source: palm/trunk/SOURCE/prognostic_equations.f90 @ 1585

Last change on this file since 1585 was 1585, checked in by maronga, 6 years ago

Added support for RRTMG radiation code

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 84.7 KB
Line 
1 MODULE prognostic_equations_mod
2
3!--------------------------------------------------------------------------------!
4! This file is part of PALM.
5!
6! PALM is free software: you can redistribute it and/or modify it under the terms
7! of the GNU General Public License as published by the Free Software Foundation,
8! either version 3 of the License, or (at your option) any later version.
9!
10! PALM is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT ANY
11! WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR
12! A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License for more details.
13!
14! You should have received a copy of the GNU General Public License along with
15! PALM. If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
16!
17! Copyright 1997-2014 Leibniz Universitaet Hannover
18!--------------------------------------------------------------------------------!
19!
20! Current revisions:
21! ------------------
22! Added call for temperature tendency calculation due to radiative flux divergence
23!
24! Former revisions:
25! -----------------
26! $Id: prognostic_equations.f90 1585 2015-04-30 07:05:52Z maronga $
27!
28! 1517 2015-01-07 19:12:25Z hoffmann
29! advec_s_bc_mod addded, since advec_s_bc is now a module
30!
31! 1496 2014-12-02 17:25:50Z maronga
32! Renamed "radiation" -> "cloud_top_radiation"
33!
34! 1484 2014-10-21 10:53:05Z kanani
35! Changes due to new module structure of the plant canopy model:
36!   parameters cthf and plant_canopy moved to module plant_canopy_model_mod.
37! Removed double-listing of use_upstream_for_tke in ONLY-list of module
38! control_parameters
39!
40! 1409 2014-05-23 12:11:32Z suehring
41! Bugfix: i_omp_start changed for advec_u_ws at left inflow and outflow boundary.
42! This ensures that left-hand side fluxes are also calculated for nxl in that
43! case, even though the solution at nxl is overwritten in boundary_conds()
44!
45! 1398 2014-05-07 11:15:00Z heinze
46! Rayleigh-damping for horizontal velocity components changed: instead of damping
47! against ug and vg, damping against u_init and v_init is used to allow for a
48! homogenized treatment in case of nudging
49!
50! 1380 2014-04-28 12:40:45Z heinze
51! Change order of calls for scalar prognostic quantities:
52! ls_advec -> nudging -> subsidence since initial profiles
53!
54! 1374 2014-04-25 12:55:07Z raasch
55! missing variables added to ONLY lists
56!
57! 1365 2014-04-22 15:03:56Z boeske
58! Calls of ls_advec for large scale advection added,
59! subroutine subsidence is only called if use_subsidence_tendencies = .F.,
60! new argument ls_index added to the calls of subsidence
61! +ls_index
62!
63! 1361 2014-04-16 15:17:48Z hoffmann
64! Two-moment microphysics moved to the start of prognostic equations. This makes
65! the 3d arrays for tend_q, tend_qr, tend_pt and tend_pt redundant.
66! Additionally, it is allowed to call the microphysics just once during the time
67! step (not at each sub-time step).
68!
69! Two-moment cloud physics added for vector and accelerator optimization.
70!
71! 1353 2014-04-08 15:21:23Z heinze
72! REAL constants provided with KIND-attribute
73!
74! 1337 2014-03-25 15:11:48Z heinze
75! Bugfix: REAL constants provided with KIND-attribute
76!
77! 1332 2014-03-25 11:59:43Z suehring
78! Bugfix: call advec_ws or advec_pw for TKE only if NOT use_upstream_for_tke
79!
80! 1330 2014-03-24 17:29:32Z suehring
81! In case of SGS-particle velocity advection of TKE is also allowed with
82! dissipative 5th-order scheme.
83!
84! 1320 2014-03-20 08:40:49Z raasch
85! ONLY-attribute added to USE-statements,
86! kind-parameters added to all INTEGER and REAL declaration statements,
87! kinds are defined in new module kinds,
88! old module precision_kind is removed,
89! revision history before 2012 removed,
90! comment fields (!:) to be used for variable explanations added to
91! all variable declaration statements
92!
93! 1318 2014-03-17 13:35:16Z raasch
94! module interfaces removed
95!
96! 1257 2013-11-08 15:18:40Z raasch
97! openacc loop vector clauses removed, independent clauses added
98!
99! 1246 2013-11-01 08:59:45Z heinze
100! enable nudging also for accelerator version
101!
102! 1241 2013-10-30 11:36:58Z heinze
103! usage of nudging enabled (so far not implemented for accelerator version)
104!
105! 1179 2013-06-14 05:57:58Z raasch
106! two arguments removed from routine buoyancy, ref_state updated on device
107!
108! 1128 2013-04-12 06:19:32Z raasch
109! those parts requiring global communication moved to time_integration,
110! loop index bounds in accelerator version replaced by i_left, i_right, j_south,
111! j_north
112!
113! 1115 2013-03-26 18:16:16Z hoffmann
114! optimized cloud physics: calculation of microphysical tendencies transfered
115! to microphysics.f90; qr and nr are only calculated if precipitation is required
116!
117! 1111 2013-03-08 23:54:10Z raasch
118! update directives for prognostic quantities removed
119!
120! 1106 2013-03-04 05:31:38Z raasch
121! small changes in code formatting
122!
123! 1092 2013-02-02 11:24:22Z raasch
124! unused variables removed
125!
126! 1053 2012-11-13 17:11:03Z hoffmann
127! implementation of two new prognostic equations for rain drop concentration (nr)
128! and rain water content (qr)
129!
130! currently, only available for cache loop optimization
131!
132! 1036 2012-10-22 13:43:42Z raasch
133! code put under GPL (PALM 3.9)
134!
135! 1019 2012-09-28 06:46:45Z raasch
136! non-optimized version of prognostic_equations removed
137!
138! 1015 2012-09-27 09:23:24Z raasch
139! new branch prognostic_equations_acc
140! OpenACC statements added + code changes required for GPU optimization
141!
142! 1001 2012-09-13 14:08:46Z raasch
143! all actions concerning leapfrog- and upstream-spline-scheme removed
144!
145! 978 2012-08-09 08:28:32Z fricke
146! km_damp_x and km_damp_y removed in calls of diffusion_u and diffusion_v
147! add ptdf_x, ptdf_y for damping the potential temperature at the inflow
148! boundary in case of non-cyclic lateral boundaries
149! Bugfix: first thread index changes for WS-scheme at the inflow
150!
151! 940 2012-07-09 14:31:00Z raasch
152! temperature equation can be switched off
153!
154! Revision 1.1  2000/04/13 14:56:27  schroeter
155! Initial revision
156!
157!
158! Description:
159! ------------
160! Solving the prognostic equations.
161!------------------------------------------------------------------------------!
162
163    USE arrays_3d,                                                             &
164        ONLY:  diss_l_e, diss_l_nr, diss_l_pt, diss_l_q, diss_l_qr,            &
165               diss_l_sa, diss_s_e, diss_s_nr, diss_s_pt, diss_s_q,            &
166               diss_s_qr, diss_s_sa, e, e_p, flux_s_e, flux_s_nr, flux_s_pt,   &
167               flux_s_q, flux_s_qr, flux_s_sa, flux_l_e, flux_l_nr,            &
168               flux_l_pt, flux_l_q, flux_l_qr, flux_l_sa, nr, nr_p, nrsws,     &
169               nrswst, pt, ptdf_x, ptdf_y, pt_init, pt_p, prho, q, q_init,     &
170               q_p, qsws, qswst, qr, qr_p, qrsws, qrswst, rdf, rdf_sc,         &
171               ref_state, rho, sa, sa_init, sa_p, saswsb, saswst, shf, tend,   &
172               te_m, tnr_m, tpt_m, tq_m, tqr_m, tsa_m, tswst, tu_m, tv_m,      &
173               tw_m, u, ug, u_init, u_p, v, vg, vpt, v_init, v_p, w, w_p
174       
175    USE control_parameters,                                                    &
176        ONLY:  call_microphysics_at_all_substeps, cloud_physics,               &
177               cloud_top_radiation, constant_diffusion, dp_external,       &
178               dp_level_ind_b, dp_smooth_factor, dpdxy, dt_3d, humidity,       &
179               icloud_scheme, inflow_l, intermediate_timestep_count,           &
180               intermediate_timestep_count_max, large_scale_forcing,           &
181               large_scale_subsidence, neutral, nudging, ocean, outflow_l,     &
182               outflow_s, passive_scalar, precipitation,                       &
183               prho_reference, prho_reference, prho_reference, pt_reference,   &
184               pt_reference, pt_reference, scalar_advec, scalar_advec,         &
185               simulated_time, sloping_surface,                                &
186               timestep_scheme, tsc, use_subsidence_tendencies,                &
187               use_upstream_for_tke, wall_heatflux,                            &
188               wall_nrflux, wall_qflux, wall_qflux, wall_qflux, wall_qrflux,   &
189               wall_salinityflux, ws_scheme_mom, ws_scheme_sca
190
191    USE cpulog,                                                                &
192        ONLY:  cpu_log, log_point
193
194    USE eqn_state_seawater_mod,                                                &
195        ONLY:  eqn_state_seawater
196
197    USE indices,                                                               &
198        ONLY:  i_left, i_right, j_north, j_south, nxl, nxlu, nxr, nyn, nys,    &
199               nysv, nzb_s_inner, nzb_u_inner, nzb_v_inner, nzb_w_inner, nzt
200
201    USE advec_ws,                                                              &
202        ONLY:  advec_s_ws, advec_s_ws_acc, advec_u_ws, advec_u_ws_acc,         &
203               advec_v_ws, advec_v_ws_acc, advec_w_ws, advec_w_ws_acc
204
205    USE advec_s_bc_mod,                                                        &
206        ONLY:  advec_s_bc
207
208    USE advec_s_pw_mod,                                                        &
209        ONLY:  advec_s_pw
210
211    USE advec_s_up_mod,                                                        &
212        ONLY:  advec_s_up
213
214    USE advec_u_pw_mod,                                                        &
215        ONLY:  advec_u_pw
216
217    USE advec_u_up_mod,                                                        &
218        ONLY:  advec_u_up
219
220    USE advec_v_pw_mod,                                                        &
221        ONLY:  advec_v_pw
222
223    USE advec_v_up_mod,                                                        &
224        ONLY:  advec_v_up
225
226    USE advec_w_pw_mod,                                                        &
227        ONLY:  advec_w_pw
228
229    USE advec_w_up_mod,                                                        &
230        ONLY:  advec_w_up
231
232    USE buoyancy_mod,                                                          &
233        ONLY:  buoyancy, buoyancy_acc
234
235    USE calc_precipitation_mod,                                                &
236        ONLY:  calc_precipitation
237
238    USE calc_radiation_mod,                                                    &
239        ONLY:  calc_radiation
240 
241    USE coriolis_mod,                                                          &
242        ONLY:  coriolis, coriolis_acc
243
244    USE diffusion_e_mod,                                                       &
245        ONLY:  diffusion_e, diffusion_e_acc
246
247    USE diffusion_s_mod,                                                       &
248        ONLY:  diffusion_s, diffusion_s_acc
249
250    USE diffusion_u_mod,                                                       &
251        ONLY:  diffusion_u, diffusion_u_acc
252
253    USE diffusion_v_mod,                                                       &
254        ONLY:  diffusion_v, diffusion_v_acc
255
256    USE diffusion_w_mod,                                                       &
257        ONLY:  diffusion_w, diffusion_w_acc
258
259    USE impact_of_latent_heat_mod,                                             &
260        ONLY:  impact_of_latent_heat
261
262    USE kinds
263
264    USE ls_forcing_mod,                                                        &
265        ONLY:  ls_advec
266
267    USE microphysics_mod,                                                      &
268        ONLY:  microphysics_control
269
270    USE nudge_mod,                                                             &
271        ONLY:  nudge
272
273    USE plant_canopy_model_mod,                                                &
274        ONLY:  cthf, plant_canopy, plant_canopy_model
275
276    USE production_e_mod,                                                      &
277        ONLY:  production_e, production_e_acc
278
279    USE radiation_model_mod,                                                   &
280        ONLY:  radiation, radiation_scheme, radiation_tendency
281
282    USE statistics,                                                            &
283        ONLY:  hom
284
285    USE subsidence_mod,                                                        &
286        ONLY:  subsidence
287
288    USE user_actions_mod,                                                      &
289        ONLY:  user_actions
290
291
292    PRIVATE
293    PUBLIC prognostic_equations_cache, prognostic_equations_vector, &
294           prognostic_equations_acc
295
296    INTERFACE prognostic_equations_cache
297       MODULE PROCEDURE prognostic_equations_cache
298    END INTERFACE prognostic_equations_cache
299
300    INTERFACE prognostic_equations_vector
301       MODULE PROCEDURE prognostic_equations_vector
302    END INTERFACE prognostic_equations_vector
303
304    INTERFACE prognostic_equations_acc
305       MODULE PROCEDURE prognostic_equations_acc
306    END INTERFACE prognostic_equations_acc
307
308
309 CONTAINS
310
311
312 SUBROUTINE prognostic_equations_cache
313
314!------------------------------------------------------------------------------!
