source: palm/trunk/SOURCE/time_integration.f90 @ 4551

Last change on this file since 4551 was 4521, checked in by schwenkel, 5 years ago

add error number

  • 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 4521 2020-05-06 11:39:49Z suehring $
[4521]27! Rename variable
28!
29! 4511 2020-04-30 12:20:40Z raasch
[4511]30! chemistry decycling replaced by explicit setting of lateral boundary conditions
31!
32! 4508 2020-04-24 13:32:20Z raasch
[4508]33! salsa decycling replaced by explicit setting of lateral boundary conditions
34!
35! 4502 2020-04-17 16:14:16Z schwenkel
[4502]36! Implementation of ice microphysics
37!
38! 4472 2020-03-24 12:21:00Z Giersch
[4472]39! OPENACC COPYIN directive for ddx and ddy added
40!
41! 4466 2020-03-20 16:14:41Z suehring
[4466]42! Add advection fluxes to ACC copyin
43!
44! 4457 2020-03-11 14:20:43Z raasch
[4457]45! use statement for exchange horiz added
[4466]46!
[4457]47! 4444 2020-03-05 15:59:50Z raasch
[4444]48! bugfix: cpp-directives for serial mode added
[4466]49!
[4444]50! 4420 2020-02-24 14:13:56Z maronga
[4420]51! Added output control for wind turbine model
[4466]52!
[4420]53! 4403 2020-02-12 13:08:46Z banzhafs
[4403]54! Allowing both existing and on-demand emission read modes
55!
56! 4360 2020-01-07 11:25:50Z suehring
[4356]57! Bugfix, hour_call_emis uninitialized at first call of time_integration
[4466]58!
[4356]59! 4346 2019-12-18 11:55:56Z motisi
[4346]60! Introduction of wall_flags_total_0, which currently sets bits based on static
61! topography information used in wall_flags_static_0
[4466]62!
[4346]63! 4329 2019-12-10 15:46:36Z motisi
[4329]64! Renamed wall_flags_0 to wall_flags_static_0
[4466]65!
[4329]66! 4281 2019-10-29 15:15:39Z schwenkel
[4281]67! Moved boundary conditions to module interface
[4466]68!
[4281]69! 4276 2019-10-28 16:03:29Z schwenkel
[4276]70! Further modularization of lpm code components
[4466]71!
[4276]72! 4275 2019-10-28 15:34:55Z schwenkel
[4275]73! Move call oft lpm to the end of intermediate timestep loop
[4276]74!
[4275]75! 4268 2019-10-17 11:29:38Z schwenkel
[4268]76! Removing module specific boundary conditions an put them into their modules
[4276]77!
[4268]78! 4227 2019-09-10 18:04:34Z gronemeier
[4227]79! implement new palm_date_time_mod
[4466]80!
[4227]81! 4226 2019-09-10 17:03:24Z suehring
[4226]82! Changes in interface for the offline nesting
[4466]83!
[4226]84! 4182 2019-08-22 15:20:23Z scharf
[4182]85! Corrected "Former revisions" section
[4466]86!
[4182]87! 4170 2019-08-19 17:12:31Z gronemeier
[4170]88! copy diss, diss_p, tdiss_m to GPU
[4466]89!
[4170]90! 4144 2019-08-06 09:11:47Z raasch
[4144]91! relational operators .EQ., .NE., etc. replaced by ==, /=, etc.
[4466]92!
[4144]93! 4126 2019-07-30 11:09:11Z gronemeier
[4126]94! renamed routine to calculate uv exposure
[4466]95!
[4126]96! 4111 2019-07-22 18:16:57Z suehring
[4111]97! advc_flags_1 / advc_flags_2 renamed to advc_flags_m / advc_flags_s
[4466]98!
[4111]99! 4069 2019-07-01 14:05:51Z Giersch
[4466]100! Masked output running index mid has been introduced as a local variable to
[4069]101! avoid runtime error (Loop variable has been modified) in time_integration
[4466]102!
[4069]103! 4064 2019-07-01 05:33:33Z gronemeier
[4064]104! Moved call to radiation module out of intermediate time loop
[4466]105!
[4064]106! 4048 2019-06-21 21:00:21Z knoop
[4048]107! Moved production_e_init call into turbulence_closure_mod
[4466]108!
[4048]109! 4047 2019-06-21 18:58:09Z knoop
[4047]110! Added remainings of swap_timelevel upon its dissolution
[4466]111!
[4047]112! 4043 2019-06-18 16:59:00Z schwenkel
[4043]113! Further LPM modularization
114!
115! 4039 2019-06-18 10:32:41Z suehring
[4039]116! Rename subroutines in module for diagnostic quantities
[4466]117!
[4039]118! 4029 2019-06-14 14:04:35Z raasch
[4029]119! exchange of ghost points and boundary conditions separated for chemical species and SALSA module,
120! bugfix: decycling of chemistry species after nesting data transfer
[4466]121!
[4029]122! 4022 2019-06-12 11:52:39Z suehring
[4022]123! Call synthetic turbulence generator at last RK3 substep right after boundary
[4466]124! conditions are updated in offline nesting in order to assure that
125! perturbations are always imposed
126!
[4022]127! 4017 2019-06-06 12:16:46Z schwenkel
[4010]128! Mass (volume) flux correction included to ensure global mass conservation for child domains.
[4466]129!
[4010]130! 3994 2019-05-22 18:08:09Z suehring
[3994]131! output of turbulence intensity added
[4466]132!
[3994]133! 3988 2019-05-22 11:32:37Z kanani
[3988]134! Implement steerable output interval for virtual measurements
[4466]135!
[3988]136! 3968 2019-05-13 11:04:01Z suehring
[3968]137! replace nspec_out with n_matched_vars
[4466]138!
