source: palm/trunk/SOURCE/time_integration.f90 @ 4513

Last change on this file since 4513 was 4511, checked in by raasch, 4 years ago

chemistry decycling replaced by explicit setting of lateral boundary conditions

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 73.0 KB
RevLine 
[1682]1!> @file time_integration.f90
[2000]2!------------------------------------------------------------------------------!
[2696]3! This file is part of the PALM model system.
[1036]4!
[2000]5! PALM is free software: you can redistribute it and/or modify it under the
6! terms of the GNU General Public License as published by the Free Software
7! Foundation, either version 3 of the License, or (at your option) any later
8! version.
[1036]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!
[4360]17! Copyright 1997-2020 Leibniz Universitaet Hannover
[2000]18!------------------------------------------------------------------------------!
[1036]19!
[484]20! Current revisions:
[1092]21! ------------------
[4502]22!
23!
[1366]24! Former revisions:
25! -----------------
26! $Id: time_integration.f90 4511 2020-04-30 12:20:40Z raasch $
[4511]27! chemistry decycling replaced by explicit setting of lateral boundary conditions
28!
29! 4508 2020-04-24 13:32:20Z raasch
[4508]30! salsa decycling replaced by explicit setting of lateral boundary conditions
31!
32! 4502 2020-04-17 16:14:16Z schwenkel
[4502]33! Implementation of ice microphysics
34!
35! 4472 2020-03-24 12:21:00Z Giersch
[4472]36! OPENACC COPYIN directive for ddx and ddy added
37!
38! 4466 2020-03-20 16:14:41Z suehring
[4466]39! Add advection fluxes to ACC copyin
40!
41! 4457 2020-03-11 14:20:43Z raasch
[4457]42! use statement for exchange horiz added
[4466]43!
[4457]44! 4444 2020-03-05 15:59:50Z raasch
[4444]45! bugfix: cpp-directives for serial mode added
[4466]46!
[4444]47! 4420 2020-02-24 14:13:56Z maronga
[4420]48! Added output control for wind turbine model
[4466]49!
[4420]50! 4403 2020-02-12 13:08:46Z banzhafs
[4403]51! Allowing both existing and on-demand emission read modes
52!
53! 4360 2020-01-07 11:25:50Z suehring
[4356]54! Bugfix, hour_call_emis uninitialized at first call of time_integration
[4466]55!
[4356]56! 4346 2019-12-18 11:55:56Z motisi
[4346]57! Introduction of wall_flags_total_0, which currently sets bits based on static
58! topography information used in wall_flags_static_0
[4466]59!
[4346]60! 4329 2019-12-10 15:46:36Z motisi
[4329]61! Renamed wall_flags_0 to wall_flags_static_0
[4466]62!
[4329]63! 4281 2019-10-29 15:15:39Z schwenkel
[4281]64! Moved boundary conditions to module interface
[4466]65!
[4281]66! 4276 2019-10-28 16:03:29Z schwenkel
[4276]67! Further modularization of lpm code components
[4466]68!
[4276]69! 4275 2019-10-28 15:34:55Z schwenkel
[4275]70! Move call oft lpm to the end of intermediate timestep loop
[4276]71!
[4275]72! 4268 2019-10-17 11:29:38Z schwenkel
[4268]73! Removing module specific boundary conditions an put them into their modules
[4276]74!
[4268]75! 4227 2019-09-10 18:04:34Z gronemeier
[4227]76! implement new palm_date_time_mod
[4466]77!
[4227]78! 4226 2019-09-10 17:03:24Z suehring
[4226]79! Changes in interface for the offline nesting
[4466]80!
[4226]81! 4182 2019-08-22 15:20:23Z scharf
[4182]82! Corrected "Former revisions" section
[4466]83!
[4182]84! 4170 2019-08-19 17:12:31Z gronemeier
[4170]85! copy diss, diss_p, tdiss_m to GPU
[4466]86!
[4170]87! 4144 2019-08-06 09:11:47Z raasch
[4144]88! relational operators .EQ., .NE., etc. replaced by ==, /=, etc.
[4466]89!
[4144]90! 4126 2019-07-30 11:09:11Z gronemeier
[4126]91! renamed routine to calculate uv exposure
[4466]92!
[4126]93! 4111 2019-07-22 18:16:57Z suehring
[4111]94! advc_flags_1 / advc_flags_2 renamed to advc_flags_m / advc_flags_s
[4466]95!
[4111]96! 4069 2019-07-01 14:05:51Z Giersch
[4466]97! Masked output running index mid has been introduced as a local variable to
[4069]98! avoid runtime error (Loop variable has been modified) in time_integration
[4466]99!
[4069]100! 4064 2019-07-01 05:33:33Z gronemeier
[4064]101! Moved call to radiation module out of intermediate time loop
[4466]102!
[4064]103! 4048 2019-06-21 21:00:21Z knoop
[4048]104! Moved production_e_init call into turbulence_closure_mod
[4466]105!
[4048]106! 4047 2019-06-21 18:58:09Z knoop
[4047]107! Added remainings of swap_timelevel upon its dissolution
[4466]108!
[4047]109! 4043 2019-06-18 16:59:00Z schwenkel
[4043]110! Further LPM modularization
111!
112! 4039 2019-06-18 10:32:41Z suehring
[4039]113! Rename subroutines in module for diagnostic quantities
[4466]114!
[4039]115! 4029 2019-06-14 14:04:35Z raasch
[4029]116! exchange of ghost points and boundary conditions separated for chemical species and SALSA module,
117! bugfix: decycling of chemistry species after nesting data transfer
[4466]118!
[4029]119! 4022 2019-06-12 11:52:39Z suehring
[4022]120! Call synthetic turbulence generator at last RK3 substep right after boundary
[4466]121! conditions are updated in offline nesting in order to assure that
122! perturbations are always imposed
123!
[4022]124! 4017 2019-06-06 12:16:46Z schwenkel
[4010]125! Mass (volume) flux correction included to ensure global mass conservation for child domains.
[4466]126!
[4010]127! 3994 2019-05-22 18:08:09Z suehring
[3994]128! output of turbulence intensity added
[4466]129!
[3994]130! 3988 2019-05-22 11:32:37Z kanani
[3988]131! Implement steerable output interval for virtual measurements
[4466]132!
[3988]133! 3968 2019-05-13 11:04:01Z suehring
[3968]134! replace nspec_out with n_matched_vars
[4466]135!
[3968]136! 3929 2019-04-24 12:52:08Z banzhafs
[3929]137! Reverse changes back from revision 3878: use chem_boundary_conds instead of
138! chem_boundary_conds_decycle
[4466]139!
140!
[3929]141! 3885 2019-04-11 11:29:34Z kanani
[4466]142! Changes related to global restructuring of location messages and introduction
[3885]143! of additional debug messages
[3929]144!
[3885]145! 3879 2019-04-08 20:25:23Z knoop
[3875]146! Moved wtm_forces to module_interface_actions
[4466]147!
[3875]148! 3872 2019-04-08 15:03:06Z knoop
[3864]149! Modifications made for salsa:
150! - Call salsa_emission_update at each time step but do the checks within
151!   salsa_emission_update (i.e. skip_time_do_salsa >= time_since_reference_point
152!   and next_aero_emission_update <= time_since_reference_point ).
[4466]153! - Renamed nbins --> nbins_aerosol, ncc_tot --> ncomponents_mass and
[3864]154!   ngast --> ngases_salsa and loop indices b, c and sg to ib, ic and ig
155! - Apply nesting for salsa variables
156! - Removed cpu_log calls speciffic for salsa.
[4466]157!
[3864]158! 3833 2019-03-28 15:04:04Z forkel
[3879]159! added USE chem_gasphase_mod, replaced nspec by nspec since fixed compounds are not integrated
[4466]160!
[3833]161! 3820 2019-03-27 11:53:41Z forkel
[3820]162! renamed do_emiss to emissions_anthropogenic (ecc)
[4466]163!
164!
[3820]165! 3774 2019-03-04 10:52:49Z moh.hefny
[3774]166! rephrase if statement to avoid unallocated array in case of
167! nesting_offline is false (crashing during debug mode)
168!
169! 3761 2019-02-25 15:31:42Z raasch $
[3761]170! module section re-formatted and openacc required variables moved to separate section,
171! re-formatting to 100 char line width
[4466]172!
[3761]173! 3745 2019-02-15 18:57:56Z suehring
[3745]174! Call indoor model after first timestep
[4466]175!
[3745]176! 3744 2019-02-15 18:38:58Z suehring
[3742]177! - Moved call of bio_calculate_thermal_index_maps from biometeorology module to
178! time_integration to make sure averaged input is updated before calculating.
[4466]179!
[3742]180! 3739 2019-02-13 08:05:17Z dom_dwd_user
[3739]181! Removed everything related to "time_bio_results" as this is never used.
[4466]182!
[3739]183! 3724 2019-02-06 16:28:23Z kanani
[4466]184! Correct double-used log_point_s unit
185!
[3724]186! 3719 2019-02-06 13:10:18Z kanani
[3719]187! - removed wind_turbine cpu measurement, since same time is measured inside
188!   wtm_forces subroutine as special measures
189! - moved the numerous vnest cpulog to special measures
190! - extended radiation cpulog over entire radiation part,
191!   moved radiation_interactions cpulog to special measures
192! - moved some cpu_log calls to this routine for better overview
[4466]193!
[3719]194! 3705 2019-01-29 19:56:39Z suehring
[3705]195! Data output for virtual measurements added
[4466]196!
[3705]197! 3704 2019-01-29 19:51:41Z suehring
[3648]198! Rename subroutines for surface-data output
[4466]199!
[3648]200! 3647 2019-01-02 14:10:44Z kanani
[3647]201! Bugfix: add time_since_reference_point to IF clause for data_output calls
202! (otherwise skip_time_* values don't come into affect with dt_do* = 0.0).
203! Clean up indoor_model and biometeorology model call.
[3569]204!
[4182]205! Revision 1.1  1997/08/11 06:19:04  raasch
206! Initial revision
207!
208!
[1]209! Description:
210! ------------
[1682]211!> Integration in time of the model equations, statistical analysis and graphic
212!> output
[1]213!------------------------------------------------------------------------------!