315! Version with one optimized loop over all equations. It is only allowed to
316! be called for the Wicker and Skamarock or Piascek-Williams advection scheme.
317!
318! Here the calls of most subroutines are embedded in two DO loops over i and j,
319! so communication between CPUs is not allowed (does not make sense) within
320! these loops.
321!
322! (Optimized to avoid cache missings, i.e. for Power4/5-architectures.)
323!------------------------------------------------------------------------------!
324
325    IMPLICIT NONE
326
327    INTEGER(iwp) ::  i                   !:
328    INTEGER(iwp) ::  i_omp_start         !:
329    INTEGER(iwp) ::  j                   !:
330    INTEGER(iwp) ::  k                   !:
331    INTEGER(iwp) ::  omp_get_thread_num  !:
332    INTEGER(iwp) ::  tn = 0              !:
333   
334    LOGICAL      ::  loop_start          !:
335
336
337!
338!-- Time measurement can only be performed for the whole set of equations
339    CALL cpu_log( log_point(32), 'all progn.equations', 'start' )
340
341!
342!-- Loop over all prognostic equations
343!$OMP PARALLEL private (i,i_omp_start,j,k,loop_start,tn)
344
345!$  tn = omp_get_thread_num()
346    loop_start = .TRUE.
347!$OMP DO
348    DO  i = nxl, nxr
349
350!
351!--    Store the first loop index. It differs for each thread and is required
352!--    later in advec_ws
353       IF ( loop_start )  THEN
354          loop_start  = .FALSE.
355          i_omp_start = i
356       ENDIF
357
358       DO  j = nys, nyn
359!
360!--       If required, calculate cloud microphysical impacts (two-moment scheme)
361          IF ( cloud_physics  .AND.  icloud_scheme == 0  .AND.                 &
362               ( intermediate_timestep_count == 1  .OR.                        &
363                 call_microphysics_at_all_substeps )                           &
364             )  THEN
365             CALL microphysics_control( i, j )
366          ENDIF
367!
368!--       Tendency terms for u-velocity component
369          IF ( .NOT. outflow_l  .OR.  i > nxl )  THEN
370
371             tend(:,j,i) = 0.0_wp
372             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
373                IF ( ws_scheme_mom )  THEN
374                   CALL advec_u_ws( i, j, i_omp_start, tn )
375                ELSE
376                   CALL advec_u_pw( i, j )
377                ENDIF
378             ELSE
379                CALL advec_u_up( i, j )
380             ENDIF
381             CALL diffusion_u( i, j )
382             CALL coriolis( i, j, 1 )
383             IF ( sloping_surface  .AND.  .NOT. neutral )  THEN
384                CALL buoyancy( i, j, pt, 1 )
385             ENDIF
386
387!
388!--          Drag by plant canopy
389             IF ( plant_canopy )  CALL plant_canopy_model( i, j, 1 )
390
391!
392!--          External pressure gradient
393             IF ( dp_external )  THEN
394                DO  k = dp_level_ind_b+1, nzt
395                   tend(k,j,i) = tend(k,j,i) - dpdxy(1) * dp_smooth_factor(k)
396                ENDDO
397             ENDIF
398
399!
400!--          Nudging
401             IF ( nudging )  CALL nudge( i, j, simulated_time, 'u' ) 
402
403             CALL user_actions( i, j, 'u-tendency' )
404!
405!--          Prognostic equation for u-velocity component
406             DO  k = nzb_u_inner(j,i)+1, nzt
407                u_p(k,j,i) = u(k,j,i) + dt_3d * ( tsc(2) * tend(k,j,i) +       &
408                                                  tsc(3) * tu_m(k,j,i) )       &
409                                      - tsc(5) * rdf(k) * ( u(k,j,i) - u_init(k) )
410             ENDDO
411
412!
413!--          Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
414             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
415                IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
416                   DO  k = nzb_u_inner(j,i)+1, nzt
417                      tu_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
418                   ENDDO
419                ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
420                         intermediate_timestep_count_max )  THEN
421                   DO  k = nzb_u_inner(j,i)+1, nzt
422                      tu_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + 5.3125_wp * tu_m(k,j,i)
423                   ENDDO
424                ENDIF
425             ENDIF
426
427          ENDIF
428
429!
430!--       Tendency terms for v-velocity component
431          IF ( .NOT. outflow_s  .OR.  j > nys )  THEN
432
433             tend(:,j,i) = 0.0_wp
434             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
435                IF ( ws_scheme_mom )  THEN
436                    CALL advec_v_ws( i, j, i_omp_start, tn )
437                ELSE
438                    CALL advec_v_pw( i, j )
439                ENDIF
440             ELSE
441                CALL advec_v_up( i, j )
442             ENDIF
443             CALL diffusion_v( i, j )
444             CALL coriolis( i, j, 2 )
445
446!
447!--          Drag by plant canopy
448             IF ( plant_canopy )  CALL plant_canopy_model( i, j, 2 )       
449
450!
451!--          External pressure gradient
452             IF ( dp_external )  THEN
453                DO  k = dp_level_ind_b+1, nzt
454                   tend(k,j,i) = tend(k,j,i) - dpdxy(2) * dp_smooth_factor(k)
455                ENDDO
456             ENDIF
457
458!
459!--          Nudging
460             IF ( nudging )  CALL nudge( i, j, simulated_time, 'v' ) 
461
462             CALL user_actions( i, j, 'v-tendency' )
463!
464!--          Prognostic equation for v-velocity component
465             DO  k = nzb_v_inner(j,i)+1, nzt
466                v_p(k,j,i) = v(k,j,i) + dt_3d * ( tsc(2) * tend(k,j,i) +       &
467                                                  tsc(3) * tv_m(k,j,i) )       &
468                                      - tsc(5) * rdf(k) * ( v(k,j,i) - v_init(k) )
469             ENDDO
470
471!
472!--          Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
473             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
474                IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
475                   DO  k = nzb_v_inner(j,i)+1, nzt
476                      tv_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
477                   ENDDO
478                ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
479                         intermediate_timestep_count_max )  THEN
480                   DO  k = nzb_v_inner(j,i)+1, nzt
481                      tv_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + 5.3125_wp * tv_m(k,j,i)
482                   ENDDO
483                ENDIF
484             ENDIF
485
486          ENDIF
487
488!
489!--       Tendency terms for w-velocity component
490          tend(:,j,i) = 0.0_wp
491          IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
492             IF ( ws_scheme_mom )  THEN
493                CALL advec_w_ws( i, j, i_omp_start, tn )
494             ELSE
495                CALL advec_w_pw( i, j )
496             END IF
497          ELSE
498             CALL advec_w_up( i, j )
499          ENDIF
500          CALL diffusion_w( i, j )
501          CALL coriolis( i, j, 3 )
502
503          IF ( .NOT. neutral )  THEN
504             IF ( ocean )  THEN
505                CALL buoyancy( i, j, rho, 3 )
506             ELSE
507                IF ( .NOT. humidity )  THEN
508                   CALL buoyancy( i, j, pt, 3 )
509                ELSE
510                   CALL buoyancy( i, j, vpt, 3 )
511                ENDIF
512             ENDIF
513          ENDIF
514
515!
516!--       Drag by plant canopy
517          IF ( plant_canopy )  CALL plant_canopy_model( i, j, 3 )
518
519          CALL user_actions( i, j, 'w-tendency' )
520
521!
522!--       Prognostic equation for w-velocity component
523          DO  k = nzb_w_inner(j,i)+1, nzt-1
524             w_p(k,j,i) = w(k,j,i) + dt_3d * ( tsc(2) * tend(k,j,i) +          &
525                                               tsc(3) * tw_m(k,j,i) )          &
526                                   - tsc(5) * rdf(k) * w(k,j,i)
527          ENDDO
528
529!
530!--       Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
531          IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
532             IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
533                DO  k = nzb_w_inner(j,i)+1, nzt-1
534                   tw_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
535                ENDDO
536             ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
537                      intermediate_timestep_count_max )  THEN
538                DO  k = nzb_w_inner(j,i)+1, nzt-1
539                   tw_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + 5.3125_wp * tw_m(k,j,i)
540                ENDDO
541             ENDIF
542          ENDIF
543
544!
545!--       If required, compute prognostic equation for potential temperature
546          IF ( .NOT. neutral )  THEN
547!
548!--          Tendency terms for potential temperature
549             tend(:,j,i) = 0.0_wp
550             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
551                   IF ( ws_scheme_sca )  THEN
552                      CALL advec_s_ws( i, j, pt, 'pt', flux_s_pt, diss_s_pt, &
553                                       flux_l_pt, diss_l_pt, i_omp_start, tn )
554                   ELSE
555                      CALL advec_s_pw( i, j, pt )
556                   ENDIF
557             ELSE
558                CALL advec_s_up( i, j, pt )
559             ENDIF
560             CALL diffusion_s( i, j, pt, shf, tswst, wall_heatflux )
561
562!
563!--          If required compute heating/cooling due to long wave radiation
564!--          processes
565             IF ( cloud_top_radiation )  THEN
566                CALL calc_radiation( i, j )
567             ENDIF
568
569!
570!--          If required compute impact of latent heat due to precipitation
571             IF ( cloud_physics  .AND.  icloud_scheme == 1  .AND.              &
572                  precipitation )  THEN
573                CALL impact_of_latent_heat( i, j ) 
574             ENDIF
575
576!
577!--          Consideration of heat sources within the plant canopy
578             IF ( plant_canopy  .AND.  cthf /= 0.0_wp )  THEN
579                CALL plant_canopy_model( i, j, 4 )
580             ENDIF
581
582!
583!--          Large scale advection
584             IF ( large_scale_forcing )  THEN
585                CALL ls_advec( i, j, simulated_time, 'pt' )
586             ENDIF     
587
588!