[3968]139! 3929 2019-04-24 12:52:08Z banzhafs
[3929]140! Reverse changes back from revision 3878: use chem_boundary_conds instead of
141! chem_boundary_conds_decycle
[4466]142!
143!
[3929]144! 3885 2019-04-11 11:29:34Z kanani
[4466]145! Changes related to global restructuring of location messages and introduction
[3885]146! of additional debug messages
[3929]147!
[3885]148! 3879 2019-04-08 20:25:23Z knoop
[3875]149! Moved wtm_forces to module_interface_actions
[4466]150!
[3875]151! 3872 2019-04-08 15:03:06Z knoop
[3864]152! Modifications made for salsa:
153! - Call salsa_emission_update at each time step but do the checks within
154!   salsa_emission_update (i.e. skip_time_do_salsa >= time_since_reference_point
155!   and next_aero_emission_update <= time_since_reference_point ).
[4466]156! - Renamed nbins --> nbins_aerosol, ncc_tot --> ncomponents_mass and
[3864]157!   ngast --> ngases_salsa and loop indices b, c and sg to ib, ic and ig
158! - Apply nesting for salsa variables
159! - Removed cpu_log calls speciffic for salsa.
[4466]160!
[3864]161! 3833 2019-03-28 15:04:04Z forkel
[3879]162! added USE chem_gasphase_mod, replaced nspec by nspec since fixed compounds are not integrated
[4466]163!
[3833]164! 3820 2019-03-27 11:53:41Z forkel
[3820]165! renamed do_emiss to emissions_anthropogenic (ecc)
[4466]166!
167!
[3820]168! 3774 2019-03-04 10:52:49Z moh.hefny
[3774]169! rephrase if statement to avoid unallocated array in case of
170! nesting_offline is false (crashing during debug mode)
171!
172! 3761 2019-02-25 15:31:42Z raasch $
[3761]173! module section re-formatted and openacc required variables moved to separate section,
174! re-formatting to 100 char line width
[4466]175!
[3761]176! 3745 2019-02-15 18:57:56Z suehring
[3745]177! Call indoor model after first timestep
[4466]178!
[3745]179! 3744 2019-02-15 18:38:58Z suehring
[3742]180! - Moved call of bio_calculate_thermal_index_maps from biometeorology module to
181! time_integration to make sure averaged input is updated before calculating.
[4466]182!
[3742]183! 3739 2019-02-13 08:05:17Z dom_dwd_user
[3739]184! Removed everything related to "time_bio_results" as this is never used.
[4466]185!
[3739]186! 3724 2019-02-06 16:28:23Z kanani
[4466]187! Correct double-used log_point_s unit
188!
[3724]189! 3719 2019-02-06 13:10:18Z kanani
[3719]190! - removed wind_turbine cpu measurement, since same time is measured inside
191!   wtm_forces subroutine as special measures
192! - moved the numerous vnest cpulog to special measures
193! - extended radiation cpulog over entire radiation part,
194!   moved radiation_interactions cpulog to special measures
195! - moved some cpu_log calls to this routine for better overview
[4466]196!
[3719]197! 3705 2019-01-29 19:56:39Z suehring
[3705]198! Data output for virtual measurements added
[4466]199!
[3705]200! 3704 2019-01-29 19:51:41Z suehring
[3648]201! Rename subroutines for surface-data output
[4466]202!
[3648]203! 3647 2019-01-02 14:10:44Z kanani
[3647]204! Bugfix: add time_since_reference_point to IF clause for data_output calls
205! (otherwise skip_time_* values don't come into affect with dt_do* = 0.0).
206! Clean up indoor_model and biometeorology model call.
[3569]207!
[4182]208! Revision 1.1  1997/08/11 06:19:04  raasch
209! Initial revision
210!
211!
[1]212! Description:
213! ------------
[1682]214!> Integration in time of the model equations, statistical analysis and graphic
215!> output
[1]216!------------------------------------------------------------------------------!
[1682]217 SUBROUTINE time_integration
[1]218
[4466]219
[3761]220    USE advec_ws,                                                                                  &
[1320]221        ONLY:  ws_statistics
222
[3761]223    USE arrays_3d,                                                                                 &
[4508]224        ONLY:  diss, diss_p, dzu, e_p, nc_p, ni_p, nr_p, prho, pt, pt_p, pt_init, q, qc_p, qr_p,   &
225               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]226
[4444]227#if defined( __parallel )  &&  ! defined( _OPENACC )
228    USE arrays_3d,                                                                                 &
[4508]229        ONLY:  e, nc, ni, nr, qc, qi, qr, s, w
[4444]230#endif
231
[3761]232    USE biometeorology_mod,                                                                        &
[4126]233        ONLY:  bio_calculate_thermal_index_maps, thermal_comfort, bio_calculate_uv_exposure,       &
234               uv_exposure
[3448]235
[3761]236    USE bulk_cloud_model_mod,                                                                      &
237        ONLY: bulk_cloud_model, calc_liquid_water_content, collision_turbulence,                   &
[4521]238              microphysics_ice_phase, microphysics_morrison, microphysics_seifert
[3294]239
[3761]240    USE calc_mean_profile_mod,                                                                     &
[1320]241        ONLY:  calc_mean_profile
242
[3761]243    USE chem_emissions_mod,                                                                        &
[4403]244        ONLY:  chem_emissions_setup, chem_emissions_update_on_demand
[2696]245
[3833]246    USE chem_gasphase_mod,                                                                         &
[3929]247        ONLY:  nvar
[3833]248
[3761]249    USE chem_modules,                                                                              &
[4511]250        ONLY:  bc_cs_t_val, chem_species, communicator_chem, emissions_anthropogenic,              &
251               emiss_read_legacy_mode, n_matched_vars
[2696]252
[3761]253    USE control_parameters,                                                                        &
254        ONLY:  advected_distance_x, advected_distance_y, air_chemistry, average_count_3d,          &
255               averaging_interval, averaging_interval_pr, bc_lr_cyc, bc_ns_cyc, bc_pt_t_val,       &
256               bc_q_t_val, biometeorology, call_psolver_at_all_substeps,  child_domain,            &
[4276]257               constant_flux_layer, constant_heatflux, create_disturbances,        &
[3761]258               dopr_n, constant_diffusion, coupling_mode, coupling_start_time,                     &
259               current_timestep_number, disturbance_created, disturbance_energy_limit, dist_range, &
260               do_sum, dt_3d, dt_averaging_input, dt_averaging_input_pr, dt_coupling,              &
261               dt_data_output_av, dt_disturb, dt_do2d_xy, dt_do2d_xz, dt_do2d_yz, dt_do3d,         &
[4017]262               dt_domask,dt_dopts, dt_dopr, dt_dopr_listing, dt_dots, dt_run_control,              &
[3761]263               end_time, first_call_lpm, first_call_mas, galilei_transformation, humidity,         &
264               indoor_model, intermediate_timestep_count, intermediate_timestep_count_max,         &
265               land_surface, large_scale_forcing, loop_optimization, lsf_surf, lsf_vert, masks,    &
[4069]266               multi_agent_system_end, multi_agent_system_start, nesting_offline, neutral,         &
