2462             CALL advec_s_up( e )
2463          ELSE
2464             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
2465                IF ( ws_scheme_sca )  THEN
2466                   CALL advec_s_ws_acc( e, 'e' )
2467                ELSE
[1337]2468                   tend = 0.0_wp    ! to be removed later??
[1015]2469                   CALL advec_s_pw( e )
2470                ENDIF
2471             ELSE
[1337]2472                tend = 0.0_wp    ! to be removed later??
[1015]2473                CALL advec_s_up( e )
2474             ENDIF
2475          ENDIF
2476       ENDIF
2477
2478       IF ( .NOT. humidity )  THEN
2479          IF ( ocean )  THEN
2480             CALL diffusion_e( prho, prho_reference )
2481          ELSE
2482             CALL diffusion_e_acc( pt, pt_reference )
2483          ENDIF
2484       ELSE
2485          CALL diffusion_e( vpt, pt_reference )
2486       ENDIF
2487
2488       CALL production_e_acc
2489
2490!
2491!--    Additional sink term for flows through plant canopies
2492       IF ( plant_canopy )  CALL plant_canopy_model( 6 )
2493       CALL user_actions( 'e-tendency' )
2494
2495!
2496!--    Prognostic equation for TKE.
2497!--    Eliminate negative TKE values, which can occur due to numerical
2498!--    reasons in the course of the integration. In such cases the old TKE
2499!--    value is reduced by 90%.
2500       !$acc kernels present( e, e_p, nzb_s_inner, tend, te_m )
[1257]2501       !$acc loop independent
[1128]2502       DO  i = i_left, i_right
[1257]2503          !$acc loop independent
[1128]2504          DO  j = j_south, j_north
[1257]2505             !$acc loop independent
[1015]2506             DO  k = 1, nzt
2507                IF ( k > nzb_s_inner(j,i) )  THEN
2508                   e_p(k,j,i) = e(k,j,i) + dt_3d * ( sbt * tend(k,j,i) +          &
2509                                                     tsc(3) * te_m(k,j,i) )
[1337]2510                   IF ( e_p(k,j,i) < 0.0_wp )  e_p(k,j,i) = 0.1_wp * e(k,j,i)
[1015]2511!
2512!--                Tendencies for the next Runge-Kutta step
2513                   IF ( runge_step == 1 )  THEN
2514                      te_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
2515                   ELSEIF ( runge_step == 2 )  THEN
[1337]2516                      te_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + 5.3125_wp * te_m(k,j,i)
[1015]2517                   ENDIF
2518                ENDIF
2519             ENDDO
2520          ENDDO
2521       ENDDO
2522       !$acc end kernels
2523
2524       CALL cpu_log( log_point(16), 'tke-equation', 'stop' )
2525
2526    ENDIF
2527
2528 END SUBROUTINE prognostic_equations_acc
2529
2530
[736]2531 END MODULE prognostic_equations_mod
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.