589!--          Nudging
590             IF ( nudging )  CALL nudge( i, j, simulated_time, 'pt' ) 
591
592!
593!--          If required, compute effect of large-scale subsidence/ascent
594             IF ( large_scale_subsidence  .AND.                                &
595                  .NOT. use_subsidence_tendencies )  THEN
596                CALL subsidence( i, j, tend, pt, pt_init, 2 )
597             ENDIF
598
599!
600!--          If required, add tendency due to radiative heating/cooling
601             IF ( radiation .AND. radiation_scheme == 'rrtmg' )  THEN
602                CALL radiation_tendency ( i, j, tend )
603             ENDIF
604
605
606             CALL user_actions( i, j, 'pt-tendency' )
607
608!
609!--          Prognostic equation for potential temperature
610             DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
611                pt_p(k,j,i) = pt(k,j,i) + dt_3d * ( tsc(2) * tend(k,j,i) +     &
612                                                    tsc(3) * tpt_m(k,j,i) )    &
613                                        - tsc(5) * ( pt(k,j,i) - pt_init(k) ) *&
614                                          ( rdf_sc(k) + ptdf_x(i) + ptdf_y(j) )
615             ENDDO
616
617!
618!--          Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
619             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
620                IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
621                   DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
622                      tpt_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
623                   ENDDO
624                ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
625                         intermediate_timestep_count_max )  THEN
626                   DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
627                      tpt_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + &
628                                      5.3125_wp * tpt_m(k,j,i)
629                   ENDDO
630                ENDIF
631             ENDIF
632
633          ENDIF
634
635!
636!--       If required, compute prognostic equation for salinity
637          IF ( ocean )  THEN
638
639!
640!--          Tendency-terms for salinity
641             tend(:,j,i) = 0.0_wp
642             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' ) &
643             THEN
644                IF ( ws_scheme_sca )  THEN
645                    CALL advec_s_ws( i, j, sa, 'sa', flux_s_sa,  &
646                                diss_s_sa, flux_l_sa, diss_l_sa, i_omp_start, tn  )
647                ELSE
648                    CALL advec_s_pw( i, j, sa )
649                ENDIF
650             ELSE
651                CALL advec_s_up( i, j, sa )
652             ENDIF
653             CALL diffusion_s( i, j, sa, saswsb, saswst, wall_salinityflux )
654
655             CALL user_actions( i, j, 'sa-tendency' )
656
657!
658!--          Prognostic equation for salinity
659             DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
660                sa_p(k,j,i) = sa(k,j,i) + dt_3d * ( tsc(2) * tend(k,j,i) +     &
661                                                    tsc(3) * tsa_m(k,j,i) )    &
662                                        - tsc(5) * rdf_sc(k) *                 &
663                                          ( sa(k,j,i) - sa_init(k) )
664                IF ( sa_p(k,j,i) < 0.0_wp )  sa_p(k,j,i) = 0.1_wp * sa(k,j,i)
665             ENDDO
666
667!
668!--          Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
669             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
670                IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
671                   DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
672                      tsa_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
673                   ENDDO
674                ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
675                         intermediate_timestep_count_max )  THEN
676                   DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
677                      tsa_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + &
678                                      5.3125_wp * tsa_m(k,j,i)
679                   ENDDO
680                ENDIF
681             ENDIF
682
683!
684!--          Calculate density by the equation of state for seawater
685             CALL eqn_state_seawater( i, j )
686
687          ENDIF
688
689!
690!--       If required, compute prognostic equation for total water content /
691!--       scalar
692          IF ( humidity  .OR.  passive_scalar )  THEN
693
694!
695!--          Tendency-terms for total water content / scalar
696             tend(:,j,i) = 0.0_wp
697             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' ) &
698             THEN
699                IF ( ws_scheme_sca )  THEN
700                   CALL advec_s_ws( i, j, q, 'q', flux_s_q, & 
701                                diss_s_q, flux_l_q, diss_l_q, i_omp_start, tn )
702                ELSE
703                   CALL advec_s_pw( i, j, q )
704                ENDIF
705             ELSE
706                CALL advec_s_up( i, j, q )
707             ENDIF
708             CALL diffusion_s( i, j, q, qsws, qswst, wall_qflux )
709     
710!
711!--          If required compute decrease of total water content due to
712!--          precipitation
713             IF ( cloud_physics  .AND.  icloud_scheme == 1  .AND.              &
714                  precipitation )  THEN
715                CALL calc_precipitation( i, j )             
716             ENDIF
717!
718!--          Sink or source of scalar concentration due to canopy elements
719             IF ( plant_canopy )  CALL plant_canopy_model( i, j, 5 )
720
721!
722!--          Large scale advection
723             IF ( large_scale_forcing )  THEN
724                CALL ls_advec( i, j, simulated_time, 'q' )
725             ENDIF
726
727!
728!--          Nudging
729             IF ( nudging )  CALL nudge( i, j, simulated_time, 'q' ) 
730
731!
732!--          If required compute influence of large-scale subsidence/ascent
733             IF ( large_scale_subsidence  .AND.                                &
734                  .NOT. use_subsidence_tendencies )  THEN
735                CALL subsidence( i, j, tend, q, q_init, 3 )
736             ENDIF
737
738             CALL user_actions( i, j, 'q-tendency' )
739
740!
741!--          Prognostic equation for total water content / scalar
742             DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
743                q_p(k,j,i) = q(k,j,i) + dt_3d * ( tsc(2) * tend(k,j,i) +       &
744                                                  tsc(3) * tq_m(k,j,i) )       &
745                                      - tsc(5) * rdf_sc(k) *                   &
746                                        ( q(k,j,i) - q_init(k) )
747                IF ( q_p(k,j,i) < 0.0_wp )  q_p(k,j,i) = 0.1_wp * q(k,j,i)
748             ENDDO
749
750!
751!--          Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
752             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
753                IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
754                   DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
755                      tq_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
756                   ENDDO
757                ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
758                         intermediate_timestep_count_max )  THEN
759                   DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
760                      tq_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + &
761                                     5.3125_wp * tq_m(k,j,i)
762                   ENDDO
763                ENDIF
764             ENDIF
765
766!
767!--          If required, calculate prognostic equations for rain water content
768!--          and rain drop concentration
769             IF ( cloud_physics  .AND.  icloud_scheme == 0  .AND.              &
770                  precipitation )  THEN
771!
772!--             Calculate prognostic equation for rain water content
773                tend(:,j,i) = 0.0_wp
774                IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' ) &
775                THEN
776                   IF ( ws_scheme_sca )  THEN
777                      CALL advec_s_ws( i, j, qr, 'qr', flux_s_qr,       & 
778                                       diss_s_qr, flux_l_qr, diss_l_qr, &
779                                       i_omp_start, tn )
780                   ELSE
781                      CALL advec_s_pw( i, j, qr )
782                   ENDIF
783                ELSE
784                   CALL advec_s_up( i, j, qr )
785                ENDIF
786                CALL diffusion_s( i, j, qr, qrsws, qrswst, wall_qrflux )
787
788                CALL user_actions( i, j, 'qr-tendency' )
789!
790!--             Prognostic equation for rain water content
791                DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
792                   qr_p(k,j,i) = qr(k,j,i) + dt_3d * ( tsc(2) * tend(k,j,i) +  &
793                                                       tsc(3) * tqr_m(k,j,i) ) &
794                                           - tsc(5) * rdf_sc(k) * qr(k,j,i)
795                   IF ( qr_p(k,j,i) < 0.0_wp )  qr_p(k,j,i) = 0.0_wp
796                ENDDO
797!
798!--             Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
799                IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
800                   IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
801                      DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
802                         tqr_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
803                      ENDDO
804                   ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
805                            intermediate_timestep_count_max )  THEN
806                      DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
807                         tqr_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + &
808                                        5.3125_wp * tqr_m(k,j,i)
809                      ENDDO
810                   ENDIF
811                ENDIF
812
813!
814!--             Calculate prognostic equation for rain drop concentration.
815                tend(:,j,i) = 0.0_wp
816                IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
817                   IF ( ws_scheme_sca )  THEN
818                      CALL advec_s_ws( i, j, nr, 'nr', flux_s_nr,    & 
819                                    diss_s_nr, flux_l_nr, diss_l_nr, &
820                                    i_omp_start, tn )
821                   ELSE
822                      CALL advec_s_pw( i, j, nr )
823                   ENDIF
824                ELSE
825                   CALL advec_s_up( i, j, nr )
826                ENDIF
827                CALL diffusion_s( i, j, nr, nrsws, nrswst, wall_nrflux )
828
829                CALL user_actions( i, j, 'nr-tendency' )
830!
831!--             Prognostic equation for rain drop concentration
832                DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
833                   nr_p(k,j,i) = nr(k,j,i) + dt_3d * ( tsc(2) * tend(k,j,i) +  &
834                                                       tsc(3) * tnr_m(k,j,i) ) &
835                                           - tsc(5) * rdf_sc(k) * nr(k,j,i)
836                   IF ( nr_p(k,j,i) < 0.0_wp )  nr_p(k,j,i) = 0.0_wp
837                ENDDO
838!
839!--             Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
840                IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
841                   IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
842                      DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
843                         tnr_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
844                      ENDDO
845                   ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
846                            intermediate_timestep_count_max )  THEN
847                      DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
848                         tnr_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + &
849                                        5.3125_wp * tnr_m(k,j,i)
850                      ENDDO
851                   ENDIF
852                ENDIF
853
854             ENDIF
855
856          ENDIF
857
858!
859!--       If required, compute prognostic equation for turbulent kinetic
860!--       energy (TKE)
861          IF ( .NOT. constant_diffusion )  THEN
862
863!
864!--          Tendency-terms for TKE
865             tend(:,j,i) = 0.0_wp
866             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge'  &
867                 .AND.  .NOT. use_upstream_for_tke )  THEN
868                 IF ( ws_scheme_sca )  THEN
869                     CALL advec_s_ws( i, j, e, 'e', flux_s_e, diss_s_e, &
870                                      flux_l_e, diss_l_e , i_omp_start, tn )
871                 ELSE
872                     CALL advec_s_pw( i, j, e )
873                 ENDIF
874             ELSE
875                CALL advec_s_up( i, j, e )
876             ENDIF
877             IF ( .NOT. humidity )  THEN
878                IF ( ocean )  THEN
879                   CALL diffusion_e( i, j, prho, prho_reference )
880                ELSE
881                   CALL diffusion_e( i, j, pt, pt_reference )
882                ENDIF
883             ELSE
884                CALL diffusion_e( i, j, vpt, pt_reference )
885             ENDIF
886             CALL production_e( i, j )
887
888!
889!--          Additional sink term for flows through plant canopies
890             IF ( plant_canopy )  CALL plant_canopy_model( i, j, 6 ) 
891
892             CALL user_actions( i, j, 'e-tendency' )
893
894!
895!--          Prognostic equation for TKE.
896!--          Eliminate negative TKE values, which can occur due to numerical
897!--          reasons in the course of the integration. In such cases the old
898!--          TKE value is reduced by 90%.
899             DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
900                e_p(k,j,i) = e(k,j,i) + dt_3d * ( tsc(2) * tend(k,j,i) +       &
901                                                  tsc(3) * te_m(k,j,i) )
902                IF ( e_p(k,j,i) < 0.0_wp )  e_p(k,j,i) = 0.1_wp * e(k,j,i)
903             ENDDO
904
905!