[3761]267               nr_timesteps_this_run, nudging, ocean_mode, passive_scalar, pt_reference,           &
[4444]268               pt_slope_offset, random_heatflux, rans_tke_e, run_coupled, salsa,                   &
[3761]269               simulated_time, simulated_time_chr, skip_time_do2d_xy, skip_time_do2d_xz,           &
270               skip_time_do2d_yz, skip_time_do3d, skip_time_domask, skip_time_dopr,                &
271               skip_time_data_output_av, sloping_surface, stop_dt, surface_output,                 &
272               terminate_coupled, terminate_run, timestep_scheme, time_coupling, time_do2d_xy,     &
273               time_do2d_xz, time_do2d_yz, time_do3d, time_domask, time_dopr, time_dopr_av,        &
274               time_dopr_listing, time_dopts, time_dosp, time_dosp_av, time_dots, time_do_av,      &
[4017]275               time_do_sla, time_disturb, time_run_control, time_since_reference_point,            &
[4508]276               timestep_count, turbulent_inflow, turbulent_outflow, urban_surface,                 &
[3761]277               use_initial_profile_as_reference, use_single_reference_value, u_gtrans, v_gtrans,   &
[4508]278               virtual_flight, virtual_measurement, ws_scheme_mom, ws_scheme_sca
[1320]279
[4444]280#if defined( __parallel )
281    USE control_parameters,                                                                        &
282        ONLY:  rans_mode
283#endif
284
[3761]285    USE cpulog,                                                                                    &
[1320]286        ONLY:  cpu_log, log_point, log_point_s
287
[3994]288    USE diagnostic_output_quantities_mod,                                                          &
[4039]289        ONLY:  doq_calculate,                                                                      &
[3994]290               timestep_number_at_prev_calc
291
[4457]292    USE exchange_horiz_mod,                                                                        &
293        ONLY:  exchange_horiz
294
[3761]295    USE flight_mod,                                                                                &
[1957]296        ONLY:  flight_measurement
297
[4472]298    USE grid_variables,                                                                            &
299        ONLY:  ddx, ddy
300
[3761]301    USE indices,                                                                                   &
302        ONLY:  nbgp, nx, nxl, nxlg, nxr, nxrg, nzb, nzt
[1320]303
[3761]304    USE indoor_model_mod,                                                                          &
305        ONLY:  dt_indoor, im_main_heatcool, time_indoor
[3469]306
[1918]307    USE interfaces
308
[1320]309    USE kinds
310
[3761]311    USE land_surface_model_mod,                                                                    &
312        ONLY:  lsm_boundary_condition, lsm_energy_balance, lsm_soil_model, skip_time_do_lsm
[1496]313
[4017]314    USE lagrangian_particle_model_mod,                                                             &
[4276]315        ONLY:  lpm_data_output_ptseries
[3761]316
317    USE lsf_nudging_mod,                                                                           &
[3347]318        ONLY:  calc_tnudge, ls_forcing_surf, ls_forcing_vert, nudge_ref
[1320]319
[3761]320    USE module_interface,                                                                          &
[4268]321        ONLY:  module_interface_actions, module_interface_swap_timelevel,                          &
322               module_interface_boundary_conditions
[3684]323
[3761]324    USE multi_agent_system_mod,                                                                    &
[3198]325        ONLY:  agents_active, multi_agent_system
[3448]326
[3761]327    USE nesting_offl_mod,                                                                          &
[4226]328        ONLY:  nesting_offl_bc,                                                                    &
329               nesting_offl_geostrophic_wind,                                                      &
330               nesting_offl_input,                                                                 &
331               nesting_offl_interpolation_factor,                                                  &
332               nesting_offl_mass_conservation
[3864]333
[3761]334    USE netcdf_data_input_mod,                                                                     &
[4226]335        ONLY:  chem_emis, chem_emis_att
[3298]336
[3761]337    USE ocean_mod,                                                                                 &
[3294]338        ONLY:  prho_reference
339
[4227]340    USE palm_date_time_mod,                                                                        &
341        ONLY:  get_date_time
342
[3761]343    USE particle_attributes,                                                                       &
344        ONLY:  particle_advection, particle_advection_start, use_sgs_for_particles, wang_kernel
[1320]345
[1]346    USE pegrid
347
[4444]348#if defined( __parallel )
[3761]349    USE pmc_interface,                                                                             &
[4010]350        ONLY:  nested_run, nesting_mode, pmci_boundary_conds, pmci_datatrans, pmci_synchronize,    &
[4047]351        pmci_ensure_nest_mass_conservation, pmci_ensure_nest_mass_conservation_vertical,           &
352        pmci_set_swaplevel
[4444]353#endif
[1762]354
[3761]355    USE progress_bar,                                                                              &
[1402]356        ONLY:  finish_progress_bar, output_progress_bar
357
[3761]358    USE prognostic_equations_mod,                                                                  &
[2118]359        ONLY:  prognostic_equations_cache, prognostic_equations_vector
[1320]360
[3761]361    USE radiation_model_mod,                                                                       &
362        ONLY: dt_radiation, force_radiation_call, radiation, radiation_control,                    &
363              radiation_interaction, radiation_interactions, skip_time_do_radiation, time_radiation
[3864]364
[3761]365    USE salsa_mod,                                                                                 &
[3864]366        ONLY: aerosol_number, aerosol_mass, bc_am_t_val, bc_an_t_val, bc_gt_t_val,                 &
[4508]367              communicator_salsa, nbins_aerosol, ncomponents_mass, ngases_salsa,                   &
368              salsa_boundary_conditions, salsa_emission_update, salsa_gas, salsa_gases_from_chem,  &
369              skip_time_do_salsa
[1496]370
[3761]371    USE spectra_mod,                                                                               &
372        ONLY: average_count_sp, averaging_interval_sp, calc_spectra, dt_dosp, skip_time_dosp
[1786]373
[3761]374    USE statistics,                                                                                &