[1682]214 SUBROUTINE time_integration
[1]215
[4466]216
[3761]217    USE advec_ws,                                                                                  &
[1320]218        ONLY:  ws_statistics
219
[3761]220    USE arrays_3d,                                                                                 &
[4508]221        ONLY:  diss, diss_p, dzu, e_p, nc_p, ni_p, nr_p, prho, pt, pt_p, pt_init, q, qc_p, qr_p,   &
222               q_init, q_p, qi_p, ref_state, rho_ocean, sa_p, s_p, tend, u, u_p, v, vpt, v_p, w_p
[1320]223
[4444]224#if defined( __parallel )  &&  ! defined( _OPENACC )
225    USE arrays_3d,                                                                                 &
[4508]226        ONLY:  e, nc, ni, nr, qc, qi, qr, s, w
[4444]227#endif
228
[3761]229    USE biometeorology_mod,                                                                        &
[4126]230        ONLY:  bio_calculate_thermal_index_maps, thermal_comfort, bio_calculate_uv_exposure,       &
231               uv_exposure
[3448]232
[3761]233    USE bulk_cloud_model_mod,                                                                      &
234        ONLY: bulk_cloud_model, calc_liquid_water_content, collision_turbulence,                   &
[4508]235              microphysics_ice_extension, microphysics_morrison, microphysics_seifert
[3294]236
[3761]237    USE calc_mean_profile_mod,                                                                     &
[1320]238        ONLY:  calc_mean_profile
239
[3761]240    USE chem_emissions_mod,                                                                        &
[4403]241        ONLY:  chem_emissions_setup, chem_emissions_update_on_demand
[2696]242
[3833]243    USE chem_gasphase_mod,                                                                         &
[3929]244        ONLY:  nvar
[3833]245
[3761]246    USE chem_modules,                                                                              &
[4511]247        ONLY:  bc_cs_t_val, chem_species, communicator_chem, emissions_anthropogenic,              &
248               emiss_read_legacy_mode, n_matched_vars
[2696]249
[3761]250    USE control_parameters,                                                                        &
251        ONLY:  advected_distance_x, advected_distance_y, air_chemistry, average_count_3d,          &
252               averaging_interval, averaging_interval_pr, bc_lr_cyc, bc_ns_cyc, bc_pt_t_val,       &
253               bc_q_t_val, biometeorology, call_psolver_at_all_substeps,  child_domain,            &
[4276]254               constant_flux_layer, constant_heatflux, create_disturbances,        &
[3761]255               dopr_n, constant_diffusion, coupling_mode, coupling_start_time,                     &
256               current_timestep_number, disturbance_created, disturbance_energy_limit, dist_range, &
257               do_sum, dt_3d, dt_averaging_input, dt_averaging_input_pr, dt_coupling,              &
258               dt_data_output_av, dt_disturb, dt_do2d_xy, dt_do2d_xz, dt_do2d_yz, dt_do3d,         &
[4017]259               dt_domask,dt_dopts, dt_dopr, dt_dopr_listing, dt_dots, dt_run_control,              &
[3761]260               end_time, first_call_lpm, first_call_mas, galilei_transformation, humidity,         &
261               indoor_model, intermediate_timestep_count, intermediate_timestep_count_max,         &
262               land_surface, large_scale_forcing, loop_optimization, lsf_surf, lsf_vert, masks,    &
[4069]263               multi_agent_system_end, multi_agent_system_start, nesting_offline, neutral,         &
[3761]264               nr_timesteps_this_run, nudging, ocean_mode, passive_scalar, pt_reference,           &
[4444]265               pt_slope_offset, random_heatflux, rans_tke_e, run_coupled, salsa,                   &
[3761]266               simulated_time, simulated_time_chr, skip_time_do2d_xy, skip_time_do2d_xz,           &
267               skip_time_do2d_yz, skip_time_do3d, skip_time_domask, skip_time_dopr,                &
268               skip_time_data_output_av, sloping_surface, stop_dt, surface_output,                 &
269               terminate_coupled, terminate_run, timestep_scheme, time_coupling, time_do2d_xy,     &
270               time_do2d_xz, time_do2d_yz, time_do3d, time_domask, time_dopr, time_dopr_av,        &
271               time_dopr_listing, time_dopts, time_dosp, time_dosp_av, time_dots, time_do_av,      &
[4017]272               time_do_sla, time_disturb, time_run_control, time_since_reference_point,            &
[4508]273               timestep_count, turbulent_inflow, turbulent_outflow, urban_surface,                 &
[3761]274               use_initial_profile_as_reference, use_single_reference_value, u_gtrans, v_gtrans,   &
[4508]275               virtual_flight, virtual_measurement, ws_scheme_mom, ws_scheme_sca
[1320]276
[4444]277#if defined( __parallel )
278    USE control_parameters,                                                                        &
279        ONLY:  rans_mode
280#endif
281
[3761]282    USE cpulog,                                                                                    &
[1320]283        ONLY:  cpu_log, log_point, log_point_s
284
[3994]285    USE diagnostic_output_quantities_mod,                                                          &
[4039]286        ONLY:  doq_calculate,                                                                      &
[3994]287               timestep_number_at_prev_calc
288
[4457]289    USE exchange_horiz_mod,                                                                        &
290        ONLY:  exchange_horiz
291
[3761]292    USE flight_mod,                                                                                &
[1957]293        ONLY:  flight_measurement
294
[4472]295    USE grid_variables,                                                                            &
296        ONLY:  ddx, ddy
297
[3761]298    USE indices,                                                                                   &
299        ONLY:  nbgp, nx, nxl, nxlg, nxr, nxrg, nzb, nzt
[1320]300
[3761]301    USE indoor_model_mod,                                                                          &
302        ONLY:  dt_indoor, im_main_heatcool, time_indoor
[3469]303
[1918]304    USE interfaces
305
[1320]306    USE kinds
307
[3761]308    USE land_surface_model_mod,                                                                    &
309        ONLY:  lsm_boundary_condition, lsm_energy_balance, lsm_soil_model, skip_time_do_lsm
[1496]310
[4017]311    USE lagrangian_particle_model_mod,                                                             &
[4276]312        ONLY:  lpm_data_output_ptseries
[3761]313
314    USE lsf_nudging_mod,                                                                           &
[3347]315        ONLY:  calc_tnudge, ls_forcing_surf, ls_forcing_vert, nudge_ref
[1320]316
[3761]317    USE module_interface,                                                                          &
[4268]318        ONLY:  module_interface_actions, module_interface_swap_timelevel,                          &
319               module_interface_boundary_conditions
[3684]320
[3761]321    USE multi_agent_system_mod,                                                                    &
[3198]322        ONLY:  agents_active, multi_agent_system
[3448]323
[3761]324    USE nesting_offl_mod,                                                                          &
[4226]325        ONLY:  nesting_offl_bc,                                                                    &
326               nesting_offl_geostrophic_wind,                                                      &
327               nesting_offl_input,                                                                 &
328               nesting_offl_interpolation_factor,                                                  &
329               nesting_offl_mass_conservation
[3864]330
[3761]331    USE netcdf_data_input_mod,                                                                     &
[4226]332        ONLY:  chem_emis, chem_emis_att
[3298]333
[3761]334    USE ocean_mod,                                                                                 &
[3294]335        ONLY:  prho_reference
336
[4227]337    USE palm_date_time_mod,                                                                        &
338        ONLY:  get_date_time
339
[3761]340    USE particle_attributes,                                                                       &
341        ONLY:  particle_advection, particle_advection_start, use_sgs_for_particles, wang_kernel
[1320]342
[1]343    USE pegrid
344
[4444]345#if defined( __parallel )
[3761]346    USE pmc_interface,                                                                             &
[4010]347        ONLY:  nested_run, nesting_mode, pmci_boundary_conds, pmci_datatrans, pmci_synchronize,    &
[4047]348        pmci_ensure_nest_mass_conservation, pmci_ensure_nest_mass_conservation_vertical,           &
349        pmci_set_swaplevel
[4444]350#endif
[1762]351
[3761]352    USE progress_bar,                                                                              &
[1402]353        ONLY:  finish_progress_bar, output_progress_bar
354
[3761]355    USE prognostic_equations_mod,                                                                  &
[2118]356        ONLY:  prognostic_equations_cache, prognostic_equations_vector
[1320]357
[3761]358    USE radiation_model_mod,                                                                       &
359        ONLY: dt_radiation, force_radiation_call, radiation, radiation_control,                    &
360              radiation_interaction, radiation_interactions, skip_time_do_radiation, time_radiation
[3864]361
[3761]362    USE salsa_mod,                                                                                 &
[3864]363        ONLY: aerosol_number, aerosol_mass, bc_am_t_val, bc_an_t_val, bc_gt_t_val,                 &
[4508]364              communicator_salsa, nbins_aerosol, ncomponents_mass, ngases_salsa,                   &
365              salsa_boundary_conditions, salsa_emission_update, salsa_gas, salsa_gases_from_chem,  &
366              skip_time_do_salsa
[1496]367
[3761]368    USE spectra_mod,                                                                               &
369        ONLY: average_count_sp, averaging_interval_sp, calc_spectra, dt_dosp, skip_time_dosp
[1786]370
[3761]371    USE statistics,                                                                                &
372        ONLY:  flow_statistics_called, hom, pr_palm, sums_ls_l
[1320]373
[3761]374
375    USE surface_layer_fluxes_mod,                                                                  &
[1691]376        ONLY:  surface_layer_fluxes
377
[3761]378    USE surface_data_output_mod,                                                                   &
379        ONLY:  average_count_surf, averaging_interval_surf, dt_dosurf, dt_dosurf_av,               &
380               surface_data_output, surface_data_output_averaging, skip_time_dosurf,               &
[3648]381               skip_time_dosurf_av, time_dosurf, time_dosurf_av
[2232]382
[3761]383    USE surface_mod,                                                                               &
384        ONLY:  surf_def_h, surf_lsm_h, surf_usm_h
385
386    USE synthetic_turbulence_generator_mod,                                                        &
387        ONLY:  dt_stg_call, dt_stg_adjust, parametrize_inflow_turbulence, stg_adjust, stg_main,    &
388               time_stg_adjust, time_stg_call, use_syn_turb_gen
389
390    USE turbulence_closure_mod,                                                                    &
[4048]391        ONLY:  tcm_diffusivities
[2696]392
[3761]393    USE urban_surface_mod,                                                                         &
394        ONLY:  usm_boundary_condition, usm_material_heat_model, usm_material_model,                &
[3597]395               usm_surface_energy_balance, usm_green_heat_model
[2007]396
[3761]397    USE vertical_nesting_mod,                                                                      &
[4444]398        ONLY:  vnested, vnest_init
[3864]399
[4444]400#if defined( __parallel )
401    USE vertical_nesting_mod,                                                                      &
402        ONLY:  vnest_anterpolate, vnest_anterpolate_e, vnest_boundary_conds,                       &
403               vnest_boundary_conds_khkm, vnest_deallocate, vnest_init_fine, vnest_start_time
404#endif
405
[3761]406    USE virtual_measurement_mod,                                                                   &
[3988]407        ONLY:  dt_virtual_measurement,                                                             &
408               time_virtual_measurement,                                                           &
409               vm_data_output,                                                                     &
410               vm_sampling,                                                                        &
411               vm_time_start
[2259]412
[4466]413
[4420]414    USE wind_turbine_model_mod,                                                                    &
415        ONLY:  dt_data_output_wtm, time_wtm, wind_turbine, wtm_data_output
[1914]416
[3761]417#if defined( _OPENACC )
[4444]418    USE arrays_3d,                                                                                 &
[4466]419        ONLY:  d, dd2zu, ddzu, ddzw,                                                               &
420               diss_l_u,                                                                           &
421               diss_l_v,                                                                           &
422               diss_l_w,                                                                           &
423               diss_s_u,                                                                           &
424               diss_s_v,                                                                           &
425               diss_s_w,                                                                           &
426               drho_air, drho_air_zw, dzw, e,                                                      &
427               flux_l_u,                                                                           &
428               flux_l_v,                                                                           &
429               flux_l_w,                                                                           &
430               flux_s_u,                                                                           &
431               flux_s_v,                                                                           &
432               flux_s_w,                                                                           &
433               heatflux_output_conversion,                                                         &
[4508]434               kh, km, momentumflux_output_conversion, nc, ni, nr, p, ptdf_x, ptdf_y, qc, qi, qr, rdf,     &
[4444]435               rdf_sc, rho_air, rho_air_zw, s, tdiss_m, te_m, tpt_m, tu_m, tv_m, tw_m, ug, u_init, &
[4508]436               u_stokes_zu, vg, v_init, v_stokes_zu, w, zu
[2365]437
[3761]438    USE control_parameters,                                                                        &
439        ONLY:  tsc
440
441    USE indices,                                                                                   &
[4346]442        ONLY:  advc_flags_m, advc_flags_s, nyn, nyng, nys, nysg, nz, nzb_max, wall_flags_total_0
[3761]443
444    USE statistics,                                                                                &
445        ONLY:  rmask, statistic_regions, sums_l, sums_l_l, sums_us2_ws_l,                          &
446               sums_wsus_ws_l, sums_vs2_ws_l, sums_wsvs_ws_l, sums_ws2_ws_l, sums_wspts_ws_l,      &
447               sums_wsqs_ws_l, sums_wssas_ws_l, sums_wsqcs_ws_l, sums_wsqrs_ws_l, sums_wsncs_ws_l, &
[4508]448               sums_wsnrs_ws_l, sums_wsss_ws_l, weight_substep, sums_salsa_ws_l, sums_wsqis_ws_l,  &
449               sums_wsnis_ws_l
[3761]450
451    USE surface_mod,                                                                               &
452        ONLY:  bc_h, enter_surface_arrays, exit_surface_arrays
453#endif
454
455
[1]456    IMPLICIT NONE
457
[3298]458    CHARACTER (LEN=9) ::  time_to_string   !<
[3864]459
[4356]460    INTEGER(iwp) ::  hour                !< hour of current time
461    INTEGER(iwp) ::  hour_call_emis = -1 !< last hour where emission was called
462    INTEGER(iwp) ::  ib                  !< index for aerosol size bins
463    INTEGER(iwp) ::  ic                  !< index for aerosol mass bins
464    INTEGER(iwp) ::  icc                 !< additional index for aerosol mass bins
465    INTEGER(iwp) ::  ig                  !< index for salsa gases
[4444]466    INTEGER(iwp) ::  mid                 !< masked output running index
[4356]467    INTEGER(iwp) ::  n                   !< loop counter for chemistry species
[3014]468
[1918]469    REAL(wp) ::  dt_3d_old  !< temporary storage of timestep to be used for
470                            !< steering of run control output interval
[3241]471    REAL(wp) ::  time_since_reference_point_save  !< original value of
472                                                  !< time_since_reference_point
473
[3634]474
[3761]475!