906!--          Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
907             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
908                IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
909                   DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
910                      te_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
911                   ENDDO
912                ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
913                         intermediate_timestep_count_max )  THEN
914                   DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
915                      te_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + &
916                                     5.3125_wp * te_m(k,j,i)
917                   ENDDO
918                ENDIF
919             ENDIF
920
921          ENDIF   ! TKE equation
922
923       ENDDO
924    ENDDO
925!$OMP END PARALLEL
926
927    CALL cpu_log( log_point(32), 'all progn.equations', 'stop' )
928
929
930 END SUBROUTINE prognostic_equations_cache
931
932
933 SUBROUTINE prognostic_equations_vector
934
935!------------------------------------------------------------------------------!
936! Version for vector machines
937!------------------------------------------------------------------------------!
938
939    IMPLICIT NONE
940
941    INTEGER(iwp) ::  i    !:
942    INTEGER(iwp) ::  j    !:
943    INTEGER(iwp) ::  k    !:
944
945    REAL(wp)     ::  sbt  !:
946
947
948!
949!-- If required, calculate cloud microphysical impacts (two-moment scheme)
950    IF ( cloud_physics  .AND.  icloud_scheme == 0  .AND.                       &
951         ( intermediate_timestep_count == 1  .OR.                              &
952           call_microphysics_at_all_substeps )                                 &
953       )  THEN
954       CALL cpu_log( log_point(51), 'microphysics', 'start' )
955       CALL microphysics_control
956       CALL cpu_log( log_point(51), 'microphysics', 'stop' )
957    ENDIF
958
959!
960!-- u-velocity component
961    CALL cpu_log( log_point(5), 'u-equation', 'start' )
962
963    tend = 0.0_wp
964    IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
965       IF ( ws_scheme_mom )  THEN
966          CALL advec_u_ws
967       ELSE
968          CALL advec_u_pw
969       ENDIF
970    ELSE
971       CALL advec_u_up
972    ENDIF
973    CALL diffusion_u
974    CALL coriolis( 1 )
975    IF ( sloping_surface  .AND.  .NOT. neutral )  THEN
976       CALL buoyancy( pt, 1 )
977    ENDIF
978
979!
980!-- Drag by plant canopy
981    IF ( plant_canopy )  CALL plant_canopy_model( 1 )
982
983!
984!-- External pressure gradient
985    IF ( dp_external )  THEN
986       DO  i = nxlu, nxr
987          DO  j = nys, nyn
988             DO  k = dp_level_ind_b+1, nzt
989                tend(k,j,i) = tend(k,j,i) - dpdxy(1) * dp_smooth_factor(k)
990             ENDDO
991          ENDDO
992       ENDDO
993    ENDIF
994
995!
996!-- Nudging
997    IF ( nudging )  CALL nudge( simulated_time, 'u' ) 
998
999    CALL user_actions( 'u-tendency' )
1000
1001!
1002!-- Prognostic equation for u-velocity component
1003    DO  i = nxlu, nxr
1004       DO  j = nys, nyn
1005          DO  k = nzb_u_inner(j,i)+1, nzt
1006             u_p(k,j,i) = u(k,j,i) + dt_3d * ( tsc(2) * tend(k,j,i) +          &
1007                                               tsc(3) * tu_m(k,j,i) )          &
1008                                   - tsc(5) * rdf(k) * ( u(k,j,i) - u_init(k) )
1009          ENDDO
1010       ENDDO
1011    ENDDO
1012
1013!
1014!-- Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
1015    IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
1016       IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
1017          DO  i = nxlu, nxr
1018             DO  j = nys, nyn
1019                DO  k = nzb_u_inner(j,i)+1, nzt
1020                   tu_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
1021                ENDDO
1022             ENDDO
1023          ENDDO
1024       ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
1025                intermediate_timestep_count_max )  THEN
1026          DO  i = nxlu, nxr
1027             DO  j = nys, nyn
1028                DO  k = nzb_u_inner(j,i)+1, nzt
1029                   tu_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + 5.3125_wp * tu_m(k,j,i)
1030                ENDDO
1031             ENDDO
1032          ENDDO
1033       ENDIF
1034    ENDIF
1035
1036    CALL cpu_log( log_point(5), 'u-equation', 'stop' )
1037
1038!
1039!-- v-velocity component
1040    CALL cpu_log( log_point(6), 'v-equation', 'start' )
1041
1042    tend = 0.0_wp
1043    IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
1044       IF ( ws_scheme_mom )  THEN
1045          CALL advec_v_ws
1046       ELSE
1047          CALL advec_v_pw
1048       END IF
1049    ELSE
1050       CALL advec_v_up
1051    ENDIF
1052    CALL diffusion_v
1053    CALL coriolis( 2 )
1054
1055!
1056!-- Drag by plant canopy
1057    IF ( plant_canopy )  CALL plant_canopy_model( 2 )
1058
1059!
1060!-- External pressure gradient
1061    IF ( dp_external )  THEN
1062       DO  i = nxl, nxr
1063          DO  j = nysv, nyn
1064             DO  k = dp_level_ind_b+1, nzt
1065                tend(k,j,i) = tend(k,j,i) - dpdxy(2) * dp_smooth_factor(k)
1066             ENDDO
1067          ENDDO
1068       ENDDO
1069    ENDIF
1070
1071!
1072!-- Nudging
1073    IF ( nudging )  CALL nudge( simulated_time, 'v' ) 
1074
1075    CALL user_actions( 'v-tendency' )
1076
1077!
1078!-- Prognostic equation for v-velocity component
1079    DO  i = nxl, nxr
1080       DO  j = nysv, nyn
1081          DO  k = nzb_v_inner(j,i)+1, nzt
1082             v_p(k,j,i) = v(k,j,i) + dt_3d * ( tsc(2) * tend(k,j,i) +          &
1083                                               tsc(3) * tv_m(k,j,i) )          &
1084                                   - tsc(5) * rdf(k) * ( v(k,j,i) - v_init(k) )
1085          ENDDO
1086       ENDDO
1087    ENDDO
1088
1089!
1090!-- Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
1091    IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
1092       IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
1093          DO  i = nxl, nxr
1094             DO  j = nysv, nyn
1095                DO  k = nzb_v_inner(j,i)+1, nzt
1096                   tv_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
1097                ENDDO
1098             ENDDO
1099          ENDDO
1100       ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
1101                intermediate_timestep_count_max )  THEN
1102          DO  i = nxl, nxr
1103             DO  j = nysv, nyn
1104                DO  k = nzb_v_inner(j,i)+1, nzt
1105                   tv_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + 5.3125_wp * tv_m(k,j,i)
1106                ENDDO
1107             ENDDO
1108          ENDDO
1109       ENDIF
1110    ENDIF
1111
1112    CALL cpu_log( log_point(6), 'v-equation', 'stop' )
1113
1114!
1115!-- w-velocity component
1116    CALL cpu_log( log_point(7), 'w-equation', 'start' )
1117
1118    tend = 0.0_wp
1119    IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
1120       IF ( ws_scheme_mom )  THEN
1121          CALL advec_w_ws
1122       ELSE
1123          CALL advec_w_pw
1124       ENDIF
1125    ELSE
1126       CALL advec_w_up
1127    ENDIF
1128    CALL diffusion_w
1129    CALL coriolis( 3 )
1130
1131    IF ( .NOT. neutral )  THEN
1132       IF ( ocean )  THEN
1133          CALL buoyancy( rho, 3 )
1134       ELSE
1135          IF ( .NOT. humidity )  THEN
1136             CALL buoyancy( pt, 3 )
1137          ELSE
1138             CALL buoyancy( vpt, 3 )
1139          ENDIF
1140       ENDIF
1141    ENDIF
1142
1143!
1144!-- Drag by plant canopy
1145    IF ( plant_canopy )  CALL plant_canopy_model( 3 )
1146
1147    CALL user_actions( 'w-tendency' )
1148
1149!
1150!-- Prognostic equation for w-velocity component
1151    DO  i = nxl, nxr
1152       DO  j = nys, nyn
1153          DO  k = nzb_w_inner(j,i)+1, nzt-1
1154             w_p(k,j,i) = w(k,j,i) + dt_3d * ( tsc(2) * tend(k,j,i) +          &
1155                                               tsc(3) * tw_m(k,j,i) )          &
1156                                   - tsc(5) * rdf(k) * w(k,j,i)
1157          ENDDO
1158       ENDDO
1159    ENDDO
1160
1161!
1162!-- Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
1163    IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
1164       IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
1165          DO  i = nxl, nxr
1166             DO  j = nys, nyn
1167                DO  k = nzb_w_inner(j,i)+1, nzt-1
1168                   tw_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
1169                ENDDO
1170             ENDDO
1171          ENDDO
1172       ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
1173                intermediate_timestep_count_max )  THEN
1174          DO  i = nxl, nxr
1175             DO  j = nys, nyn
1176                DO  k = nzb_w_inner(j,i)+1, nzt-1
1177                   tw_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + 5.3125_wp * tw_m(k,j,i)
1178                ENDDO
1179             ENDDO
1180          ENDDO
1181       ENDIF
1182    ENDIF
1183
1184    CALL cpu_log( log_point(7), 'w-equation', 'stop' )
1185
1186
1187!
1188!-- If required, compute prognostic equation for potential temperature
1189    IF ( .NOT. neutral )  THEN
1190
1191       CALL cpu_log( log_point(13), 'pt-equation', 'start' )
1192
1193!
1194!--    pt-tendency terms with communication
1195       sbt = tsc(2)
1196       IF ( scalar_advec == 'bc-scheme' )  THEN
1197
1198          IF ( timestep_scheme(1:5) /= 'runge' )  THEN
1199!
1200!--          Bott-Chlond scheme always uses Euler time step. Thus:
1201             sbt = 1.0_wp
1202          ENDIF
1203          tend = 0.0_wp
1204          CALL advec_s_bc( pt, 'pt' )
1205
1206       ENDIF
1207
1208!
1209!--    pt-tendency terms with no communication
1210       IF ( scalar_advec /= 'bc-scheme' )  THEN
1211          tend = 0.0_wp
1212          IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
1213             IF ( ws_scheme_sca )  THEN
1214                CALL advec_s_ws( pt, 'pt' )
1215             ELSE
1216                CALL advec_s_pw( pt )
1217             ENDIF
1218          ELSE
1219             CALL advec_s_up( pt )
1220          ENDIF
1221       ENDIF
1222
1223       CALL diffusion_s( pt, shf, tswst, wall_heatflux )
1224
1225!
1226!--    If required compute heating/cooling due to long wave radiation processes
1227       IF ( cloud_top_radiation )  THEN
1228          CALL calc_radiation
1229       ENDIF
1230
1231!
1232!--    If required compute impact of latent heat due to precipitation
1233       IF ( cloud_physics  .AND.  icloud_scheme == 1  .AND.  precipitation )  THEN
1234          CALL impact_of_latent_heat
1235       ENDIF
1236
1237!
1238!--    Consideration of heat sources within the plant canopy
1239       IF ( plant_canopy .AND. ( cthf /= 0.0_wp ) ) THEN
1240          CALL plant_canopy_model( 4 )
1241       ENDIF
1242
1243!
1244!--    Large scale advection
1245       IF ( large_scale_forcing )  THEN
1246          CALL ls_advec( simulated_time, 'pt' )
1247       ENDIF
1248
1249!
1250!--    Nudging
1251       IF ( nudging )  CALL nudge( simulated_time, 'pt' ) 
1252
1253!