375        ONLY:  flow_statistics_called, hom, pr_palm, sums_ls_l
[1320]376
[3761]377
378    USE surface_layer_fluxes_mod,                                                                  &
[1691]379        ONLY:  surface_layer_fluxes
380
[3761]381    USE surface_data_output_mod,                                                                   &
382        ONLY:  average_count_surf, averaging_interval_surf, dt_dosurf, dt_dosurf_av,               &
383               surface_data_output, surface_data_output_averaging, skip_time_dosurf,               &
[3648]384               skip_time_dosurf_av, time_dosurf, time_dosurf_av
[2232]385
[3761]386    USE surface_mod,                                                                               &
387        ONLY:  surf_def_h, surf_lsm_h, surf_usm_h
388
389    USE synthetic_turbulence_generator_mod,                                                        &
390        ONLY:  dt_stg_call, dt_stg_adjust, parametrize_inflow_turbulence, stg_adjust, stg_main,    &
391               time_stg_adjust, time_stg_call, use_syn_turb_gen
392
393    USE turbulence_closure_mod,                                                                    &
[4048]394        ONLY:  tcm_diffusivities
[2696]395
[3761]396    USE urban_surface_mod,                                                                         &
397        ONLY:  usm_boundary_condition, usm_material_heat_model, usm_material_model,                &
[3597]398               usm_surface_energy_balance, usm_green_heat_model
[2007]399
[3761]400    USE vertical_nesting_mod,                                                                      &
[4444]401        ONLY:  vnested, vnest_init
[3864]402
[4444]403#if defined( __parallel )
404    USE vertical_nesting_mod,                                                                      &
405        ONLY:  vnest_anterpolate, vnest_anterpolate_e, vnest_boundary_conds,                       &
406               vnest_boundary_conds_khkm, vnest_deallocate, vnest_init_fine, vnest_start_time
407#endif
408
[3761]409    USE virtual_measurement_mod,                                                                   &
[3988]410        ONLY:  dt_virtual_measurement,                                                             &
411               time_virtual_measurement,                                                           &
412               vm_data_output,                                                                     &
413               vm_sampling,                                                                        &
414               vm_time_start
[2259]415
[4466]416
[4420]417    USE wind_turbine_model_mod,                                                                    &
418        ONLY:  dt_data_output_wtm, time_wtm, wind_turbine, wtm_data_output
[1914]419
[3761]420#if defined( _OPENACC )
[4444]421    USE arrays_3d,                                                                                 &
[4466]422        ONLY:  d, dd2zu, ddzu, ddzw,                                                               &
423               diss_l_u,                                                                           &
424               diss_l_v,                                                                           &
425               diss_l_w,                                                                           &
426               diss_s_u,                                                                           &
427               diss_s_v,                                                                           &
428               diss_s_w,                                                                           &
429               drho_air, drho_air_zw, dzw, e,                                                      &
430               flux_l_u,                                                                           &
431               flux_l_v,                                                                           &
432               flux_l_w,                                                                           &
433               flux_s_u,                                                                           &
434               flux_s_v,                                                                           &
435               flux_s_w,                                                                           &
436               heatflux_output_conversion,                                                         &
[4508]437               kh, km, momentumflux_output_conversion, nc, ni, nr, p, ptdf_x, ptdf_y, qc, qi, qr, rdf,     &
[4444]438               rdf_sc, rho_air, rho_air_zw, s, tdiss_m, te_m, tpt_m, tu_m, tv_m, tw_m, ug, u_init, &
[4508]439               u_stokes_zu, vg, v_init, v_stokes_zu, w, zu
[2365]440
[3761]441    USE control_parameters,                                                                        &
442        ONLY:  tsc
443
444    USE indices,                                                                                   &
[4346]445        ONLY:  advc_flags_m, advc_flags_s, nyn, nyng, nys, nysg, nz, nzb_max, wall_flags_total_0
[3761]446
447    USE statistics,                                                                                &
448        ONLY:  rmask, statistic_regions, sums_l, sums_l_l, sums_us2_ws_l,                          &
449               sums_wsus_ws_l, sums_vs2_ws_l, sums_wsvs_ws_l, sums_ws2_ws_l, sums_wspts_ws_l,      &
450               sums_wsqs_ws_l, sums_wssas_ws_l, sums_wsqcs_ws_l, sums_wsqrs_ws_l, sums_wsncs_ws_l, &
[4508]451               sums_wsnrs_ws_l, sums_wsss_ws_l, weight_substep, sums_salsa_ws_l, sums_wsqis_ws_l,  &
452               sums_wsnis_ws_l
[3761]453
454    USE surface_mod,                                                                               &
455        ONLY:  bc_h, enter_surface_arrays, exit_surface_arrays
456#endif
457
458
[1]459    IMPLICIT NONE
460
[3298]461    CHARACTER (LEN=9) ::  time_to_string   !<
[3864]462
[4356]463    INTEGER(iwp) ::  hour                !< hour of current time
464    INTEGER(iwp) ::  hour_call_emis = -1 !< last hour where emission was called
465    INTEGER(iwp) ::  ib                  !< index for aerosol size bins
466    INTEGER(iwp) ::  ic                  !< index for aerosol mass bins
467    INTEGER(iwp) ::  icc                 !< additional index for aerosol mass bins
468    INTEGER(iwp) ::  ig                  !< index for salsa gases
[4444]469    INTEGER(iwp) ::  mid                 !< masked output running index
[4356]470    INTEGER(iwp) ::  n                   !< loop counter for chemistry species
[3014]471
[1918]472    REAL(wp) ::  dt_3d_old  !< temporary storage of timestep to be used for
473                            !< steering of run control output interval
[3241]474    REAL(wp) ::  time_since_reference_point_save  !< original value of
475                                                  !< time_since_reference_point
476
[3634]477
[3761]478!