476!-- Copy data from arrays_3d
[4466]477!$ACC DATA &
[3634]478!$ACC COPY(d(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl:nxr)) &
[4170]479!$ACC COPY(diss(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
[3634]480!$ACC COPY(e(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
481!$ACC COPY(u(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
482!$ACC COPY(v(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
483!$ACC COPY(w(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
484!$ACC COPY(kh(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
485!$ACC COPY(km(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
486!$ACC COPY(p(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
487!$ACC COPY(pt(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg))
488
489!$ACC DATA &
[4466]490!$ACC COPYIN(diss_l_u(0:nz+1,nys:nyn,0), flux_l_u(0:nz+1,nys:nyn,0)) &
491!$ACC COPYIN(diss_l_v(0:nz+1,nys:nyn,0), flux_l_v(0:nz+1,nys:nyn,0)) &
492!$ACC COPYIN(diss_l_w(0:nz+1,nys:nyn,0), flux_l_w(0:nz+1,nys:nyn,0)) &
493!$ACC COPYIN(diss_s_u(0:nz+1,0), flux_s_u(0:nz+1,0)) &
494!$ACC COPYIN(diss_s_v(0:nz+1,0), flux_s_v(0:nz+1,0)) &
495!$ACC COPYIN(diss_s_w(0:nz+1,0), flux_s_w(0:nz+1,0)) &
[4170]496!$ACC COPY(diss_p(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
[3634]497!$ACC COPY(e_p(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
498!$ACC COPY(u_p(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
499!$ACC COPY(v_p(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
500!$ACC COPY(w_p(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
501!$ACC COPY(pt_p(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
502!$ACC COPY(tend(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
[4170]503!$ACC COPY(tdiss_m(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
[3634]504!$ACC COPY(te_m(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
505!$ACC COPY(tu_m(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
506!$ACC COPY(tv_m(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
507!$ACC COPY(tw_m(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
508!$ACC COPY(tpt_m(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg))
509
510!$ACC DATA &
511!$ACC COPYIN(rho_air(nzb:nzt+1), drho_air(nzb:nzt+1)) &
512!$ACC COPYIN(rho_air_zw(nzb:nzt+1), drho_air_zw(nzb:nzt+1)) &
513!$ACC COPYIN(zu(nzb:nzt+1)) &
514!$ACC COPYIN(dzu(1:nzt+1), dzw(1:nzt+1)) &
515!$ACC COPYIN(ddzu(1:nzt+1), dd2zu(1:nzt)) &
516!$ACC COPYIN(ddzw(1:nzt+1)) &
[3658]517!$ACC COPYIN(heatflux_output_conversion(nzb:nzt+1)) &
518!$ACC COPYIN(momentumflux_output_conversion(nzb:nzt+1)) &
[3634]519!$ACC COPYIN(rdf(nzb+1:nzt), rdf_sc(nzb+1:nzt)) &
520!$ACC COPYIN(ptdf_x(nxlg:nxrg), ptdf_y(nysg:nyng)) &
521!$ACC COPYIN(ref_state(0:nz+1)) &
522!$ACC COPYIN(u_init(0:nz+1), v_init(0:nz+1)) &
523!$ACC COPYIN(u_stokes_zu(nzb:nzt+1), v_stokes_zu(nzb:nzt+1)) &
524!$ACC COPYIN(pt_init(0:nz+1)) &
525!$ACC COPYIN(ug(0:nz+1), vg(0:nz+1))
526
[3761]527!
528!-- Copy data from control_parameters
[3634]529!$ACC DATA &
530!$ACC COPYIN(tsc(1:5))
531
[3761]532!
[4472]533!-- Copy data from grid_variables
534!$ACC DATA &
535!$ACC COPYIN(ddx, ddy)
536
537!
[3761]538!-- Copy data from indices
[3634]539!$ACC DATA &
[4111]540!$ACC COPYIN(advc_flags_m(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
541!$ACC COPYIN(advc_flags_s(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
[4346]542!$ACC COPYIN(wall_flags_total_0(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg))
[3634]543
[3761]544!
545!-- Copy data from surface_mod
[3634]546!$ACC DATA &
547!$ACC COPYIN(bc_h(0:1)) &
548!$ACC COPYIN(bc_h(0)%i(1:bc_h(0)%ns)) &
549!$ACC COPYIN(bc_h(0)%j(1:bc_h(0)%ns)) &
550!$ACC COPYIN(bc_h(0)%k(1:bc_h(0)%ns)) &
551!$ACC COPYIN(bc_h(1)%i(1:bc_h(1)%ns)) &
552!$ACC COPYIN(bc_h(1)%j(1:bc_h(1)%ns)) &
553!$ACC COPYIN(bc_h(1)%k(1:bc_h(1)%ns))
554
[3761]555!
556!-- Copy data from statistics
[3634]557!$ACC DATA &
[3658]558!$ACC COPYIN(hom(0:nz+1,1:2,1:4,0)) &
[3634]559!$ACC COPYIN(rmask(nysg:nyng,nxlg:nxrg,0:statistic_regions)) &
560!$ACC COPYIN(weight_substep(1:intermediate_timestep_count_max)) &
[3658]561!$ACC COPY(sums_l(nzb:nzt+1,1:pr_palm,0)) &
[3634]562!$ACC COPY(sums_l_l(nzb:nzt+1,0:statistic_regions,0)) &
563!$ACC COPY(sums_us2_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
564!$ACC COPY(sums_wsus_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
565!$ACC COPY(sums_vs2_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
566!$ACC COPY(sums_wsvs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
567!$ACC COPY(sums_ws2_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
568!$ACC COPY(sums_wspts_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
569!$ACC COPY(sums_wssas_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
570!$ACC COPY(sums_wsqs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
571!$ACC COPY(sums_wsqcs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
[4502]572!$ACC COPY(sums_wsqis_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
[3634]573!$ACC COPY(sums_wsqrs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
574!$ACC COPY(sums_wsncs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
[4502]575!$ACC COPY(sums_wsnis_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
[3634]576!$ACC COPY(sums_wsnrs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
577!$ACC COPY(sums_wsss_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
578!$ACC COPY(sums_salsa_ws_l(nzb:nzt+1,0))
579
[4472]580!
581!-- Next statement is to avoid compiler warnings about unused variables. Please
582!-- remove in case that you are using them. ddx and ddy need to be defined in
583!-- time_integration because of ACC COPYIN directive.
584    ddx = ddx
585    ddy = ddy
586
[3761]587#if defined( _OPENACC )
[3658]588    CALL enter_surface_arrays
589#endif
590
[1]591!
[1918]592!-- At beginning determine the first time step
593    CALL timestep
[4444]594
595#if defined( __parallel )
[1764]596!
597!-- Synchronize the timestep in case of nested run.
598    IF ( nested_run )  THEN
[1878]599!
600!--    Synchronization by unifying the time step.
601!--    Global minimum of all time-steps is used for all.
602       CALL pmci_synchronize
[1764]603    ENDIF
[4444]604#endif
[1764]605
[1918]606!
607!-- Determine and print out the run control quantities before the first time
608!-- step of this run. For the initial run, some statistics (e.g. divergence)
[3004]609!-- need to be determined first --> CALL flow_statistics at the beginning of
610!-- run_control
[1]611    CALL run_control
[108]612!
[4466]613!-- Data exchange between coupled models in case that a call has been omitted
[108]614!-- at the end of the previous run of a job chain.
[3761]615    IF ( coupling_mode /= 'uncoupled'  .AND.  run_coupled  .AND. .NOT. vnested )  THEN
[108]616!
[4466]617!--    In case of model termination initiated by the local model the coupler
618!--    must not be called because this would again cause an MPI hang.