1254!--    If required compute influence of large-scale subsidence/ascent
1255       IF ( large_scale_subsidence  .AND.                                      &
1256            .NOT. use_subsidence_tendencies )  THEN
1257          CALL subsidence( tend, pt, pt_init, 2 )
1258       ENDIF
1259
1260!
1261!--    If required, add tendency due to radiative heating/cooling
1262       IF ( radiation .AND. radiation_scheme == 'rrtmg' )  THEN
1263          CALL radiation_tendency ( tend )
1264       ENDIF
1265
1266       CALL user_actions( 'pt-tendency' )
1267
1268!
1269!--    Prognostic equation for potential temperature
1270       DO  i = nxl, nxr
1271          DO  j = nys, nyn
1272             DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
1273                pt_p(k,j,i) = pt(k,j,i) + dt_3d * ( sbt * tend(k,j,i) +        &
1274                                                    tsc(3) * tpt_m(k,j,i) )    &
1275                                        - tsc(5) * ( pt(k,j,i) - pt_init(k) ) *&
1276                                          ( rdf_sc(k) + ptdf_x(i) + ptdf_y(j) )
1277             ENDDO
1278          ENDDO
1279       ENDDO
1280
1281!
1282!--    Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
1283       IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
1284          IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
1285             DO  i = nxl, nxr
1286                DO  j = nys, nyn
1287                   DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
1288                      tpt_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
1289                   ENDDO
1290                ENDDO
1291             ENDDO
1292          ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
1293                   intermediate_timestep_count_max )  THEN
1294             DO  i = nxl, nxr
1295                DO  j = nys, nyn
1296                   DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
1297                      tpt_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + &
1298                                      5.3125_wp * tpt_m(k,j,i)
1299                   ENDDO
1300                ENDDO
1301             ENDDO
1302          ENDIF
1303       ENDIF
1304
1305       CALL cpu_log( log_point(13), 'pt-equation', 'stop' )
1306
1307    ENDIF
1308
1309!
1310!-- If required, compute prognostic equation for salinity
1311    IF ( ocean )  THEN
1312
1313       CALL cpu_log( log_point(37), 'sa-equation', 'start' )
1314
1315!
1316!--    sa-tendency terms with communication
1317       sbt = tsc(2)
1318       IF ( scalar_advec == 'bc-scheme' )  THEN
1319
1320          IF ( timestep_scheme(1:5) /= 'runge' )  THEN
1321!
1322!--          Bott-Chlond scheme always uses Euler time step. Thus:
1323             sbt = 1.0_wp
1324          ENDIF
1325          tend = 0.0_wp
1326          CALL advec_s_bc( sa, 'sa' )
1327
1328       ENDIF
1329
1330!
1331!--    sa-tendency terms with no communication
1332       IF ( scalar_advec /= 'bc-scheme' )  THEN
1333          tend = 0.0_wp
1334          IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
1335             IF ( ws_scheme_sca )  THEN
1336                 CALL advec_s_ws( sa, 'sa' )
1337             ELSE
1338                 CALL advec_s_pw( sa )
1339             ENDIF
1340          ELSE
1341             CALL advec_s_up( sa )
1342          ENDIF
1343       ENDIF
1344
1345       CALL diffusion_s( sa, saswsb, saswst, wall_salinityflux )
1346       
1347       CALL user_actions( 'sa-tendency' )
1348
1349!
1350!--    Prognostic equation for salinity
1351       DO  i = nxl, nxr
1352          DO  j = nys, nyn
1353             DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
1354                sa_p(k,j,i) = sa(k,j,i) + dt_3d * ( sbt * tend(k,j,i) +        &
1355                                                    tsc(3) * tsa_m(k,j,i) )    &
1356                                        - tsc(5) * rdf_sc(k) *                 &
1357                                          ( sa(k,j,i) - sa_init(k) )
1358                IF ( sa_p(k,j,i) < 0.0_wp )  sa_p(k,j,i) = 0.1_wp * sa(k,j,i)
1359             ENDDO
1360          ENDDO
1361       ENDDO
1362
1363!
1364!--    Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
1365       IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
1366          IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
1367             DO  i = nxl, nxr
1368                DO  j = nys, nyn
1369                   DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
1370                      tsa_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
1371                   ENDDO
1372                ENDDO
1373             ENDDO
1374          ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
1375                   intermediate_timestep_count_max )  THEN
1376             DO  i = nxl, nxr
1377                DO  j = nys, nyn
1378                   DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
1379                      tsa_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + &
1380                                      5.3125_wp * tsa_m(k,j,i)
1381                   ENDDO
1382                ENDDO
1383             ENDDO
1384          ENDIF
1385       ENDIF
1386
1387       CALL cpu_log( log_point(37), 'sa-equation', 'stop' )
1388
1389!
1390!--    Calculate density by the equation of state for seawater
1391       CALL cpu_log( log_point(38), 'eqns-seawater', 'start' )
1392       CALL eqn_state_seawater
1393       CALL cpu_log( log_point(38), 'eqns-seawater', 'stop' )
1394
1395    ENDIF
1396
1397!
1398!-- If required, compute prognostic equation for total water content / scalar
1399    IF ( humidity  .OR.  passive_scalar )  THEN
1400
1401       CALL cpu_log( log_point(29), 'q/s-equation', 'start' )
1402
1403!
1404!--    Scalar/q-tendency terms with communication
1405       sbt = tsc(2)
1406       IF ( scalar_advec == 'bc-scheme' )  THEN
1407
1408          IF ( timestep_scheme(1:5) /= 'runge' )  THEN
1409!
1410!--          Bott-Chlond scheme always uses Euler time step. Thus:
1411             sbt = 1.0_wp
1412          ENDIF
1413          tend = 0.0_wp
1414          CALL advec_s_bc( q, 'q' )
1415
1416       ENDIF
1417
1418!
1419!--    Scalar/q-tendency terms with no communication
1420       IF ( scalar_advec /= 'bc-scheme' )  THEN
1421          tend = 0.0_wp
1422          IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
1423             IF ( ws_scheme_sca )  THEN
1424                CALL advec_s_ws( q, 'q' )
1425             ELSE
1426                CALL advec_s_pw( q )
1427             ENDIF
1428          ELSE
1429             CALL advec_s_up( q )
1430          ENDIF
1431       ENDIF
1432
1433       CALL diffusion_s( q, qsws, qswst, wall_qflux )
1434       
1435!
1436!--    If required compute decrease of total water content due to
1437!--    precipitation
1438       IF ( cloud_physics  .AND.  icloud_scheme == 1  .AND.  precipitation )  THEN
1439          CALL calc_precipitation
1440       ENDIF
1441
1442!
1443!--    Sink or source of scalar concentration due to canopy elements
1444       IF ( plant_canopy ) CALL plant_canopy_model( 5 )
1445
1446!
1447!--    Large scale advection
1448       IF ( large_scale_forcing )  THEN
1449          CALL ls_advec( simulated_time, 'q' )
1450       ENDIF
1451
1452!
1453!--    Nudging
1454       IF ( nudging )  CALL nudge( simulated_time, 'q' ) 
1455
1456!
1457!--    If required compute influence of large-scale subsidence/ascent
1458       IF ( large_scale_subsidence  .AND.                                      &
1459            .NOT. use_subsidence_tendencies )  THEN
1460         CALL subsidence( tend, q, q_init, 3 )
1461       ENDIF
1462
1463       CALL user_actions( 'q-tendency' )
1464
1465!
1466!--    Prognostic equation for total water content / scalar
1467       DO  i = nxl, nxr
1468          DO  j = nys, nyn
1469             DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
1470                q_p(k,j,i) = q(k,j,i) + dt_3d * ( sbt * tend(k,j,i) +          &
1471                                                  tsc(3) * tq_m(k,j,i) )       &
1472                                      - tsc(5) * rdf_sc(k) *                   &
1473                                        ( q(k,j,i) - q_init(k) )
1474                IF ( q_p(k,j,i) < 0.0_wp )  q_p(k,j,i) = 0.1_wp * q(k,j,i)
1475             ENDDO
1476          ENDDO
1477       ENDDO
1478
1479!
1480!--    Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
1481       IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
1482          IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
1483             DO  i = nxl, nxr
1484                DO  j = nys, nyn
1485                   DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
1486                      tq_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
1487                   ENDDO
1488                ENDDO
1489             ENDDO
1490          ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
1491                   intermediate_timestep_count_max )  THEN
1492             DO  i = nxl, nxr
1493                DO  j = nys, nyn
1494                   DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
1495                      tq_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + 5.3125_wp * tq_m(k,j,i)
1496                   ENDDO
1497                ENDDO
1498             ENDDO
1499          ENDIF
1500       ENDIF
1501
1502       CALL cpu_log( log_point(29), 'q/s-equation', 'stop' )
1503
1504!
1505!--    If required, calculate prognostic equations for rain water content
1506!--    and rain drop concentration
1507       IF ( cloud_physics  .AND.  icloud_scheme == 0  .AND.  precipitation )  THEN
1508
1509          CALL cpu_log( log_point(52), 'qr-equation', 'start' )
1510
1511!
1512!--       Calculate prognostic equation for rain water content
1513          sbt = tsc(2)
1514          IF ( scalar_advec == 'bc-scheme' )  THEN
1515
1516             IF ( timestep_scheme(1:5) /= 'runge' )  THEN
1517!
1518!--             Bott-Chlond scheme always uses Euler time step. Thus:
1519                sbt = 1.0_wp
1520             ENDIF
1521             tend = 0.0_wp
1522             CALL advec_s_bc( qr, 'qr' )
1523
1524          ENDIF
1525
1526!
1527!--       qr-tendency terms with no communication
1528          IF ( scalar_advec /= 'bc-scheme' )  THEN
1529             tend = 0.0_wp
1530             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
1531                IF ( ws_scheme_sca )  THEN
1532                   CALL advec_s_ws( qr, 'qr' )
1533                ELSE
1534                   CALL advec_s_pw( qr )
1535                ENDIF
1536             ELSE
1537                CALL advec_s_up( qr )
1538             ENDIF
1539          ENDIF
1540
1541          CALL diffusion_s( qr, qrsws, qrswst, wall_qrflux )
1542
1543          CALL user_actions( 'qr-tendency' )
1544
1545!
1546!--       Prognostic equation for rain water content
1547          DO  i = nxl, nxr
1548             DO  j = nys, nyn
1549                DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
1550                   qr_p(k,j,i) = qr(k,j,i) + dt_3d * ( sbt * tend(k,j,i) +     &
1551                                                     tsc(3) * tqr_m(k,j,i) )   &
1552                                           - tsc(5) * rdf_sc(k) * qr(k,j,i)
1553                   IF ( qr_p(k,j,i) < 0.0_wp )  qr_p(k,j,i) = 0.0_wp
1554                ENDDO
1555             ENDDO
1556          ENDDO
1557
1558!
1559!--       Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
1560          IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
1561             IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
1562                DO  i = nxl, nxr
1563                   DO  j = nys, nyn
1564                      DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
1565                         tqr_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
1566                      ENDDO
1567                   ENDDO
1568                ENDDO
1569             ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
1570                      intermediate_timestep_count_max )  THEN
1571                DO  i = nxl, nxr
1572                   DO  j = nys, nyn
1573                      DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
1574                         tqr_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + 5.3125_wp * &
1575                                                                   tqr_m(k,j,i)
1576                      ENDDO
1577                   ENDDO
1578                ENDDO
1579             ENDIF
1580          ENDIF
1581
1582          CALL cpu_log( log_point(52), 'qr-equation', 'stop' )
1583          CALL cpu_log( log_point(53), 'nr-equation', 'start' )
1584
1585!