479!-- Copy data from arrays_3d
[4466]480!$ACC DATA &
[3634]481!$ACC COPY(d(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl:nxr)) &
[4170]482!$ACC COPY(diss(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
[3634]483!$ACC COPY(e(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
484!$ACC COPY(u(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
485!$ACC COPY(v(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
486!$ACC COPY(w(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
487!$ACC COPY(kh(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
488!$ACC COPY(km(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
489!$ACC COPY(p(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
490!$ACC COPY(pt(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg))
491
492!$ACC DATA &
[4466]493!$ACC COPYIN(diss_l_u(0:nz+1,nys:nyn,0), flux_l_u(0:nz+1,nys:nyn,0)) &
494!$ACC COPYIN(diss_l_v(0:nz+1,nys:nyn,0), flux_l_v(0:nz+1,nys:nyn,0)) &
495!$ACC COPYIN(diss_l_w(0:nz+1,nys:nyn,0), flux_l_w(0:nz+1,nys:nyn,0)) &
496!$ACC COPYIN(diss_s_u(0:nz+1,0), flux_s_u(0:nz+1,0)) &
497!$ACC COPYIN(diss_s_v(0:nz+1,0), flux_s_v(0:nz+1,0)) &
498!$ACC COPYIN(diss_s_w(0:nz+1,0), flux_s_w(0:nz+1,0)) &
[4170]499!$ACC COPY(diss_p(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
[3634]500!$ACC COPY(e_p(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
501!$ACC COPY(u_p(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
502!$ACC COPY(v_p(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
503!$ACC COPY(w_p(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
504!$ACC COPY(pt_p(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
505!$ACC COPY(tend(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
[4170]506!$ACC COPY(tdiss_m(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
[3634]507!$ACC COPY(te_m(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
508!$ACC COPY(tu_m(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
509!$ACC COPY(tv_m(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
510!$ACC COPY(tw_m(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
511!$ACC COPY(tpt_m(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg))
512
513!$ACC DATA &
514!$ACC COPYIN(rho_air(nzb:nzt+1), drho_air(nzb:nzt+1)) &
515!$ACC COPYIN(rho_air_zw(nzb:nzt+1), drho_air_zw(nzb:nzt+1)) &
516!$ACC COPYIN(zu(nzb:nzt+1)) &
517!$ACC COPYIN(dzu(1:nzt+1), dzw(1:nzt+1)) &
518!$ACC COPYIN(ddzu(1:nzt+1), dd2zu(1:nzt)) &
519!$ACC COPYIN(ddzw(1:nzt+1)) &
[3658]520!$ACC COPYIN(heatflux_output_conversion(nzb:nzt+1)) &
521!$ACC COPYIN(momentumflux_output_conversion(nzb:nzt+1)) &
[3634]522!$ACC COPYIN(rdf(nzb+1:nzt), rdf_sc(nzb+1:nzt)) &
523!$ACC COPYIN(ptdf_x(nxlg:nxrg), ptdf_y(nysg:nyng)) &
524!$ACC COPYIN(ref_state(0:nz+1)) &
525!$ACC COPYIN(u_init(0:nz+1), v_init(0:nz+1)) &
526!$ACC COPYIN(u_stokes_zu(nzb:nzt+1), v_stokes_zu(nzb:nzt+1)) &
527!$ACC COPYIN(pt_init(0:nz+1)) &
528!$ACC COPYIN(ug(0:nz+1), vg(0:nz+1))
529
[3761]530!
531!-- Copy data from control_parameters
[3634]532!$ACC DATA &
533!$ACC COPYIN(tsc(1:5))
534
[3761]535!
[4472]536!-- Copy data from grid_variables
537!$ACC DATA &
538!$ACC COPYIN(ddx, ddy)
539
540!
[3761]541!-- Copy data from indices
[3634]542!$ACC DATA &
[4111]543!$ACC COPYIN(advc_flags_m(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
544!$ACC COPYIN(advc_flags_s(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
[4346]545!$ACC COPYIN(wall_flags_total_0(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg))
[3634]546
[3761]547!
548!-- Copy data from surface_mod
[3634]549!$ACC DATA &
550!$ACC COPYIN(bc_h(0:1)) &
551!$ACC COPYIN(bc_h(0)%i(1:bc_h(0)%ns)) &
552!$ACC COPYIN(bc_h(0)%j(1:bc_h(0)%ns)) &
553!$ACC COPYIN(bc_h(0)%k(1:bc_h(0)%ns)) &
554!$ACC COPYIN(bc_h(1)%i(1:bc_h(1)%ns)) &
555!$ACC COPYIN(bc_h(1)%j(1:bc_h(1)%ns)) &
556!$ACC COPYIN(bc_h(1)%k(1:bc_h(1)%ns))
557
[3761]558!