[1918]619       DO WHILE ( time_coupling >= dt_coupling  .AND.  terminate_coupled == 0 )
[108]620          CALL surface_coupler
621          time_coupling = time_coupling - dt_coupling
622       ENDDO
[3761]623       IF (time_coupling == 0.0_wp  .AND.  time_since_reference_point < dt_coupling )  THEN
[348]624          time_coupling = time_since_reference_point
625       ENDIF
[108]626    ENDIF
627
[3885]628    CALL location_message( 'atmosphere (and/or ocean) time-stepping', 'start' )
[3761]629
[1]630!
631!-- Start of the time loop
[3761]632    DO  WHILE ( simulated_time < end_time  .AND.  .NOT. stop_dt  .AND. .NOT. terminate_run )
[1]633
634       CALL cpu_log( log_point_s(10), 'timesteps', 'start' )
[4444]635
636#if defined( __parallel )
[1]637!
[2365]638!--    Vertical nesting: initialize fine grid
639       IF ( vnested ) THEN
640          IF ( .NOT. vnest_init  .AND.  simulated_time >= vnest_start_time )  THEN
[3719]641             CALL cpu_log( log_point_s(22), 'vnest_init', 'start' )
[2365]642             CALL vnest_init_fine
643             vnest_init = .TRUE.
[3719]644             CALL cpu_log( log_point_s(22), 'vnest_init', 'stop' )
[2365]645          ENDIF
646       ENDIF
[4444]647#endif
648
[2365]649!
[4466]650!--    Determine ug, vg and w_subs in dependence on data from external file
[1241]651!--    LSF_DATA
[1365]652       IF ( large_scale_forcing .AND. lsf_vert )  THEN
[1241]653           CALL ls_forcing_vert ( simulated_time )
[1365]654           sums_ls_l = 0.0_wp
[1241]655       ENDIF
656
657!
[4466]658!--    Set pt_init and q_init to the current profiles taken from
659!--    NUDGING_DATA
[1380]660       IF ( nudging )  THEN
661           CALL nudge_ref ( simulated_time )
662!
663!--        Store temperature gradient at the top boundary for possible Neumann
664!--        boundary condition
665           bc_pt_t_val = ( pt_init(nzt+1) - pt_init(nzt) ) / dzu(nzt+1)
666           bc_q_t_val  = ( q_init(nzt+1) - q_init(nzt) ) / dzu(nzt+1)
[3298]667           IF ( air_chemistry )  THEN
[4511]668              DO  n = 1, nvar
669                 bc_cs_t_val = (  chem_species(n)%conc_pr_init(nzt+1)                              &
670                                - chem_species(n)%conc_pr_init(nzt) )                              &
[3298]671                               / dzu(nzt+1)
672              ENDDO
673           ENDIF
[3864]674           IF ( salsa  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_do_salsa )  THEN
675              DO  ib = 1, nbins_aerosol
676                 bc_an_t_val = ( aerosol_number(ib)%init(nzt+1) - aerosol_number(ib)%init(nzt) ) / &
677                               dzu(nzt+1)
678                 DO  ic = 1, ncomponents_mass
679                    icc = ( ic - 1 ) * nbins_aerosol + ib
680                    bc_am_t_val = ( aerosol_mass(icc)%init(nzt+1) - aerosol_mass(icc)%init(nzt) ) /&
681                                  dzu(nzt+1)
682                 ENDDO
683              ENDDO
684              IF ( .NOT. salsa_gases_from_chem )  THEN
685                 DO  ig = 1, ngases_salsa
686                    bc_gt_t_val = ( salsa_gas(ig)%init(nzt+1) - salsa_gas(ig)%init(nzt) ) /        &
687                                  dzu(nzt+1)
688                 ENDDO
689              ENDIF
690           ENDIF
[1380]691       ENDIF
[2696]692!
[4466]693!--    Input of boundary data.
[4226]694       IF ( nesting_offline )  CALL nesting_offl_input
[1380]695!
[4276]696!--    Execute all other module actions routines
[3684]697       CALL module_interface_actions( 'before_timestep' )
[4466]698
[4508]699!
[1]700!--    Start of intermediate step loop
701       intermediate_timestep_count = 0
[3761]702       DO  WHILE ( intermediate_timestep_count < intermediate_timestep_count_max )
[1]703
704          intermediate_timestep_count = intermediate_timestep_count + 1
705
706!
707!--       Set the steering factors for the prognostic equations which depend
708!--       on the timestep scheme
709          CALL timestep_scheme_steering
710
711!
[1128]712!--       Calculate those variables needed in the tendency terms which need
713!--       global communication
[3761]714          IF ( .NOT. use_single_reference_value  .AND.  .NOT. use_initial_profile_as_reference )   &
715          THEN
[1179]716!
717!--          Horizontally averaged profiles to be used as reference state in
718!--          buoyancy terms (WARNING: only the respective last call of
719!--          calc_mean_profile defines the reference state!)
[1365]720             IF ( .NOT. neutral )  THEN
721                CALL calc_mean_profile( pt, 4 )
722                ref_state(:)  = hom(:,1,4,0) ! this is used in the buoyancy term
723             ENDIF
[3294]724             IF ( ocean_mode )  THEN
[2031]725                CALL calc_mean_profile( rho_ocean, 64 )
[1365]726                ref_state(:)  = hom(:,1,64,0)
727             ENDIF
728             IF ( humidity )  THEN
729                CALL calc_mean_profile( vpt, 44 )
730                ref_state(:)  = hom(:,1,44,0)
731             ENDIF
[2617]732!
733!--          Assure that ref_state does not become zero at any level
[4466]734!--          ( might be the case if a vertical level is completely occupied
[2617]735!--            with topography ).
[3761]736             ref_state = MERGE( MAXVAL(ref_state), ref_state, ref_state == 0.0_wp )
[1179]737          ENDIF
738
[3761]739          IF ( ( ws_scheme_mom .OR. ws_scheme_sca )  .AND.  intermediate_timestep_count == 1 )     &
740          THEN
741             CALL ws_statistics
742          ENDIF
[1365]743!
744!--       In case of nudging calculate current nudging time scale and horizontal
[1380]745!--       means of u, v, pt and q
[1365]746          IF ( nudging )  THEN
747             CALL calc_tnudge( simulated_time )
748             CALL calc_mean_profile( u, 1 )
749             CALL calc_mean_profile( v, 2 )
750             CALL calc_mean_profile( pt, 4 )
751             CALL calc_mean_profile( q, 41 )
752          ENDIF
[1128]753!
[3876]754!--       Execute all other module actions routunes
755          CALL module_interface_actions( 'before_prognostic_equations' )
756!
[1]757!--       Solve the prognostic equations. A fast cache optimized version with
758!--       only one single loop is used in case of Piascek-Williams advection
759!--       scheme. NEC vector machines use a different version, because
760!--       in the other versions a good vectorization is prohibited due to
761!--       inlining problems.
[1019]762          IF ( loop_optimization == 'cache' )  THEN
763             CALL prognostic_equations_cache
764          ELSEIF ( loop_optimization == 'vector' )  THEN
[63]765             CALL prognostic_equations_vector
[1]766          ENDIF
[4508]767
[1]768!
[3159]769!--       Movement of agents in multi agent system
[3761]770          IF ( agents_active  .AND.  time_since_reference_point >= multi_agent_system_start  .AND. &
771               time_since_reference_point <= multi_agent_system_end  .AND.                         &
772               intermediate_timestep_count == 1 )                                                  &
773          THEN
[3159]774             CALL multi_agent_system
775             first_call_mas = .FALSE.
776          ENDIF
777
778!
[1]779!--       Exchange of ghost points (lateral boundary conditions)
[2118]780          CALL cpu_log( log_point(26), 'exchange-horiz-progn', 'start' )
[1113]781
[2118]782          CALL exchange_horiz( u_p, nbgp )
783          CALL exchange_horiz( v_p, nbgp )
784          CALL exchange_horiz( w_p, nbgp )
785          CALL exchange_horiz( pt_p, nbgp )
786          IF ( .NOT. constant_diffusion )  CALL exchange_horiz( e_p, nbgp )
[3761]787          IF ( rans_tke_e  .OR.  wang_kernel  .OR.  collision_turbulence                           &
[2696]788               .OR.  use_sgs_for_particles )  THEN
789             IF ( rans_tke_e )  THEN
790                CALL exchange_horiz( diss_p, nbgp )
791             ELSE
792                CALL exchange_horiz( diss, nbgp )
793             ENDIF
794          ENDIF
[3294]795          IF ( ocean_mode )  THEN
[2118]796             CALL exchange_horiz( sa_p, nbgp )
797             CALL exchange_horiz( rho_ocean, nbgp )
798             CALL exchange_horiz( prho, nbgp )
799          ENDIF
800          IF ( humidity )  THEN
801             CALL exchange_horiz( q_p, nbgp )
[3274]802             IF ( bulk_cloud_model .AND. microphysics_morrison )  THEN
[2292]803                CALL exchange_horiz( qc_p, nbgp )
804                CALL exchange_horiz( nc_p, nbgp )
805             ENDIF
[3274]806             IF ( bulk_cloud_model .AND. microphysics_seifert )  THEN
[2118]807                CALL exchange_horiz( qr_p, nbgp )
808                CALL exchange_horiz( nr_p, nbgp )
[1053]809             ENDIF
[4502]810             IF ( bulk_cloud_model .AND. microphysics_ice_extension )  THEN
811                CALL exchange_horiz( qi_p, nbgp )
812                CALL exchange_horiz( ni_p, nbgp )
813             ENDIF
[2118]814          ENDIF
[2696]815          IF ( passive_scalar )  CALL exchange_horiz( s_p, nbgp )
[3929]816          IF ( air_chemistry )  THEN
[4511]817             DO  n = 1, nvar
818                CALL exchange_horiz( chem_species(n)%conc_p, nbgp,                                 &
819                                     alternative_communicator = communicator_chem )
[4029]820             ENDDO
821          ENDIF
822
823          IF ( salsa  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_do_salsa )  THEN
824             DO  ib = 1, nbins_aerosol
[4508]825                CALL exchange_horiz( aerosol_number(ib)%conc_p, nbgp,                              &
826                                     alternative_communicator = communicator_salsa )
[4029]827                DO  ic = 1, ncomponents_mass
828                   icc = ( ic - 1 ) * nbins_aerosol + ib
[4508]829                   CALL exchange_horiz( aerosol_mass(icc)%conc_p, nbgp,                            &
830                                        alternative_communicator = communicator_salsa )
[4029]831                ENDDO
832             ENDDO
833             IF ( .NOT. salsa_gases_from_chem )  THEN
834                DO  ig = 1, ngases_salsa
[4508]835                   CALL exchange_horiz( salsa_gas(ig)%conc_p, nbgp,                                &
836                                        alternative_communicator = communicator_salsa )
[4029]837                ENDDO
838             ENDIF
839          ENDIF
[4508]840
[4029]841          CALL cpu_log( log_point(26), 'exchange-horiz-progn', 'stop' )
842
[3929]843!