1586!--       Calculate prognostic equation for rain drop concentration
1587          sbt = tsc(2)
1588          IF ( scalar_advec == 'bc-scheme' )  THEN
1589
1590             IF ( timestep_scheme(1:5) /= 'runge' )  THEN
1591!
1592!--             Bott-Chlond scheme always uses Euler time step. Thus:
1593                sbt = 1.0_wp
1594             ENDIF
1595             tend = 0.0_wp
1596             CALL advec_s_bc( nr, 'nr' )
1597
1598          ENDIF
1599
1600!
1601!--       nr-tendency terms with no communication
1602          IF ( scalar_advec /= 'bc-scheme' )  THEN
1603             tend = 0.0_wp
1604             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
1605                IF ( ws_scheme_sca )  THEN
1606                   CALL advec_s_ws( nr, 'nr' )
1607                ELSE
1608                   CALL advec_s_pw( nr )
1609                ENDIF
1610             ELSE
1611                CALL advec_s_up( nr )
1612             ENDIF
1613          ENDIF
1614
1615          CALL diffusion_s( nr, nrsws, nrswst, wall_nrflux )
1616
1617          CALL user_actions( 'nr-tendency' )
1618
1619!
1620!--       Prognostic equation for rain drop concentration
1621          DO  i = nxl, nxr
1622             DO  j = nys, nyn
1623                DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
1624                   nr_p(k,j,i) = nr(k,j,i) + dt_3d * ( sbt * tend(k,j,i) +     &
1625                                                     tsc(3) * tnr_m(k,j,i) )   &
1626                                           - tsc(5) * rdf_sc(k) * nr(k,j,i)
1627                   IF ( nr_p(k,j,i) < 0.0_wp )  nr_p(k,j,i) = 0.0_wp
1628                ENDDO
1629             ENDDO
1630          ENDDO
1631
1632!
1633!--       Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
1634          IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
1635             IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
1636                DO  i = nxl, nxr
1637                   DO  j = nys, nyn
1638                      DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
1639                         tnr_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
1640                      ENDDO
1641                   ENDDO
1642                ENDDO
1643             ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
1644                      intermediate_timestep_count_max )  THEN
1645                DO  i = nxl, nxr
1646                   DO  j = nys, nyn
1647                      DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
1648                         tnr_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + 5.3125_wp * &
1649                                                                   tnr_m(k,j,i)
1650                      ENDDO
1651                   ENDDO
1652                ENDDO
1653             ENDIF
1654          ENDIF
1655
1656          CALL cpu_log( log_point(53), 'nr-equation', 'stop' )
1657
1658       ENDIF
1659
1660    ENDIF
1661
1662!
1663!-- If required, compute prognostic equation for turbulent kinetic
1664!-- energy (TKE)
1665    IF ( .NOT. constant_diffusion )  THEN
1666
1667       CALL cpu_log( log_point(16), 'tke-equation', 'start' )
1668
1669       sbt = tsc(2)
1670       IF ( .NOT. use_upstream_for_tke )  THEN
1671          IF ( scalar_advec == 'bc-scheme' )  THEN
1672
1673             IF ( timestep_scheme(1:5) /= 'runge' )  THEN
1674!
1675!--             Bott-Chlond scheme always uses Euler time step. Thus:
1676                sbt = 1.0_wp
1677             ENDIF
1678             tend = 0.0_wp
1679             CALL advec_s_bc( e, 'e' )
1680
1681          ENDIF
1682       ENDIF
1683
1684!
1685!--    TKE-tendency terms with no communication
1686       IF ( scalar_advec /= 'bc-scheme'  .OR.  use_upstream_for_tke )  THEN
1687          IF ( use_upstream_for_tke )  THEN
1688             tend = 0.0_wp
1689             CALL advec_s_up( e )
1690          ELSE
1691             tend = 0.0_wp
1692             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
1693                IF ( ws_scheme_sca )  THEN
1694                   CALL advec_s_ws( e, 'e' )
1695                ELSE
1696                   CALL advec_s_pw( e )
1697                ENDIF
1698             ELSE
1699                CALL advec_s_up( e )
1700             ENDIF
1701          ENDIF
1702       ENDIF
1703
1704       IF ( .NOT. humidity )  THEN
1705          IF ( ocean )  THEN
1706             CALL diffusion_e( prho, prho_reference )
1707          ELSE
1708             CALL diffusion_e( pt, pt_reference )
1709          ENDIF
1710       ELSE
1711          CALL diffusion_e( vpt, pt_reference )
1712       ENDIF
1713
1714       CALL production_e
1715
1716!
1717!--    Additional sink term for flows through plant canopies
1718       IF ( plant_canopy )  CALL plant_canopy_model( 6 )
1719       CALL user_actions( 'e-tendency' )
1720
1721!
1722!--    Prognostic equation for TKE.
1723!--    Eliminate negative TKE values, which can occur due to numerical
1724!--    reasons in the course of the integration. In such cases the old TKE
1725!--    value is reduced by 90%.
1726       DO  i = nxl, nxr
1727          DO  j = nys, nyn
1728             DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
1729                e_p(k,j,i) = e(k,j,i) + dt_3d * ( sbt * tend(k,j,i) +          &
1730                                                  tsc(3) * te_m(k,j,i) )
1731                IF ( e_p(k,j,i) < 0.0_wp )  e_p(k,j,i) = 0.1_wp * e(k,j,i)
1732             ENDDO
1733          ENDDO
1734       ENDDO
1735
1736!
1737!--    Calculate tendencies for the next Runge-Kutta step
1738       IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
1739          IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
1740             DO  i = nxl, nxr
1741                DO  j = nys, nyn
1742                   DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
1743                      te_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
1744                   ENDDO
1745                ENDDO
1746             ENDDO
1747          ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
1748                   intermediate_timestep_count_max )  THEN
1749             DO  i = nxl, nxr
1750                DO  j = nys, nyn
1751                   DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
1752                      te_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + 5.3125_wp * te_m(k,j,i)
1753                   ENDDO
1754                ENDDO
1755             ENDDO
1756          ENDIF
1757       ENDIF
1758
1759       CALL cpu_log( log_point(16), 'tke-equation', 'stop' )
1760
1761    ENDIF
1762
1763 END SUBROUTINE prognostic_equations_vector
1764
1765
1766 SUBROUTINE prognostic_equations_acc
1767
1768!------------------------------------------------------------------------------!
1769! Version for accelerator boards
1770!------------------------------------------------------------------------------!
1771
1772    IMPLICIT NONE
1773
1774    INTEGER(iwp) ::  i           !:
1775    INTEGER(iwp) ::  j           !:
1776    INTEGER(iwp) ::  k           !:
1777    INTEGER(iwp) ::  runge_step  !:
1778
1779    REAL(wp)     ::  sbt         !:
1780
1781!
1782!-- Set switch for intermediate Runge-Kutta step
1783    runge_step = 0
1784    IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
1785       IF ( intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
1786          runge_step = 1
1787       ELSEIF ( intermediate_timestep_count < &
1788                intermediate_timestep_count_max )  THEN
1789          runge_step = 2
1790       ENDIF
1791    ENDIF
1792
1793!
1794!-- If required, calculate cloud microphysical impacts (two-moment scheme)
1795    IF ( cloud_physics  .AND.  icloud_scheme == 0  .AND.                       &
1796         ( intermediate_timestep_count == 1  .OR.                              &
1797           call_microphysics_at_all_substeps )                                 &
1798       )  THEN
1799       CALL cpu_log( log_point(51), 'microphysics', 'start' )
1800       CALL microphysics_control
1801       CALL cpu_log( log_point(51), 'microphysics', 'stop' )
1802    ENDIF
1803
1804!
1805!-- u-velocity component
1806!++ Statistics still not completely ported to accelerators
1807    !$acc update device( hom, ref_state )
1808    CALL cpu_log( log_point(5), 'u-equation', 'start' )
1809
1810    IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
1811       IF ( ws_scheme_mom )  THEN
1812          CALL advec_u_ws_acc
1813       ELSE
1814          tend = 0.0_wp   ! to be removed later??
1815          CALL advec_u_pw
1816       ENDIF
1817    ELSE
1818       CALL advec_u_up
1819    ENDIF
1820    CALL diffusion_u_acc
1821    CALL coriolis_acc( 1 )
1822    IF ( sloping_surface  .AND.  .NOT. neutral )  THEN
1823       CALL buoyancy( pt, 1 )
1824    ENDIF
1825
1826!
1827!-- Drag by plant canopy
1828    IF ( plant_canopy )  CALL plant_canopy_model( 1 )
1829
1830!
1831!-- External pressure gradient
1832    IF ( dp_external )  THEN
1833       DO  i = i_left, i_right
1834          DO  j = j_south, j_north
1835             DO  k = dp_level_ind_b+1, nzt
1836                tend(k,j,i) = tend(k,j,i) - dpdxy(1) * dp_smooth_factor(k)
1837             ENDDO
1838          ENDDO
1839       ENDDO
1840    ENDIF
1841
1842!
1843!-- Nudging
1844    IF ( nudging )  CALL nudge( simulated_time, 'u' ) 
1845
1846    CALL user_actions( 'u-tendency' )
1847
1848!
1849!-- Prognostic equation for u-velocity component
1850    !$acc kernels present( nzb_u_inner, rdf, tend, tu_m, u, u_init, u_p )
1851    !$acc loop independent
1852    DO  i = i_left, i_right
1853       !$acc loop independent
1854       DO  j = j_south, j_north
1855          !$acc loop independent
1856          DO  k = 1, nzt
1857             IF ( k > nzb_u_inner(j,i) )  THEN
1858                u_p(k,j,i) = u(k,j,i) + dt_3d * ( tsc(2) * tend(k,j,i) +       &
1859                                                  tsc(3) * tu_m(k,j,i) )       &
1860                                      - tsc(5) * rdf(k) * ( u(k,j,i) - u_init(k) )
1861!
1862!--             Tendencies for the next Runge-Kutta step
1863                IF ( runge_step == 1 )  THEN
1864                   tu_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
1865                ELSEIF ( runge_step == 2 )  THEN
1866                   tu_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + 5.3125_wp * tu_m(k,j,i)
1867                ENDIF
1868             ENDIF
1869          ENDDO
1870       ENDDO
1871    ENDDO
1872    !$acc end kernels
1873
1874    CALL cpu_log( log_point(5), 'u-equation', 'stop' )
1875
1876!
1877!-- v-velocity component
1878    CALL cpu_log( log_point(6), 'v-equation', 'start' )
1879
1880    IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
1881       IF ( ws_scheme_mom )  THEN
1882          CALL advec_v_ws_acc
1883       ELSE
1884          tend = 0.0_wp    ! to be removed later??
1885          CALL advec_v_pw
1886       END IF
1887    ELSE
1888       CALL advec_v_up
1889    ENDIF
1890    CALL diffusion_v_acc
1891    CALL coriolis_acc( 2 )
1892
1893!
1894!-- Drag by plant canopy
1895    IF ( plant_canopy )  CALL plant_canopy_model( 2 )
1896
1897!
1898!-- External pressure gradient
1899    IF ( dp_external )  THEN
1900       DO  i = i_left, i_right
1901          DO  j = j_south, j_north
1902             DO  k = dp_level_ind_b+1, nzt
1903                tend(k,j,i) = tend(k,j,i) - dpdxy(2) * dp_smooth_factor(k)
1904             ENDDO
1905          ENDDO
1906       ENDDO
1907    ENDIF
1908
1909!