559!-- Copy data from statistics
[3634]560!$ACC DATA &
[3658]561!$ACC COPYIN(hom(0:nz+1,1:2,1:4,0)) &
[3634]562!$ACC COPYIN(rmask(nysg:nyng,nxlg:nxrg,0:statistic_regions)) &
563!$ACC COPYIN(weight_substep(1:intermediate_timestep_count_max)) &
[3658]564!$ACC COPY(sums_l(nzb:nzt+1,1:pr_palm,0)) &
[3634]565!$ACC COPY(sums_l_l(nzb:nzt+1,0:statistic_regions,0)) &
566!$ACC COPY(sums_us2_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
567!$ACC COPY(sums_wsus_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
568!$ACC COPY(sums_vs2_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
569!$ACC COPY(sums_wsvs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
570!$ACC COPY(sums_ws2_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
571!$ACC COPY(sums_wspts_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
572!$ACC COPY(sums_wssas_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
573!$ACC COPY(sums_wsqs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
574!$ACC COPY(sums_wsqcs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
[4502]575!$ACC COPY(sums_wsqis_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
[3634]576!$ACC COPY(sums_wsqrs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
577!$ACC COPY(sums_wsncs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
[4502]578!$ACC COPY(sums_wsnis_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
[3634]579!$ACC COPY(sums_wsnrs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
580!$ACC COPY(sums_wsss_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
581!$ACC COPY(sums_salsa_ws_l(nzb:nzt+1,0))
582
[4472]583!
584!-- Next statement is to avoid compiler warnings about unused variables. Please
585!-- remove in case that you are using them. ddx and ddy need to be defined in
586!-- time_integration because of ACC COPYIN directive.
587    ddx = ddx
588    ddy = ddy
589
[3761]590#if defined( _OPENACC )
[3658]591    CALL enter_surface_arrays
592#endif
593
[1]594!
[1918]595!-- At beginning determine the first time step
596    CALL timestep
[4444]597
598#if defined( __parallel )
[1764]599!
600!-- Synchronize the timestep in case of nested run.
601    IF ( nested_run )  THEN
[1878]602!
603!--    Synchronization by unifying the time step.
604!--    Global minimum of all time-steps is used for all.
605       CALL pmci_synchronize
[1764]606    ENDIF
[4444]607#endif
[1764]608
[1918]609!
610!-- Determine and print out the run control quantities before the first time
611!-- step of this run. For the initial run, some statistics (e.g. divergence)
[3004]612!-- need to be determined first --> CALL flow_statistics at the beginning of
613!-- run_control
[1]614    CALL run_control
[108]615!
[4466]616!-- Data exchange between coupled models in case that a call has been omitted
[108]617!-- at the end of the previous run of a job chain.
[3761]618    IF ( coupling_mode /= 'uncoupled'  .AND.  run_coupled  .AND. .NOT. vnested )  THEN
[108]619!
[4466]620!--    In case of model termination initiated by the local model the coupler
621!--    must not be called because this would again cause an MPI hang.
[1918]622       DO WHILE ( time_coupling >= dt_coupling  .AND.  terminate_coupled == 0 )
[108]623          CALL surface_coupler
624          time_coupling = time_coupling - dt_coupling
625       ENDDO
[3761]626       IF (time_coupling == 0.0_wp  .AND.  time_since_reference_point < dt_coupling )  THEN
[348]627          time_coupling = time_since_reference_point
628       ENDIF
[108]629    ENDIF
630
[3885]631    CALL location_message( 'atmosphere (and/or ocean) time-stepping', 'start' )
[3761]632
[1]633!
634!-- Start of the time loop
[3761]635    DO  WHILE ( simulated_time < end_time  .AND.  .NOT. stop_dt  .AND. .NOT. terminate_run )
[1]636
637       CALL cpu_log( log_point_s(10), 'timesteps', 'start' )
[4444]638
639#if defined( __parallel )
[1]640!
[2365]641!--    Vertical nesting: initialize fine grid
642       IF ( vnested ) THEN
643          IF ( .NOT. vnest_init  .AND.  simulated_time >= vnest_start_time )  THEN
[3719]644             CALL cpu_log( log_point_s(22), 'vnest_init', 'start' )
[2365]645             CALL vnest_init_fine
646             vnest_init = .TRUE.
[3719]647             CALL cpu_log( log_point_s(22), 'vnest_init', 'stop' )
[2365]648          ENDIF
649       ENDIF
[4444]650#endif
651
[2365]652!
[4466]653!--    Determine ug, vg and w_subs in dependence on data from external file
[1241]654!--    LSF_DATA
[1365]655       IF ( large_scale_forcing .AND. lsf_vert )  THEN
[1241]656           CALL ls_forcing_vert ( simulated_time )
[1365]657           sums_ls_l = 0.0_wp
[1241]658       ENDIF
659
660!
[4466]661!--    Set pt_init and q_init to the current profiles taken from
662!--    NUDGING_DATA
[1380]663       IF ( nudging )  THEN
664           CALL nudge_ref ( simulated_time )
665!