[4029]844!--       Boundary conditions for the prognostic quantities (except of the
[4281]845!--       velocities at the outflow in case of a non-cyclic lateral wall) and
846!--       boundary conditions for module-specific variables
[4268]847          CALL module_interface_boundary_conditions
[4508]848
[1]849!
[4047]850!--       Incrementing timestep counter
851          timestep_count = timestep_count + 1
[73]852
[4047]853          CALL cpu_log( log_point(28), 'swap_timelevel', 'start' )
[2365]854!
[4047]855!--       Set the swap level for all modules
856          CALL module_interface_swap_timelevel( MOD( timestep_count, 2) )
[4444]857
858#if defined( __parallel )
[4047]859!
860!--       Set the swap level for steering the pmc data transfer
861          IF ( nested_run )  CALL pmci_set_swaplevel( MOD( timestep_count, 2) + 1 )  !> @todo: why the +1 ?
[4444]862#endif
[4047]863
864          CALL cpu_log( log_point(28), 'swap_timelevel', 'stop' )
865
[4444]866#if defined( __parallel )
[4047]867!
[2365]868!--       Vertical nesting: Interpolate fine grid data to the coarse grid
869          IF ( vnest_init ) THEN
[3719]870             CALL cpu_log( log_point_s(37), 'vnest_anterpolate', 'start' )
[2365]871             CALL vnest_anterpolate
[3719]872             CALL cpu_log( log_point_s(37), 'vnest_anterpolate', 'stop' )
[2365]873          ENDIF
874
[1764]875          IF ( nested_run )  THEN
[1797]876
[1764]877             CALL cpu_log( log_point(60), 'nesting', 'start' )
[1762]878!
[1933]879!--          Domain nesting. The data transfer subroutines pmci_parent_datatrans
880!--          and pmci_child_datatrans are called inside the wrapper
[1797]881!--          subroutine pmci_datatrans according to the control parameters
882!--          nesting_mode and nesting_datatransfer_mode.
883!--          TO_DO: why is nesting_mode given as a parameter here?
884             CALL pmci_datatrans( nesting_mode )
[1762]885
[3761]886             IF ( TRIM( nesting_mode ) == 'two-way' .OR.  nesting_mode == 'vertical' )  THEN
[4029]887
888                CALL cpu_log( log_point_s(92), 'exchange-horiz-nest', 'start' )
[1762]889!
[1933]890!--             Exchange_horiz is needed for all parent-domains after the
[1764]891!--             anterpolation
892                CALL exchange_horiz( u, nbgp )
893                CALL exchange_horiz( v, nbgp )
894                CALL exchange_horiz( w, nbgp )
[2174]895                IF ( .NOT. neutral )  CALL exchange_horiz( pt, nbgp )
896
897                IF ( humidity )  THEN
898
899                   CALL exchange_horiz( q, nbgp )
900
[3274]901                   IF ( bulk_cloud_model  .AND.  microphysics_morrison )  THEN
[2292]902                       CALL exchange_horiz( qc, nbgp )
903                       CALL exchange_horiz( nc, nbgp )
904                   ENDIF
[3274]905                   IF ( bulk_cloud_model  .AND.  microphysics_seifert )  THEN
[2174]906                       CALL exchange_horiz( qr, nbgp )
907                       CALL exchange_horiz( nr, nbgp )
908                   ENDIF
[4502]909                   IF ( bulk_cloud_model  .AND.  microphysics_ice_extension )  THEN
[4508]910                      CALL exchange_horiz( qi, nbgp )
911                      CALL exchange_horiz( ni, nbgp )
[4502]912                   ENDIF
[4508]913
[2174]914                ENDIF
915
[4466]916                IF ( passive_scalar )  CALL exchange_horiz( s, nbgp )
[3864]917
[2174]918                IF ( .NOT. constant_diffusion )  CALL exchange_horiz( e, nbgp )
[2773]919
[3761]920                IF ( .NOT. constant_diffusion  .AND.  rans_mode  .AND.  rans_tke_e )  THEN
[2938]921                   CALL exchange_horiz( diss, nbgp )
[3761]922                ENDIF
[2938]923
[2773]924                IF ( air_chemistry )  THEN
[3929]925                   DO  n = 1, nvar
[4511]926                      CALL exchange_horiz( chem_species(n)%conc, nbgp,                             &
927                                           alternative_communicator = communicator_chem )
[2773]928                   ENDDO
929                ENDIF
930
[3864]931                IF ( salsa  .AND. time_since_reference_point >= skip_time_do_salsa )  THEN
932                   DO  ib = 1, nbins_aerosol
[4508]933                      CALL exchange_horiz( aerosol_number(ib)%conc, nbgp,                          &
934                                           alternative_communicator = communicator_salsa )
[3864]935                      DO  ic = 1, ncomponents_mass
936                         icc = ( ic - 1 ) * nbins_aerosol + ib
[4508]937                         CALL exchange_horiz( aerosol_mass(icc)%conc, nbgp,                        &
938                                              alternative_communicator = communicator_salsa )
[3864]939                      ENDDO
940                   ENDDO
941                   IF ( .NOT. salsa_gases_from_chem )  THEN
942                      DO  ig = 1, ngases_salsa
[4508]943                         CALL exchange_horiz( salsa_gas(ig)%conc, nbgp,                            &
944                                              alternative_communicator = communicator_salsa )
[3864]945                      ENDDO
946                   ENDIF
947                ENDIF
[4029]948                CALL cpu_log( log_point_s(92), 'exchange-horiz-nest', 'stop' )
[3864]949
[1762]950             ENDIF
[4029]951
[1762]952!
[2311]953!--          Set boundary conditions again after interpolation and anterpolation.
954             CALL pmci_boundary_conds
[1764]955
956             CALL cpu_log( log_point(60), 'nesting', 'stop' )
957
[1762]958          ENDIF
[4444]959#endif
[1762]960
961!
[1]962!--       Temperature offset must be imposed at cyclic boundaries in x-direction
963!--       when a sloping surface is used
964          IF ( sloping_surface )  THEN
[3761]965             IF ( nxl ==  0 )  pt(:,:,nxlg:nxl-1) = pt(:,:,nxlg:nxl-1) - pt_slope_offset
966             IF ( nxr == nx )  pt(:,:,nxr+1:nxrg) = pt(:,:,nxr+1:nxrg) + pt_slope_offset
[1]967          ENDIF
968
969!
[151]970!--       Impose a turbulent inflow using the recycling method
[3719]971          IF ( turbulent_inflow )  CALL inflow_turbulence
[151]972
973!
[2050]974!--       Set values at outflow boundary using the special outflow condition
[3719]975          IF ( turbulent_outflow )  CALL outflow_turbulence
[2050]976
977!
[1]978!--       Impose a random perturbation on the horizontal velocity field
[3761]979          IF ( create_disturbances  .AND.  ( call_psolver_at_all_substeps  .AND.                   &
980               intermediate_timestep_count == intermediate_timestep_count_max )                    &
981               .OR. ( .NOT. call_psolver_at_all_substeps  .AND.  intermediate_timestep_count == 1 ) ) &
[1]982          THEN
983             time_disturb = time_disturb + dt_3d
984             IF ( time_disturb >= dt_disturb )  THEN
[3761]985                IF ( disturbance_energy_limit /= 0.0_wp  .AND.                                     &
[1736]986                     hom(nzb+5,1,pr_palm,0) < disturbance_energy_limit )  THEN
[2232]987                   CALL disturb_field( 'u', tend, u )
988                   CALL disturb_field( 'v', tend, v )
[3761]989                ELSEIF ( ( .NOT. bc_lr_cyc  .OR.  .NOT. bc_ns_cyc )                                &
990                         .AND. .NOT. child_domain  .AND.  .NOT.  nesting_offline )                 &
[3182]991                THEN
[1]992!
993!--                Runs with a non-cyclic lateral wall need perturbations
994!--                near the inflow throughout the whole simulation
995                   dist_range = 1
[2232]996                   CALL disturb_field( 'u', tend, u )
997                   CALL disturb_field( 'v', tend, v )
[1]998                   dist_range = 0
999                ENDIF
1000                time_disturb = time_disturb - dt_disturb
1001             ENDIF
1002          ENDIF
1003
1004!
[4466]1005!--       Map forcing data derived from larger scale model onto domain
[4226]1006!--       boundaries. Further, update geostrophic wind components.
[3761]1007          IF ( nesting_offline  .AND.  intermediate_timestep_count ==                              &
[4226]1008                                       intermediate_timestep_count_max  )  THEN
[4466]1009!--          Determine interpolation factor before boundary conditions and geostrophic wind
[4226]1010!--          is updated.
1011             CALL nesting_offl_interpolation_factor
[3347]1012             CALL nesting_offl_bc
[4226]1013             CALL nesting_offl_geostrophic_wind
1014          ENDIF
[2938]1015!
[4022]1016!--       Impose a turbulent inflow using synthetic generated turbulence.
1017          IF ( use_syn_turb_gen  .AND.                                                             &
1018               intermediate_timestep_count == intermediate_timestep_count_max )  THEN
[3719]1019             CALL cpu_log( log_point(57), 'synthetic_turbulence_gen', 'start' )
[3347]1020             CALL stg_main
[3719]1021             CALL cpu_log( log_point(57), 'synthetic_turbulence_gen', 'stop' )
[2696]1022          ENDIF
1023!
[3347]1024!--       Ensure mass conservation. This need to be done after imposing
1025!--       synthetic turbulence and top boundary condition for pressure is set to
[4466]1026!--       Neumann conditions.
[3347]1027!--       Is this also required in case of Dirichlet?
1028          IF ( nesting_offline )  CALL nesting_offl_mass_conservation
1029!
[1]1030!--       Reduce the velocity divergence via the equation for perturbation
1031!--       pressure.
[106]1032          IF ( intermediate_timestep_count == 1  .OR. &
1033                call_psolver_at_all_substeps )  THEN
[2365]1034
1035             IF (  vnest_init ) THEN
[4444]1036#if defined( __parallel )
[2365]1037!
1038!--             Compute pressure in the CG, interpolate top boundary conditions
1039!--             to the FG and then compute pressure in the FG
1040                IF ( coupling_mode == 'vnested_crse' )  CALL pres
1041
[3719]1042                CALL cpu_log( log_point_s(30), 'vnest_bc', 'start' )
[2365]1043                CALL vnest_boundary_conds
[3719]1044                CALL cpu_log( log_point_s(30), 'vnest_bc', 'stop' )
[4466]1045
[2365]1046                IF ( coupling_mode == 'vnested_fine' )  CALL pres
1047
1048!--             Anterpolate TKE, satisfy Germano Identity
[3719]1049                CALL cpu_log( log_point_s(28), 'vnest_anter_e', 'start' )
[2365]1050                CALL vnest_anterpolate_e
[3719]1051                CALL cpu_log( log_point_s(28), 'vnest_anter_e', 'stop' )
[4444]1052#else
1053                CONTINUE
1054#endif
[2365]1055
1056             ELSE
[4444]1057#if defined( __parallel )
[4268]1058!