1910!-- Nudging
1911    IF ( nudging )  CALL nudge( simulated_time, 'v' ) 
1912
1913    CALL user_actions( 'v-tendency' )
1914
1915!
1916!-- Prognostic equation for v-velocity component
1917    !$acc kernels present( nzb_v_inner, rdf, tend, tv_m, v, v_init, v_p )
1918    !$acc loop independent
1919    DO  i = i_left, i_right
1920       !$acc loop independent
1921       DO  j = j_south, j_north
1922          !$acc loop independent
1923          DO  k = 1, nzt
1924             IF ( k > nzb_v_inner(j,i) )  THEN
1925                v_p(k,j,i) = v(k,j,i) + dt_3d * ( tsc(2) * tend(k,j,i) +       &
1926                                                  tsc(3) * tv_m(k,j,i) )       &
1927                                      - tsc(5) * rdf(k) * ( v(k,j,i) - v_init(k) )
1928!
1929!--             Tendencies for the next Runge-Kutta step
1930                IF ( runge_step == 1 )  THEN
1931                   tv_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
1932                ELSEIF ( runge_step == 2 )  THEN
1933                   tv_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + 5.3125_wp * tv_m(k,j,i)
1934                ENDIF
1935             ENDIF
1936          ENDDO
1937       ENDDO
1938    ENDDO
1939    !$acc end kernels
1940
1941    CALL cpu_log( log_point(6), 'v-equation', 'stop' )
1942
1943!
1944!-- w-velocity component
1945    CALL cpu_log( log_point(7), 'w-equation', 'start' )
1946
1947    IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
1948       IF ( ws_scheme_mom )  THEN
1949          CALL advec_w_ws_acc
1950       ELSE
1951          tend = 0.0_wp    ! to be removed later??
1952          CALL advec_w_pw
1953       ENDIF
1954    ELSE
1955       CALL advec_w_up
1956    ENDIF
1957    CALL diffusion_w_acc
1958    CALL coriolis_acc( 3 )
1959
1960    IF ( .NOT. neutral )  THEN
1961       IF ( ocean )  THEN
1962          CALL buoyancy( rho, 3 )
1963       ELSE
1964          IF ( .NOT. humidity )  THEN
1965             CALL buoyancy_acc( pt, 3 )
1966          ELSE
1967             CALL buoyancy( vpt, 3 )
1968          ENDIF
1969       ENDIF
1970    ENDIF
1971
1972!
1973!-- Drag by plant canopy
1974    IF ( plant_canopy )  CALL plant_canopy_model( 3 )
1975
1976    CALL user_actions( 'w-tendency' )
1977
1978!
1979!-- Prognostic equation for w-velocity component
1980    !$acc kernels present( nzb_w_inner, rdf, tend, tw_m, w, w_p )
1981    !$acc loop independent
1982    DO  i = i_left, i_right
1983       !$acc loop independent
1984       DO  j = j_south, j_north
1985          !$acc loop independent
1986          DO  k = 1, nzt-1
1987             IF ( k > nzb_w_inner(j,i) )  THEN
1988                w_p(k,j,i) = w(k,j,i) + dt_3d * ( tsc(2) * tend(k,j,i) +       &
1989                                                  tsc(3) * tw_m(k,j,i) )       &
1990                                      - tsc(5) * rdf(k) * w(k,j,i)
1991   !
1992   !--          Tendencies for the next Runge-Kutta step
1993                IF ( runge_step == 1 )  THEN
1994                   tw_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
1995                ELSEIF ( runge_step == 2 )  THEN
1996                   tw_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + 5.3125_wp * tw_m(k,j,i)
1997                ENDIF
1998             ENDIF
1999          ENDDO
2000       ENDDO
2001    ENDDO
2002    !$acc end kernels
2003
2004    CALL cpu_log( log_point(7), 'w-equation', 'stop' )
2005
2006
2007!
2008!-- If required, compute prognostic equation for potential temperature
2009    IF ( .NOT. neutral )  THEN
2010
2011       CALL cpu_log( log_point(13), 'pt-equation', 'start' )
2012
2013!
2014!--    pt-tendency terms with communication
2015       sbt = tsc(2)
2016       IF ( scalar_advec == 'bc-scheme' )  THEN
2017
2018          IF ( timestep_scheme(1:5) /= 'runge' )  THEN
2019!
2020!--          Bott-Chlond scheme always uses Euler time step. Thus:
2021             sbt = 1.0_wp
2022          ENDIF
2023          tend = 0.0_wp
2024          CALL advec_s_bc( pt, 'pt' )
2025
2026       ENDIF
2027
2028!
2029!--    pt-tendency terms with no communication
2030       IF ( scalar_advec /= 'bc-scheme' )  THEN
2031          tend = 0.0_wp
2032          IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
2033             IF ( ws_scheme_sca )  THEN
2034                CALL advec_s_ws_acc( pt, 'pt' )
2035             ELSE
2036                tend = 0.0_wp    ! to be removed later??
2037                CALL advec_s_pw( pt )
2038             ENDIF
2039          ELSE
2040             CALL advec_s_up( pt )
2041          ENDIF
2042       ENDIF
2043
2044       CALL diffusion_s_acc( pt, shf, tswst, wall_heatflux )
2045
2046!
2047!--    If required compute heating/cooling due to long wave radiation processes
2048       IF ( cloud_top_radiation )  THEN
2049          CALL calc_radiation
2050       ENDIF
2051
2052!
2053!--    If required compute impact of latent heat due to precipitation
2054       IF ( cloud_physics  .AND.  icloud_scheme == 1  .AND.  precipitation )  THEN
2055          CALL impact_of_latent_heat
2056       ENDIF
2057
2058!
2059!--    Consideration of heat sources within the plant canopy
2060       IF ( plant_canopy .AND. ( cthf /= 0.0_wp ) ) THEN
2061          CALL plant_canopy_model( 4 )
2062       ENDIF
2063
2064!
2065!--    Large scale advection
2066       IF ( large_scale_forcing )  THEN
2067          CALL ls_advec( simulated_time, 'pt' )
2068       ENDIF
2069
2070!
2071!--    Nudging
2072       IF ( nudging )  CALL nudge( simulated_time, 'pt' ) 
2073
2074!
2075!--    If required compute influence of large-scale subsidence/ascent
2076       IF ( large_scale_subsidence  .AND.                                      &
2077            .NOT. use_subsidence_tendencies )  THEN
2078          CALL subsidence( tend, pt, pt_init, 2 )
2079       ENDIF
2080
2081       CALL user_actions( 'pt-tendency' )
2082
2083!
2084!--    Prognostic equation for potential temperature
2085       !$acc kernels present( nzb_s_inner, rdf_sc, ptdf_x, ptdf_y, pt_init ) &
2086       !$acc         present( tend, tpt_m, pt, pt_p )
2087       !$acc loop independent
2088       DO  i = i_left, i_right
2089          !$acc loop independent
2090          DO  j = j_south, j_north
2091             !$acc loop independent
2092             DO  k = 1, nzt
2093                IF ( k > nzb_s_inner(j,i) )  THEN
2094                   pt_p(k,j,i) = pt(k,j,i) + dt_3d * ( sbt * tend(k,j,i) +        &
2095                                                       tsc(3) * tpt_m(k,j,i) )    &
2096                                           - tsc(5) * ( pt(k,j,i) - pt_init(k) ) *&
2097                                             ( rdf_sc(k) + ptdf_x(i) + ptdf_y(j) )
2098!
2099!--                Tendencies for the next Runge-Kutta step
2100                   IF ( runge_step == 1 )  THEN
2101                      tpt_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
2102                   ELSEIF ( runge_step == 2 )  THEN
2103                      tpt_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + 5.3125_wp * tpt_m(k,j,i)
2104                   ENDIF
2105                ENDIF
2106             ENDDO
2107          ENDDO
2108       ENDDO
2109       !$acc end kernels
2110
2111       CALL cpu_log( log_point(13), 'pt-equation', 'stop' )
2112
2113    ENDIF
2114
2115!
2116!-- If required, compute prognostic equation for salinity
2117    IF ( ocean )  THEN
2118
2119       CALL cpu_log( log_point(37), 'sa-equation', 'start' )
2120
2121!
2122!--    sa-tendency terms with communication
2123       sbt = tsc(2)
2124       IF ( scalar_advec == 'bc-scheme' )  THEN
2125
2126          IF ( timestep_scheme(1:5) /= 'runge' )  THEN
2127!
2128!--          Bott-Chlond scheme always uses Euler time step. Thus:
2129             sbt = 1.0_wp
2130          ENDIF
2131          tend = 0.0_wp
2132          CALL advec_s_bc( sa, 'sa' )
2133
2134       ENDIF
2135
2136!
2137!--    sa-tendency terms with no communication
2138       IF ( scalar_advec /= 'bc-scheme' )  THEN
2139          tend = 0.0_wp
2140          IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
2141             IF ( ws_scheme_sca )  THEN
2142                 CALL advec_s_ws( sa, 'sa' )
2143             ELSE
2144                 CALL advec_s_pw( sa )
2145             ENDIF
2146          ELSE
2147             CALL advec_s_up( sa )
2148          ENDIF
2149       ENDIF
2150
2151       CALL diffusion_s( sa, saswsb, saswst, wall_salinityflux )
2152
2153       CALL user_actions( 'sa-tendency' )
2154
2155!
2156!--    Prognostic equation for salinity
2157       DO  i = i_left, i_right
2158          DO  j = j_south, j_north
2159             DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
2160                sa_p(k,j,i) = sa(k,j,i) + dt_3d * ( sbt * tend(k,j,i) +        &
2161                                                    tsc(3) * tsa_m(k,j,i) )    &
2162                                        - tsc(5) * rdf_sc(k) *                 &
2163                                          ( sa(k,j,i) - sa_init(k) )
2164                IF ( sa_p(k,j,i) < 0.0_wp )  sa_p(k,j,i) = 0.1_wp * sa(k,j,i)
2165!
2166!--             Tendencies for the next Runge-Kutta step
2167                IF ( runge_step == 1 )  THEN
2168                   tsa_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
2169                ELSEIF ( runge_step == 2 )  THEN
2170                   tsa_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + 5.3125_wp * tsa_m(k,j,i)
2171                ENDIF
2172             ENDDO
2173          ENDDO
2174       ENDDO
2175
2176       CALL cpu_log( log_point(37), 'sa-equation', 'stop' )
2177
2178!
2179!--    Calculate density by the equation of state for seawater
2180       CALL cpu_log( log_point(38), 'eqns-seawater', 'start' )
2181       CALL eqn_state_seawater
2182       CALL cpu_log( log_point(38), 'eqns-seawater', 'stop' )
2183
2184    ENDIF
2185
2186!
2187!-- If required, compute prognostic equation for total water content / scalar
2188    IF ( humidity  .OR.  passive_scalar )  THEN
2189
2190       CALL cpu_log( log_point(29), 'q/s-equation', 'start' )
2191
2192!
2193!--    Scalar/q-tendency terms with communication
2194       sbt = tsc(2)
2195       IF ( scalar_advec == 'bc-scheme' )  THEN
2196
2197          IF ( timestep_scheme(1:5) /= 'runge' )  THEN
2198!
2199!--          Bott-Chlond scheme always uses Euler time step. Thus:
2200             sbt = 1.0_wp
2201          ENDIF
2202          tend = 0.0_wp
2203          CALL advec_s_bc( q, 'q' )
2204
2205       ENDIF
2206
2207!