666!--        Store temperature gradient at the top boundary for possible Neumann
667!--        boundary condition
668           bc_pt_t_val = ( pt_init(nzt+1) - pt_init(nzt) ) / dzu(nzt+1)
669           bc_q_t_val  = ( q_init(nzt+1) - q_init(nzt) ) / dzu(nzt+1)
[3298]670           IF ( air_chemistry )  THEN
[4511]671              DO  n = 1, nvar
672                 bc_cs_t_val = (  chem_species(n)%conc_pr_init(nzt+1)                              &
673                                - chem_species(n)%conc_pr_init(nzt) )                              &
[3298]674                               / dzu(nzt+1)
675              ENDDO
676           ENDIF
[3864]677           IF ( salsa  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_do_salsa )  THEN
678              DO  ib = 1, nbins_aerosol
679                 bc_an_t_val = ( aerosol_number(ib)%init(nzt+1) - aerosol_number(ib)%init(nzt) ) / &
680                               dzu(nzt+1)
681                 DO  ic = 1, ncomponents_mass
682                    icc = ( ic - 1 ) * nbins_aerosol + ib
683                    bc_am_t_val = ( aerosol_mass(icc)%init(nzt+1) - aerosol_mass(icc)%init(nzt) ) /&
684                                  dzu(nzt+1)
685                 ENDDO
686              ENDDO
687              IF ( .NOT. salsa_gases_from_chem )  THEN
688                 DO  ig = 1, ngases_salsa
689                    bc_gt_t_val = ( salsa_gas(ig)%init(nzt+1) - salsa_gas(ig)%init(nzt) ) /        &
690                                  dzu(nzt+1)
691                 ENDDO
692              ENDIF
693           ENDIF
[1380]694       ENDIF
[2696]695!
[4466]696!--    Input of boundary data.
[4226]697       IF ( nesting_offline )  CALL nesting_offl_input
[1380]698!
[4276]699!--    Execute all other module actions routines
[3684]700       CALL module_interface_actions( 'before_timestep' )
[4466]701
[4508]702!
[1]703!--    Start of intermediate step loop
704       intermediate_timestep_count = 0
[3761]705       DO  WHILE ( intermediate_timestep_count < intermediate_timestep_count_max )
[1]706
707          intermediate_timestep_count = intermediate_timestep_count + 1
708
709!
710!--       Set the steering factors for the prognostic equations which depend
711!--       on the timestep scheme
712          CALL timestep_scheme_steering
713
714!
[1128]715!--       Calculate those variables needed in the tendency terms which need
716!--       global communication
[3761]717          IF ( .NOT. use_single_reference_value  .AND.  .NOT. use_initial_profile_as_reference )   &
718          THEN
[1179]719!
720!--          Horizontally averaged profiles to be used as reference state in
721!--          buoyancy terms (WARNING: only the respective last call of
722!--          calc_mean_profile defines the reference state!)
[1365]723             IF ( .NOT. neutral )  THEN
724                CALL calc_mean_profile( pt, 4 )
725                ref_state(:)  = hom(:,1,4,0) ! this is used in the buoyancy term
726             ENDIF
[3294]727             IF ( ocean_mode )  THEN
[2031]728                CALL calc_mean_profile( rho_ocean, 64 )
[1365]729                ref_state(:)  = hom(:,1,64,0)
730             ENDIF
731             IF ( humidity )  THEN
732                CALL calc_mean_profile( vpt, 44 )
733                ref_state(:)  = hom(:,1,44,0)
734             ENDIF
[2617]735!
736!--          Assure that ref_state does not become zero at any level
[4466]737!--          ( might be the case if a vertical level is completely occupied
[2617]738!--            with topography ).
[3761]739             ref_state = MERGE( MAXVAL(ref_state), ref_state, ref_state == 0.0_wp )
[1179]740          ENDIF
741
[3761]742          IF ( ( ws_scheme_mom .OR. ws_scheme_sca )  .AND.  intermediate_timestep_count == 1 )     &
743          THEN
744             CALL ws_statistics
745          ENDIF
[1365]746!
747!--       In case of nudging calculate current nudging time scale and horizontal
[1380]748!--       means of u, v, pt and q
[1365]749          IF ( nudging )  THEN
750             CALL calc_tnudge( simulated_time )
751             CALL calc_mean_profile( u, 1 )
752             CALL calc_mean_profile( v, 2 )
753             CALL calc_mean_profile( pt, 4 )
754             CALL calc_mean_profile( q, 41 )
755          ENDIF
[1128]756!
[3876]757!--       Execute all other module actions routunes
758          CALL module_interface_actions( 'before_prognostic_equations' )
759!
[1]760!--       Solve the prognostic equations. A fast cache optimized version with
761!--       only one single loop is used in case of Piascek-Williams advection
762!--       scheme. NEC vector machines use a different version, because
763!--       in the other versions a good vectorization is prohibited due to
764!--       inlining problems.
[1019]765          IF ( loop_optimization == 'cache' )  THEN
766             CALL prognostic_equations_cache
767          ELSEIF ( loop_optimization == 'vector' )  THEN
[63]768             CALL prognostic_equations_vector
[1]769          ENDIF
[4508]770
[1]771!
[3159]772!--       Movement of agents in multi agent system
[3761]773          IF ( agents_active  .AND.  time_since_reference_point >= multi_agent_system_start  .AND. &
774               time_since_reference_point <= multi_agent_system_end  .AND.                         &
775               intermediate_timestep_count == 1 )                                                  &
776          THEN
[3159]777             CALL multi_agent_system
778             first_call_mas = .FALSE.
779          ENDIF
780
781!