[4010]1059!--             Mass (volume) flux correction to ensure global mass conservation for child domains.
1060                IF ( child_domain )  THEN
1061                   IF ( nesting_mode == 'vertical' )  THEN
1062                      CALL pmci_ensure_nest_mass_conservation_vertical
1063                   ELSE
1064                      CALL pmci_ensure_nest_mass_conservation
1065                   ENDIF
1066                ENDIF
[4444]1067#endif
[2365]1068                CALL pres
1069
1070             ENDIF
1071
[1]1072          ENDIF
[4275]1073!
1074!--       Particle transport/physics with the Lagrangian particle model
1075!--       (only once during intermediate steps, because it uses an Euler-step)
1076!--       ### particle model should be moved before prognostic_equations, in order
1077!--       to regard droplet interactions directly
[1]1078
[4276]1079          CALL module_interface_actions( 'after_pressure_solver' )
[1]1080!
[4275]1081!--       Interaction of droplets with temperature and mixing ratio.
1082!--       Droplet condensation and evaporation is calculated within
1083!--       advec_particles.
1084!
[1]1085!--       If required, compute liquid water content
[3274]1086          IF ( bulk_cloud_model )  THEN
[1015]1087             CALL calc_liquid_water_content
1088          ENDIF
[2174]1089!
[4466]1090!--       If required, compute virtual potential temperature
1091          IF ( humidity )  THEN
1092             CALL compute_vpt
1093          ENDIF
[1585]1094
[1]1095!
1096!--       Compute the diffusion quantities
1097          IF ( .NOT. constant_diffusion )  THEN
1098
1099!
[4466]1100!--          Determine surface fluxes shf and qsws and surface values
1101!--          pt_surface and q_surface in dependence on data from external
[1276]1102!--          file LSF_DATA respectively
[3761]1103             IF ( ( large_scale_forcing .AND. lsf_surf ) .AND.                                     &
1104                 intermediate_timestep_count == intermediate_timestep_count_max )                  &
[1276]1105             THEN
[2320]1106                CALL ls_forcing_surf( simulated_time )
[1276]1107             ENDIF
1108
1109!
[4466]1110!--          First the vertical (and horizontal) fluxes in the surface
[2232]1111!--          (constant flux) layer are computed
[1691]1112             IF ( constant_flux_layer )  THEN
1113                CALL cpu_log( log_point(19), 'surface_layer_fluxes', 'start' )
1114                CALL surface_layer_fluxes
1115                CALL cpu_log( log_point(19), 'surface_layer_fluxes', 'stop' )
[1]1116             ENDIF
1117!
[4466]1118!--          If required, solve the energy balance for the surface and run soil
[2232]1119!--          model. Call for horizontal as well as vertical surfaces
[2696]1120             IF ( land_surface .AND. time_since_reference_point >= skip_time_do_lsm)  THEN
[1691]1121
1122                CALL cpu_log( log_point(54), 'land_surface', 'start' )
[2232]1123!
1124!--             Call for horizontal upward-facing surfaces
1125                CALL lsm_energy_balance( .TRUE., -1 )
[2299]1126                CALL lsm_soil_model( .TRUE., -1, .TRUE. )
[2232]1127!
1128!--             Call for northward-facing surfaces
1129                CALL lsm_energy_balance( .FALSE., 0 )
[2299]1130                CALL lsm_soil_model( .FALSE., 0, .TRUE. )
[2232]1131!
1132!--             Call for southward-facing surfaces
1133                CALL lsm_energy_balance( .FALSE., 1 )
[2299]1134                CALL lsm_soil_model( .FALSE., 1, .TRUE. )
[2232]1135!
1136!--             Call for eastward-facing surfaces
1137                CALL lsm_energy_balance( .FALSE., 2 )
[2299]1138                CALL lsm_soil_model( .FALSE., 2, .TRUE. )
[2232]1139!
1140!--             Call for westward-facing surfaces
1141                CALL lsm_energy_balance( .FALSE., 3 )
[2299]1142                CALL lsm_soil_model( .FALSE., 3, .TRUE. )
[4268]1143
[2696]1144!
1145!--             At the end, set boundary conditons for potential temperature
[4466]1146!--             and humidity after running the land-surface model. This
[2696]1147!--             might be important for the nesting, where arrays are transfered.
1148                CALL lsm_boundary_condition
[2232]1149
[4268]1150
[1691]1151                CALL cpu_log( log_point(54), 'land_surface', 'stop' )
1152             ENDIF
1153!
[4466]1154!--          If required, solve the energy balance for urban surfaces and run
[2007]1155!--          the material heat model
1156             IF (urban_surface) THEN
1157                CALL cpu_log( log_point(74), 'urban_surface', 'start' )
[4268]1158
[3418]1159                CALL usm_surface_energy_balance( .FALSE. )
[2007]1160                IF ( usm_material_model )  THEN
[2696]1161                   CALL usm_green_heat_model
[3418]1162                   CALL usm_material_heat_model ( .FALSE. )
[2007]1163                ENDIF
[2696]1164
1165!
1166!--             At the end, set boundary conditons for potential temperature
[4466]1167!--             and humidity after running the urban-surface model. This
[2696]1168!--             might be important for the nesting, where arrays are transfered.
1169                CALL usm_boundary_condition
1170
[2007]1171                CALL cpu_log( log_point(74), 'urban_surface', 'stop' )
1172             ENDIF
1173!
[1]1174!--          Compute the diffusion coefficients
1175             CALL cpu_log( log_point(17), 'diffusivities', 'start' )
[75]1176             IF ( .NOT. humidity ) THEN
[3294]1177                IF ( ocean_mode )  THEN
[2696]1178                   CALL tcm_diffusivities( prho, prho_reference )
[97]1179                ELSE
[2696]1180                   CALL tcm_diffusivities( pt, pt_reference )
[97]1181                ENDIF
[1]1182             ELSE
[2696]1183                CALL tcm_diffusivities( vpt, pt_reference )
[1]1184             ENDIF
1185             CALL cpu_log( log_point(17), 'diffusivities', 'stop' )
[4444]1186
1187#if defined( __parallel )
[2696]1188!
1189!--          Vertical nesting: set fine grid eddy viscosity top boundary condition
1190             IF ( vnest_init )  CALL vnest_boundary_conds_khkm
[4444]1191#endif
[1]1192
1193          ENDIF
1194
1195       ENDDO   ! Intermediate step loop
[3634]1196
[1]1197!
[3634]1198!--    Will be used at some point by flow_statistics.
[3658]1199       !$ACC UPDATE &
[3634]1200       !$ACC HOST(sums_l_l(nzb:nzt+1,0:statistic_regions,0)) &
1201       !$ACC HOST(sums_us2_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1202       !$ACC HOST(sums_wsus_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1203       !$ACC HOST(sums_vs2_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1204       !$ACC HOST(sums_wsvs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1205       !$ACC HOST(sums_ws2_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1206       !$ACC HOST(sums_wspts_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1207       !$ACC HOST(sums_wssas_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1208       !$ACC HOST(sums_wsqs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1209       !$ACC HOST(sums_wsqcs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
[4502]1210       !$ACC HOST(sums_wsqis_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
[3634]1211       !$ACC HOST(sums_wsqrs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1212       !$ACC HOST(sums_wsncs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
[4502]1213       !$ACC HOST(sums_wsnis_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
[3634]1214       !$ACC HOST(sums_wsnrs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1215       !$ACC HOST(sums_wsss_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1216       !$ACC HOST(sums_salsa_ws_l(nzb:nzt+1,0))
1217
1218!
[4064]1219!--    If required, calculate radiative fluxes and heating rates
1220       IF ( radiation  .AND.  time_since_reference_point > skip_time_do_radiation )  THEN
1221
1222          time_radiation = time_radiation + dt_3d
1223
1224          IF ( time_radiation >= dt_radiation  .OR.  force_radiation_call )  THEN
1225
1226             CALL cpu_log( log_point(50), 'radiation', 'start' )
1227
1228             IF ( .NOT. force_radiation_call )  THEN
1229                time_radiation = time_radiation - dt_radiation
1230             ENDIF
1231
1232!
1233!--          Adjust the current time to the time step of the radiation model.
[4466]1234!--          Needed since radiation is pre-calculated and stored only on apparent
[4064]1235!--          solar positions
1236             time_since_reference_point_save = time_since_reference_point
1237             time_since_reference_point = REAL( FLOOR( time_since_reference_point /             &
1238                                                       dt_radiation ), wp ) * dt_radiation
1239
1240             CALL radiation_control
1241
1242             IF ( ( urban_surface  .OR.  land_surface )  .AND.  radiation_interactions )  THEN
1243                CALL cpu_log( log_point_s(46), 'radiation_interaction', 'start' )
1244                CALL radiation_interaction
1245                CALL cpu_log( log_point_s(46), 'radiation_interaction', 'stop' )
1246             ENDIF
[4466]1247
[4064]1248!
1249!--          Return the current time to its original value
1250             time_since_reference_point = time_since_reference_point_save
1251
1252             CALL cpu_log( log_point(50), 'radiation', 'stop' )
1253
1254          ENDIF
1255       ENDIF
1256
[4466]1257
[4064]1258!
[4403]1259!-- 20200203 (ECC)
1260!-- allows for emission update mode in legacy mode as well as on-demand mode
1261!-- note that under on-demand mode emission update is no longer restricted to
1262!-- an hourly frequency, but whenever the simulation time corresponds to an
1263!-- inrement in emission timestamp value
1264
[3298]1265!
[4403]1266!-- If required, consider chemical emissions
1267
1268       IF  ( air_chemistry .AND. emissions_anthropogenic )  THEN
1269
1270          IF  ( emiss_read_legacy_mode )  THEN
1271!
1272!-- get hourly index and updates emission data when the hour is passed
1273
1274             CALL get_date_time( time_since_reference_point, hour=hour )
1275
1276             IF  ( hour_call_emis /= hour )   THEN
1277
1278                CALL chem_emissions_setup( chem_emis_att, chem_emis, n_matched_vars )
1279                hour_call_emis = hour
1280
1281             ENDIF
1282
1283          ELSE
1284
1285             CALL chem_emissions_update_on_demand
1286
[3298]1287          ENDIF
[4403]1288
[2766]1289       ENDIF
[4403]1290
1291
[3864]1292!
1293!--    If required, consider aerosol emissions for the salsa model
1294       IF ( salsa )  THEN
1295!
1296!--       Call emission routine to update emissions if needed
1297          CALL salsa_emission_update
[3569]1298
[3864]1299       ENDIF
[2696]1300!
[3469]1301!--    If required, calculate indoor temperature, waste heat, heat flux
1302!--    through wall, etc.
[3744]1303!--    dt_indoor steers the frequency of the indoor model calculations.
1304!--    Note, at first timestep indoor model is called, in order to provide
[4466]1305!--    a waste heat flux.