2208!--    Scalar/q-tendency terms with no communication
2209       IF ( scalar_advec /= 'bc-scheme' )  THEN
2210          tend = 0.0_wp
2211          IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
2212             IF ( ws_scheme_sca )  THEN
2213                CALL advec_s_ws( q, 'q' )
2214             ELSE
2215                CALL advec_s_pw( q )
2216             ENDIF
2217          ELSE
2218             CALL advec_s_up( q )
2219          ENDIF
2220       ENDIF
2221
2222       CALL diffusion_s( q, qsws, qswst, wall_qflux )
2223
2224!
2225!--    If required compute decrease of total water content due to
2226!--    precipitation
2227       IF ( cloud_physics  .AND.  icloud_scheme == 1  .AND.  precipitation )  THEN
2228          CALL calc_precipitation
2229       ENDIF
2230
2231!
2232!--    Sink or source of scalar concentration due to canopy elements
2233       IF ( plant_canopy ) CALL plant_canopy_model( 5 )
2234
2235!
2236!--    Large scale advection
2237       IF ( large_scale_forcing )  THEN
2238          CALL ls_advec( simulated_time, 'q' )
2239       ENDIF
2240
2241!
2242!--    Nudging
2243       IF ( nudging )  CALL nudge( simulated_time, 'q' ) 
2244
2245!
2246!--    If required compute influence of large-scale subsidence/ascent
2247       IF ( large_scale_subsidence  .AND.                                      &
2248            .NOT. use_subsidence_tendencies )  THEN
2249         CALL subsidence( tend, q, q_init, 3 )
2250       ENDIF
2251
2252       CALL user_actions( 'q-tendency' )
2253
2254!
2255!--    Prognostic equation for total water content / scalar
2256       DO  i = i_left, i_right
2257          DO  j = j_south, j_north
2258             DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
2259                q_p(k,j,i) = q(k,j,i) + dt_3d * ( sbt * tend(k,j,i) +          &
2260                                                  tsc(3) * tq_m(k,j,i) )       &
2261                                      - tsc(5) * rdf_sc(k) *                   &
2262                                        ( q(k,j,i) - q_init(k) )
2263                IF ( q_p(k,j,i) < 0.0_wp )  q_p(k,j,i) = 0.1_wp * q(k,j,i)
2264!
2265!--             Tendencies for the next Runge-Kutta step
2266                IF ( runge_step == 1 )  THEN
2267                   tq_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
2268                ELSEIF ( runge_step == 2 )  THEN
2269                   tq_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + 5.3125_wp * tq_m(k,j,i)
2270                ENDIF
2271             ENDDO
2272          ENDDO
2273       ENDDO
2274
2275       CALL cpu_log( log_point(29), 'q/s-equation', 'stop' )
2276
2277!
2278!--    If required, calculate prognostic equations for rain water content
2279!--    and rain drop concentration
2280       IF ( cloud_physics  .AND.  icloud_scheme == 0  .AND.  precipitation )  THEN
2281
2282          CALL cpu_log( log_point(52), 'qr-equation', 'start' )
2283!
2284!--       qr-tendency terms with communication
2285          sbt = tsc(2)
2286          IF ( scalar_advec == 'bc-scheme' )  THEN
2287
2288             IF ( timestep_scheme(1:5) /= 'runge' )  THEN
2289!
2290!--             Bott-Chlond scheme always uses Euler time step. Thus:
2291                sbt = 1.0_wp
2292             ENDIF
2293             tend = 0.0_wp
2294             CALL advec_s_bc( qr, 'qr' )
2295
2296          ENDIF
2297
2298!
2299!--       qr-tendency terms with no communication
2300          IF ( scalar_advec /= 'bc-scheme' )  THEN
2301             tend = 0.0_wp
2302             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
2303                IF ( ws_scheme_sca )  THEN
2304                   CALL advec_s_ws( qr, 'qr' )
2305                ELSE
2306                   CALL advec_s_pw( qr )
2307                ENDIF
2308             ELSE
2309                CALL advec_s_up( qr )
2310             ENDIF
2311          ENDIF
2312
2313          CALL diffusion_s( qr, qrsws, qrswst, wall_qrflux )
2314
2315          CALL user_actions( 'qr-tendency' )
2316
2317!
2318!--       Prognostic equation for rain water content
2319          DO  i = i_left, i_right
2320             DO  j = j_south, j_north
2321                DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
2322                   qr_p(k,j,i) = qr(k,j,i) + dt_3d * ( sbt * tend(k,j,i) +     &
2323                                                       tsc(3) * tqr_m(k,j,i) ) &
2324                                           - tsc(5) * rdf_sc(k) * qr(k,j,i)
2325                   IF ( qr_p(k,j,i) < 0.0_wp )  qr_p(k,j,i) = 0.0_wp
2326!
2327!--                Tendencies for the next Runge-Kutta step
2328                   IF ( runge_step == 1 )  THEN
2329                      tqr_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
2330                   ELSEIF ( runge_step == 2 )  THEN
2331                      tqr_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + 5.3125_wp *    &
2332                                                                tqr_m(k,j,i)
2333                   ENDIF
2334                ENDDO
2335             ENDDO
2336          ENDDO
2337
2338          CALL cpu_log( log_point(52), 'qr-equation', 'stop' )
2339          CALL cpu_log( log_point(53), 'nr-equation', 'start' )
2340
2341!
2342!--       nr-tendency terms with communication
2343          sbt = tsc(2)
2344          IF ( scalar_advec == 'bc-scheme' )  THEN
2345
2346             IF ( timestep_scheme(1:5) /= 'runge' )  THEN
2347!
2348!--             Bott-Chlond scheme always uses Euler time step. Thus:
2349                sbt = 1.0_wp
2350             ENDIF
2351             tend = 0.0_wp
2352             CALL advec_s_bc( nr, 'nr' )
2353
2354          ENDIF
2355
2356!
2357!--       nr-tendency terms with no communication
2358          IF ( scalar_advec /= 'bc-scheme' )  THEN
2359             tend = 0.0_wp
2360             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
2361                IF ( ws_scheme_sca )  THEN
2362                   CALL advec_s_ws( nr, 'nr' )
2363                ELSE
2364                   CALL advec_s_pw( nr )
2365                ENDIF
2366             ELSE
2367                CALL advec_s_up( nr )
2368             ENDIF
2369          ENDIF
2370
2371          CALL diffusion_s( nr, nrsws, nrswst, wall_nrflux )
2372
2373          CALL user_actions( 'nr-tendency' )
2374
2375!
2376!--       Prognostic equation for rain drop concentration
2377          DO  i = i_left, i_right
2378             DO  j = j_south, j_north
2379                DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
2380                   nr_p(k,j,i) = nr(k,j,i) + dt_3d * ( sbt * tend(k,j,i) +     &
2381                                                       tsc(3) * tnr_m(k,j,i) ) &
2382                                           - tsc(5) * rdf_sc(k) * nr(k,j,i)
2383                   IF ( nr_p(k,j,i) < 0.0_wp )  nr_p(k,j,i) = 0.0_wp
2384!
2385!--                Tendencies for the next Runge-Kutta step
2386                   IF ( runge_step == 1 )  THEN
2387                      tnr_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
2388                   ELSEIF ( runge_step == 2 )  THEN
2389                      tnr_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + 5.3125_wp *    &
2390                                                                tnr_m(k,j,i)
2391                   ENDIF
2392                ENDDO
2393             ENDDO
2394          ENDDO
2395
2396          CALL cpu_log( log_point(53), 'nr-equation', 'stop' )
2397
2398       ENDIF
2399
2400    ENDIF
2401
2402!
2403!-- If required, compute prognostic equation for turbulent kinetic
2404!-- energy (TKE)
2405    IF ( .NOT. constant_diffusion )  THEN
2406
2407       CALL cpu_log( log_point(16), 'tke-equation', 'start' )
2408
2409       sbt = tsc(2)
2410       IF ( .NOT. use_upstream_for_tke )  THEN
2411          IF ( scalar_advec == 'bc-scheme' )  THEN
2412
2413             IF ( timestep_scheme(1:5) /= 'runge' )  THEN
2414!
2415!--             Bott-Chlond scheme always uses Euler time step. Thus:
2416                sbt = 1.0_wp
2417             ENDIF
2418             tend = 0.0_wp
2419             CALL advec_s_bc( e, 'e' )
2420
2421          ENDIF
2422       ENDIF
2423
2424!
2425!--    TKE-tendency terms with no communication
2426       IF ( scalar_advec /= 'bc-scheme'  .OR.  use_upstream_for_tke )  THEN
2427          IF ( use_upstream_for_tke )  THEN
2428             tend = 0.0_wp
2429             CALL advec_s_up( e )
2430          ELSE
2431             IF ( timestep_scheme(1:5) == 'runge' )  THEN
2432                IF ( ws_scheme_sca )  THEN
2433                   CALL advec_s_ws_acc( e, 'e' )
2434                ELSE
2435                   tend = 0.0_wp    ! to be removed later??
2436                   CALL advec_s_pw( e )
2437                ENDIF
2438             ELSE
2439                tend = 0.0_wp    ! to be removed later??
2440                CALL advec_s_up( e )
2441             ENDIF
2442          ENDIF
2443       ENDIF
2444
2445       IF ( .NOT. humidity )  THEN
2446          IF ( ocean )  THEN
2447             CALL diffusion_e( prho, prho_reference )
2448          ELSE
2449             CALL diffusion_e_acc( pt, pt_reference )
2450          ENDIF
2451       ELSE
2452          CALL diffusion_e( vpt, pt_reference )
2453       ENDIF
2454
2455       CALL production_e_acc
2456
2457!
2458!--    Additional sink term for flows through plant canopies
2459       IF ( plant_canopy )  CALL plant_canopy_model( 6 )
2460       CALL user_actions( 'e-tendency' )
2461
2462!
2463!--    Prognostic equation for TKE.
2464!--    Eliminate negative TKE values, which can occur due to numerical
2465!--    reasons in the course of the integration. In such cases the old TKE
2466!--    value is reduced by 90%.
2467       !$acc kernels present( e, e_p, nzb_s_inner, tend, te_m )
2468       !$acc loop independent
2469       DO  i = i_left, i_right
2470          !$acc loop independent
2471          DO  j = j_south, j_north
2472             !$acc loop independent
2473             DO  k = 1, nzt
2474                IF ( k > nzb_s_inner(j,i) )  THEN
2475                   e_p(k,j,i) = e(k,j,i) + dt_3d * ( sbt * tend(k,j,i) +          &
2476                                                     tsc(3) * te_m(k,j,i) )
2477                   IF ( e_p(k,j,i) < 0.0_wp )  e_p(k,j,i) = 0.1_wp * e(k,j,i)
2478!
2479!--                Tendencies for the next Runge-Kutta step
2480                   IF ( runge_step == 1 )  THEN
2481                      te_m(k,j,i) = tend(k,j,i)
2482                   ELSEIF ( runge_step == 2 )  THEN
2483                      te_m(k,j,i) = -9.5625_wp * tend(k,j,i) + 5.3125_wp * te_m(k,j,i)
2484                   ENDIF
2485                ENDIF
2486             ENDDO
2487          ENDDO
2488       ENDDO
2489       !$acc end kernels
2490
2491       CALL cpu_log( log_point(16), 'tke-equation', 'stop' )
2492
2493    ENDIF
2494
2495 END SUBROUTINE prognostic_equations_acc
2496
2497
2498 END MODULE prognostic_equations_mod
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.