[3647]1306       IF ( indoor_model )  THEN
[3469]1307
1308          time_indoor = time_indoor + dt_3d
1309
[3761]1310          IF ( time_indoor >= dt_indoor  .OR.  current_timestep_number == 0 )  THEN
[3469]1311
1312             time_indoor = time_indoor - dt_indoor
1313
1314             CALL cpu_log( log_point(76), 'indoor_model', 'start' )
1315             CALL im_main_heatcool
1316             CALL cpu_log( log_point(76), 'indoor_model', 'stop' )
1317
1318          ENDIF
1319       ENDIF
1320!
[1]1321!--    Increase simulation time and output times
[1111]1322       nr_timesteps_this_run      = nr_timesteps_this_run + 1
[291]1323       current_timestep_number    = current_timestep_number + 1
1324       simulated_time             = simulated_time   + dt_3d
1325       time_since_reference_point = simulated_time - coupling_start_time
[2941]1326       simulated_time_chr         = time_to_string( time_since_reference_point )
[291]1327
[1957]1328
[3646]1329       IF ( time_since_reference_point >= skip_time_data_output_av )  THEN
[1]1330          time_do_av         = time_do_av       + dt_3d
1331       ENDIF
[3646]1332       IF ( time_since_reference_point >= skip_time_do2d_xy )  THEN
[1]1333          time_do2d_xy       = time_do2d_xy     + dt_3d
1334       ENDIF
[3646]1335       IF ( time_since_reference_point >= skip_time_do2d_xz )  THEN
[1]1336          time_do2d_xz       = time_do2d_xz     + dt_3d
1337       ENDIF
[3646]1338       IF ( time_since_reference_point >= skip_time_do2d_yz )  THEN
[1]1339          time_do2d_yz       = time_do2d_yz     + dt_3d
1340       ENDIF
[3646]1341       IF ( time_since_reference_point >= skip_time_do3d    )  THEN
[1]1342          time_do3d          = time_do3d        + dt_3d
1343       ENDIF
[410]1344       DO  mid = 1, masks
[3646]1345          IF ( time_since_reference_point >= skip_time_domask(mid) )  THEN
[410]1346             time_domask(mid)= time_domask(mid) + dt_3d
1347          ENDIF
1348       ENDDO
[3646]1349       IF ( time_since_reference_point >= skip_time_dosp )  THEN
[1]1350          time_dosp       = time_dosp        + dt_3d
1351       ENDIF
1352       time_dots          = time_dots        + dt_3d
[849]1353       IF ( .NOT. first_call_lpm )  THEN
[1]1354          time_dopts      = time_dopts       + dt_3d
1355       ENDIF
[3646]1356       IF ( time_since_reference_point >= skip_time_dopr )  THEN
[1]1357          time_dopr       = time_dopr        + dt_3d
1358       ENDIF
[3467]1359       time_dopr_listing  = time_dopr_listing + dt_3d
[1]1360       time_run_control   = time_run_control + dt_3d
[3347]1361!
[3421]1362!--    Increment time-counter for surface output
[3648]1363       IF ( surface_output )  THEN
[3646]1364          IF ( time_since_reference_point >= skip_time_dosurf )  THEN
[3421]1365             time_dosurf    = time_dosurf + dt_3d
1366          ENDIF
[3646]1367          IF ( time_since_reference_point >= skip_time_dosurf_av )  THEN
[3421]1368             time_dosurf_av = time_dosurf_av + dt_3d
1369          ENDIF
1370       ENDIF
1371!
[3988]1372!--    Increment time-counter for virtual measurements
1373       IF ( virtual_measurement  .AND.  vm_time_start <= time_since_reference_point )  THEN
1374          time_virtual_measurement = time_virtual_measurement + dt_3d
1375       ENDIF
[4466]1376
[3988]1377!
[4420]1378!--    Increment time-counter for wind turbine data output
1379       IF ( wind_turbine )  THEN
1380          time_wtm = time_wtm + dt_3d
1381       ENDIF
[4466]1382
[4420]1383!
[3347]1384!--    In case of synthetic turbulence generation and parametrized turbulence
[4466]1385!--    information, update the time counter and if required, adjust the
[3347]1386!--    STG to new atmospheric conditions.
1387       IF ( use_syn_turb_gen  )  THEN
1388          IF ( parametrize_inflow_turbulence )  THEN
1389             time_stg_adjust = time_stg_adjust + dt_3d
[3719]1390             IF ( time_stg_adjust >= dt_stg_adjust )  THEN
1391                CALL cpu_log( log_point(57), 'synthetic_turbulence_gen', 'start' )
1392                CALL stg_adjust
1393                CALL cpu_log( log_point(57), 'synthetic_turbulence_gen', 'stop' )
1394             ENDIF
[3347]1395          ENDIF
1396          time_stg_call = time_stg_call + dt_3d
1397       ENDIF
[1]1398
1399!
[102]1400!--    Data exchange between coupled models
[3761]1401       IF ( coupling_mode /= 'uncoupled'  .AND.  run_coupled  .AND.  .NOT. vnested )  THEN
[102]1402          time_coupling = time_coupling + dt_3d
[343]1403
[108]1404!
[4466]1405!--       In case of model termination initiated by the local model
1406!--       (terminate_coupled > 0), the coupler must be skipped because it would
[108]1407!--       cause an MPI intercomminucation hang.
[4466]1408!--       If necessary, the coupler will be called at the beginning of the
[108]1409!--       next restart run.
[3761]1410          DO WHILE ( time_coupling >= dt_coupling  .AND.  terminate_coupled == 0 )
[102]1411             CALL surface_coupler
1412             time_coupling = time_coupling - dt_coupling
1413          ENDDO
1414       ENDIF
1415
1416!
[3448]1417!--    Biometeorology calculation of stationary thermal indices
[3647]1418!--    Todo (kanani): biometeorology needs own time_... treatment.
1419!--                   It might be that time_do2d_xy differs from time_do3d,
1420!--                   and then we might get trouble with the biomet output,
1421!--                   because we can have 2d and/or 3d biomet output!!
[3761]1422       IF ( biometeorology                                                                         &
1423            .AND. ( ( time_do3d >= dt_do3d  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_do3d )  &
1424                  .OR.                                                                             &
1425            ( time_do2d_xy >= dt_do2d_xy  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_do2d_xy ) &
[3647]1426                    ) )  THEN
[3569]1427!
1428!--       If required, do thermal comfort calculations
1429          IF ( thermal_comfort )  THEN
1430             CALL bio_calculate_thermal_index_maps ( .FALSE. )
1431          ENDIF
1432!
1433!--       If required, do UV exposure calculations
1434          IF ( uv_exposure )  THEN
[4126]1435             CALL bio_calculate_uv_exposure
[3569]1436          ENDIF
[3448]1437       ENDIF
1438
1439!
[3684]1440!--    Execute alle other module actions routunes
1441       CALL module_interface_actions( 'after_integration' )
[2817]1442
1443!
[1]1444!--    If Galilei transformation is used, determine the distance that the
1445!--    model has moved so far
1446       IF ( galilei_transformation )  THEN
1447          advected_distance_x = advected_distance_x + u_gtrans * dt_3d
1448          advected_distance_y = advected_distance_y + v_gtrans * dt_3d
1449       ENDIF
1450
1451!
1452!--    Check, if restart is necessary (because cpu-time is expiring or
1453!--    because it is forced by user) and set stop flag
[108]1454!--    This call is skipped if the remote model has already initiated a restart.
1455       IF ( .NOT. terminate_run )  CALL check_for_restart
[1]1456
1457!
1458!--    Carry out statistical analysis and output at the requested output times.
1459!--    The MOD function is used for calculating the output time counters (like
1460!--    time_dopr) in order to regard a possible decrease of the output time
1461!--    interval in case of restart runs
1462
1463!
1464!--    Set a flag indicating that so far no statistics have been created
1465!--    for this time step
1466       flow_statistics_called = .FALSE.
1467
1468!
1469!--    If required, call flow_statistics for averaging in time
[3761]1470       IF ( averaging_interval_pr /= 0.0_wp  .AND.                                                 &
1471            ( dt_dopr - time_dopr ) <= averaging_interval_pr  .AND.                                &
[3646]1472            time_since_reference_point >= skip_time_dopr )  THEN
[1]1473          time_dopr_av = time_dopr_av + dt_3d
1474          IF ( time_dopr_av >= dt_averaging_input_pr )  THEN
1475             do_sum = .TRUE.
[3761]1476             time_dopr_av = MOD( time_dopr_av, MAX( dt_averaging_input_pr, dt_3d ) )
[1]1477          ENDIF
1478       ENDIF
1479       IF ( do_sum )  CALL flow_statistics
1480
1481!
[410]1482!--    Sum-up 3d-arrays for later output of time-averaged 2d/3d/masked data
[3761]1483       IF ( averaging_interval /= 0.0_wp  .AND.                                                    &
1484            ( dt_data_output_av - time_do_av ) <= averaging_interval  .AND.                        &
1485            time_since_reference_point >= skip_time_data_output_av )                               &
[1]1486       THEN
1487          time_do_sla = time_do_sla + dt_3d
1488          IF ( time_do_sla >= dt_averaging_input )  THEN
[3994]1489             IF ( current_timestep_number > timestep_number_at_prev_calc )                         &
[4039]1490                CALL doq_calculate
[3994]1491
[1]1492             CALL sum_up_3d_data
1493             average_count_3d = average_count_3d + 1
1494             time_do_sla = MOD( time_do_sla, MAX( dt_averaging_input, dt_3d ) )
1495          ENDIF
1496       ENDIF
[3421]1497!
1498!--    Average surface data
[3648]1499       IF ( surface_output )  THEN
[3761]1500          IF ( averaging_interval_surf /= 0.0_wp                                                   &
1501                .AND.  ( dt_dosurf_av - time_dosurf_av ) <= averaging_interval_surf                &
[3647]1502                .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_dosurf_av )  THEN
[4466]1503             IF ( time_dosurf_av >= dt_averaging_input )  THEN
[3648]1504                CALL surface_data_output_averaging
[3421]1505                average_count_surf = average_count_surf + 1
1506             ENDIF
1507          ENDIF
1508       ENDIF
[1]1509
1510!
1511!--    Calculate spectra for time averaging
[3761]1512       IF ( averaging_interval_sp /= 0.0_wp  .AND. ( dt_dosp - time_dosp ) <= averaging_interval_sp&
1513            .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_dosp )  THEN
[1]1514          time_dosp_av = time_dosp_av + dt_3d
1515          IF ( time_dosp_av >= dt_averaging_input_pr )  THEN
1516             CALL calc_spectra
[3761]1517             time_dosp_av = MOD( time_dosp_av, MAX( dt_averaging_input_pr, dt_3d ) )
[1]1518          ENDIF
1519       ENDIF
1520
1521!
[1957]1522!--    Call flight module and output data
1523       IF ( virtual_flight )  THEN
1524          CALL flight_measurement
1525          CALL data_output_flight
1526       ENDIF
[3472]1527!
1528!--    Take virtual measurements
[3988]1529       IF ( virtual_measurement  .AND.  time_virtual_measurement >= dt_virtual_measurement         &
1530                                 .AND.  vm_time_start <= time_since_reference_point )  THEN
[3704]1531          CALL vm_sampling
1532          CALL vm_data_output
[3988]1533          time_virtual_measurement = MOD(      time_virtual_measurement,                           &
1534                                          MAX( dt_virtual_measurement, dt_3d ) )
[3704]1535       ENDIF
[4466]1536
[1957]1537!
[4420]1538!--    Output wind turbine data
1539       IF ( wind_turbine  .AND.  time_wtm >= dt_data_output_wtm )  THEN
1540          CALL wtm_data_output
1541          time_wtm = MOD( time_wtm, MAX( dt_data_output_wtm, dt_3d ) )
1542       ENDIF
[4466]1543
[4420]1544!
[1]1545!--    Profile output (ASCII) on file
1546       IF ( time_dopr_listing >= dt_dopr_listing )  THEN
1547          CALL print_1d
[3761]1548          time_dopr_listing = MOD( time_dopr_listing, MAX( dt_dopr_listing, dt_3d ) )
[1]1549       ENDIF
1550
1551!
1552!--    Graphic output for PROFIL
[3761]1553       IF ( time_dopr >= dt_dopr  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_dopr )  THEN
[1]1554          IF ( dopr_n /= 0 )  CALL data_output_profiles
1555          time_dopr = MOD( time_dopr, MAX( dt_dopr, dt_3d ) )
[1342]1556          time_dopr_av = 0.0_wp    ! due to averaging (see above)
[1]1557       ENDIF
1558
1559!
1560!--    Graphic output for time series
1561       IF ( time_dots >= dt_dots )  THEN
[48]1562          CALL data_output_tseries
[1]1563          time_dots = MOD( time_dots, MAX( dt_dots, dt_3d ) )
1564       ENDIF
1565
1566!
1567!--    Output of spectra (formatted for use with PROFIL), in case of no
1568!--    time averaging, spectra has to be calculated before
[3761]1569       IF ( time_dosp >= dt_dosp  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_dosp )  THEN
[1]1570          IF ( average_count_sp == 0 )  CALL calc_spectra
1571          CALL data_output_spectra
1572          time_dosp = MOD( time_dosp, MAX( dt_dosp, dt_3d ) )
1573       ENDIF
1574
1575!
1576!--    2d-data output (cross-sections)
[3761]1577       IF ( time_do2d_xy >= dt_do2d_xy  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_do2d_xy )  THEN
[3994]1578          IF ( current_timestep_number > timestep_number_at_prev_calc )                            &
[4039]1579             CALL doq_calculate
[3994]1580
[1]1581          CALL data_output_2d( 'xy', 0 )
1582          time_do2d_xy = MOD( time_do2d_xy, MAX( dt_do2d_xy, dt_3d ) )
1583       ENDIF
[3761]1584       IF ( time_do2d_xz >= dt_do2d_xz  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_do2d_xz )  THEN
[3994]1585          IF ( current_timestep_number > timestep_number_at_prev_calc )                            &
1586
[4039]1587             CALL doq_calculate
[1]1588          CALL data_output_2d( 'xz', 0 )
1589          time_do2d_xz = MOD( time_do2d_xz, MAX( dt_do2d_xz, dt_3d ) )
1590       ENDIF
[3761]1591       IF ( time_do2d_yz >= dt_do2d_yz  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_do2d_yz )  THEN
[3994]1592          IF ( current_timestep_number > timestep_number_at_prev_calc )                            &
[4039]1593             CALL doq_calculate
[3994]1594
[1]1595          CALL data_output_2d( 'yz', 0 )
1596          time_do2d_yz = MOD( time_do2d_yz, MAX( dt_do2d_yz, dt_3d ) )
1597       ENDIF
1598
1599!
1600!--    3d-data output (volume data)
[3761]1601       IF ( time_do3d >= dt_do3d  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_do3d )  THEN
[3994]1602          IF ( current_timestep_number > timestep_number_at_prev_calc )                            &
[4039]1603             CALL doq_calculate
[3994]1604
[1]1605          CALL data_output_3d( 0 )
1606          time_do3d = MOD( time_do3d, MAX( dt_do3d, dt_3d ) )
1607       ENDIF
1608
1609!
[1783]1610!--    Masked data output
[410]1611       DO  mid = 1, masks
[3761]1612          IF ( time_domask(mid) >= dt_domask(mid)                                                  &
1613               .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_domask(mid) )  THEN
[3994]1614             IF ( current_timestep_number > timestep_number_at_prev_calc )                         &
[4039]1615                CALL doq_calculate
[3994]1616
[4069]1617             CALL data_output_mask( 0, mid )
[3761]1618             time_domask(mid) = MOD( time_domask(mid), MAX( dt_domask(mid), dt_3d ) )
[410]1619          ENDIF
1620       ENDDO
1621
1622!
1623!--    Output of time-averaged 2d/3d/masked data
[3761]1624       IF ( time_do_av >= dt_data_output_av                                                        &
1625            .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_data_output_av )  THEN
[1]1626          CALL average_3d_data
[3742]1627!
1628!--       Udate thermal comfort indices based on updated averaged input
1629          IF ( biometeorology  .AND.  thermal_comfort )  THEN
1630             CALL bio_calculate_thermal_index_maps ( .TRUE. )
1631          ENDIF
[1]1632          CALL data_output_2d( 'xy', 1 )
1633          CALL data_output_2d( 'xz', 1 )
1634          CALL data_output_2d( 'yz', 1 )
1635          CALL data_output_3d( 1 )
[410]1636          DO  mid = 1, masks
[4069]1637             CALL data_output_mask( 1, mid )
[410]1638          ENDDO
[1]1639          time_do_av = MOD( time_do_av, MAX( dt_data_output_av, dt_3d ) )
1640       ENDIF
[3421]1641!
1642!--    Output of surface data, instantaneous and averaged data
[3648]1643       IF ( surface_output )  THEN
[3761]1644          IF ( time_dosurf >= dt_dosurf  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_dosurf )  THEN
[3648]1645             CALL surface_data_output( 0 )
[3421]1646             time_dosurf = MOD( time_dosurf, MAX( dt_dosurf, dt_3d ) )
1647          ENDIF
[3761]1648          IF ( time_dosurf_av >= dt_dosurf_av  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_dosurf_av )  THEN
[3648]1649             CALL surface_data_output( 1 )
[3421]1650             time_dosurf_av = MOD( time_dosurf_av, MAX( dt_dosurf_av, dt_3d ) )
1651          ENDIF
1652       ENDIF
[1]1653
1654!
1655!--    Output of particle time series
[253]1656       IF ( particle_advection )  THEN
[3761]1657          IF ( time_dopts >= dt_dopts  .OR.                                                        &
1658               ( time_since_reference_point >= particle_advection_start  .AND.                     &
[849]1659                 first_call_lpm ) )  THEN
[4017]1660             CALL lpm_data_output_ptseries
[253]1661             time_dopts = MOD( time_dopts, MAX( dt_dopts, dt_3d ) )
1662          ENDIF
[1]1663       ENDIF
1664
1665!
[3719]1666!--    If required, set the heat flux for the next time step to a random value
[2232]1667       IF ( constant_heatflux  .AND.  random_heatflux )  THEN
[3719]1668          IF ( surf_def_h(0)%ns >= 1 )  THEN
1669             CALL cpu_log( log_point(23), 'disturb_heatflux', 'start' )
1670             CALL disturb_heatflux( surf_def_h(0) )
1671             CALL cpu_log( log_point(23), 'disturb_heatflux', 'stop' )
1672          ENDIF
1673          IF ( surf_lsm_h%ns    >= 1 )  THEN
1674             CALL cpu_log( log_point(23), 'disturb_heatflux', 'start' )
1675             CALL disturb_heatflux( surf_lsm_h    )
1676             CALL cpu_log( log_point(23), 'disturb_heatflux', 'stop' )
1677          ENDIF
1678          IF ( surf_usm_h%ns    >= 1 )  THEN
1679             CALL cpu_log( log_point(23), 'disturb_heatflux', 'start' )
1680             CALL disturb_heatflux( surf_usm_h    )
1681             CALL cpu_log( log_point(23), 'disturb_heatflux', 'stop' )
1682          ENDIF
[2232]1683       ENDIF
[1]1684
1685!
[3684]1686!--    Execute alle other module actions routunes
1687       CALL module_interface_actions( 'after_timestep' )
[2817]1688
1689!
[1918]1690!--    Determine size of next time step. Save timestep dt_3d because it is
1691!--    newly calculated in routine timestep, but required further below for
1692!--    steering the run control output interval
1693       dt_3d_old = dt_3d
1694       CALL timestep
1695
[4444]1696#if defined( __parallel )
[1918]1697!
[1925]1698!--    Synchronize the timestep in case of nested run.
1699       IF ( nested_run )  THEN
1700!
1701!--       Synchronize by unifying the time step.
1702!--       Global minimum of all time-steps is used for all.
1703          CALL pmci_synchronize
1704       ENDIF
[4444]1705#endif
[1925]1706
1707!
[1918]1708!--    Computation and output of run control parameters.
1709!--    This is also done whenever perturbations have been imposed
[3761]1710       IF ( time_run_control >= dt_run_control  .OR.                                               &
1711            timestep_scheme(1:5) /= 'runge'  .OR.  disturbance_created )                           &
[1918]1712       THEN
1713          CALL run_control
1714          IF ( time_run_control >= dt_run_control )  THEN
[3761]1715             time_run_control = MOD( time_run_control, MAX( dt_run_control, dt_3d_old ) )
[1918]1716          ENDIF
1717       ENDIF
1718
1719!
[1402]1720!--    Output elapsed simulated time in form of a progress bar on stdout
1721       IF ( myid == 0 )  CALL output_progress_bar
1722
[1]1723       CALL cpu_log( log_point_s(10), 'timesteps', 'stop' )
1724
[667]1725
[1]1726    ENDDO   ! time loop
[3448]1727
[3761]1728#if defined( _OPENACC )
[3658]1729    CALL exit_surface_arrays
1730#endif
[3634]1731!$ACC END DATA
1732!$ACC END DATA
1733!$ACC END DATA
1734!$ACC END DATA
1735!$ACC END DATA
1736!$ACC END DATA
1737!$ACC END DATA
[4472]1738!$ACC END DATA
[3634]1739
[4444]1740#if defined( __parallel )
[3347]1741!
[4466]1742!-- Vertical nesting: Deallocate variables initialized for vertical nesting
[2365]1743    IF ( vnest_init )  CALL vnest_deallocate
[4444]1744#endif
[2365]1745
[1402]1746    IF ( myid == 0 )  CALL finish_progress_bar
1747
[3885]1748    CALL location_message( 'atmosphere (and/or ocean) time-stepping', 'finished' )
[1384]1749
[1]1750 END SUBROUTINE time_integration
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.