[1]782!--       Exchange of ghost points (lateral boundary conditions)
[2118]783          CALL cpu_log( log_point(26), 'exchange-horiz-progn', 'start' )
[1113]784
[2118]785          CALL exchange_horiz( u_p, nbgp )
786          CALL exchange_horiz( v_p, nbgp )
787          CALL exchange_horiz( w_p, nbgp )
788          CALL exchange_horiz( pt_p, nbgp )
789          IF ( .NOT. constant_diffusion )  CALL exchange_horiz( e_p, nbgp )
[3761]790          IF ( rans_tke_e  .OR.  wang_kernel  .OR.  collision_turbulence                           &
[2696]791               .OR.  use_sgs_for_particles )  THEN
792             IF ( rans_tke_e )  THEN
793                CALL exchange_horiz( diss_p, nbgp )
794             ELSE
795                CALL exchange_horiz( diss, nbgp )
796             ENDIF
797          ENDIF
[3294]798          IF ( ocean_mode )  THEN
[2118]799             CALL exchange_horiz( sa_p, nbgp )
800             CALL exchange_horiz( rho_ocean, nbgp )
801             CALL exchange_horiz( prho, nbgp )
802          ENDIF
803          IF ( humidity )  THEN
804             CALL exchange_horiz( q_p, nbgp )
[3274]805             IF ( bulk_cloud_model .AND. microphysics_morrison )  THEN
[2292]806                CALL exchange_horiz( qc_p, nbgp )
807                CALL exchange_horiz( nc_p, nbgp )
808             ENDIF
[3274]809             IF ( bulk_cloud_model .AND. microphysics_seifert )  THEN
[2118]810                CALL exchange_horiz( qr_p, nbgp )
811                CALL exchange_horiz( nr_p, nbgp )
[1053]812             ENDIF
[4521]813             IF ( bulk_cloud_model .AND. microphysics_ice_phase )  THEN
[4502]814                CALL exchange_horiz( qi_p, nbgp )
815                CALL exchange_horiz( ni_p, nbgp )
816             ENDIF
[2118]817          ENDIF
[2696]818          IF ( passive_scalar )  CALL exchange_horiz( s_p, nbgp )
[3929]819          IF ( air_chemistry )  THEN
[4511]820             DO  n = 1, nvar
821                CALL exchange_horiz( chem_species(n)%conc_p, nbgp,                                 &
822                                     alternative_communicator = communicator_chem )
[4029]823             ENDDO
824          ENDIF
825
826          IF ( salsa  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_do_salsa )  THEN
827             DO  ib = 1, nbins_aerosol
[4508]828                CALL exchange_horiz( aerosol_number(ib)%conc_p, nbgp,                              &
829                                     alternative_communicator = communicator_salsa )
[4029]830                DO  ic = 1, ncomponents_mass
831                   icc = ( ic - 1 ) * nbins_aerosol + ib
[4508]832                   CALL exchange_horiz( aerosol_mass(icc)%conc_p, nbgp,                            &
833                                        alternative_communicator = communicator_salsa )
[4029]834                ENDDO
835             ENDDO
836             IF ( .NOT. salsa_gases_from_chem )  THEN
837                DO  ig = 1, ngases_salsa
[4508]838                   CALL exchange_horiz( salsa_gas(ig)%conc_p, nbgp,                                &
839                                        alternative_communicator = communicator_salsa )
[4029]840                ENDDO
841             ENDIF
842          ENDIF
[4508]843
[4029]844          CALL cpu_log( log_point(26), 'exchange-horiz-progn', 'stop' )
845
[3929]846!
[4029]847!--       Boundary conditions for the prognostic quantities (except of the
[4281]848!--       velocities at the outflow in case of a non-cyclic lateral wall) and
849!--       boundary conditions for module-specific variables
[4268]850          CALL module_interface_boundary_conditions
[4508]851
[1]852!
[4047]853!--       Incrementing timestep counter
854          timestep_count = timestep_count + 1
[73]855
[4047]856          CALL cpu_log( log_point(28), 'swap_timelevel', 'start' )
[2365]857!
[4047]858!--       Set the swap level for all modules
859          CALL module_interface_swap_timelevel( MOD( timestep_count, 2) )
[4444]860
861#if defined( __parallel )
[4047]862!
863!--       Set the swap level for steering the pmc data transfer
864          IF ( nested_run )  CALL pmci_set_swaplevel( MOD( timestep_count, 2) + 1 )  !> @todo: why the +1 ?
[4444]865#endif
[4047]866
867          CALL cpu_log( log_point(28), 'swap_timelevel', 'stop' )
868
[4444]869#if defined( __parallel )
[4047]870!
[2365]871!--       Vertical nesting: Interpolate fine grid data to the coarse grid
872          IF ( vnest_init ) THEN
[3719]873             CALL cpu_log( log_point_s(37), 'vnest_anterpolate', 'start' )
[2365]874             CALL vnest_anterpolate
[3719]875             CALL cpu_log( log_point_s(37), 'vnest_anterpolate', 'stop' )
[2365]876          ENDIF
877
[1764]878          IF ( nested_run )  THEN
[1797]879
[1764]880             CALL cpu_log( log_point(60), 'nesting', 'start' )
[1762]881!
[1933]882!--          Domain nesting. The data transfer subroutines pmci_parent_datatrans
883!--          and pmci_child_datatrans are called inside the wrapper
[1797]884!--          subroutine pmci_datatrans according to the control parameters
885!--          nesting_mode and nesting_datatransfer_mode.
886!--          TO_DO: why is nesting_mode given as a parameter here?
887             CALL pmci_datatrans( nesting_mode )
[1762]888
[3761]889             IF ( TRIM( nesting_mode ) == 'two-way' .OR.  nesting_mode == 'vertical' )  THEN
[4029]890
891                CALL cpu_log( log_point_s(92), 'exchange-horiz-nest', 'start' )
[1762]892!
[1933]893!--             Exchange_horiz is needed for all parent-domains after the
[1764]894!--             anterpolation
895                CALL exchange_horiz( u, nbgp )
896                CALL exchange_horiz( v, nbgp )
897                CALL exchange_horiz( w, nbgp )
[2174]898                IF ( .NOT. neutral )  CALL exchange_horiz( pt, nbgp )
899
900                IF ( humidity )  THEN
901
902                   CALL exchange_horiz( q, nbgp )
903
[3274]904                   IF ( bulk_cloud_model  .AND.  microphysics_morrison )  THEN
[2292]905                       CALL exchange_horiz( qc, nbgp )
906                       CALL exchange_horiz( nc, nbgp )
907                   ENDIF
[3274]908                   IF ( bulk_cloud_model  .AND.  microphysics_seifert )  THEN
[2174]909                       CALL exchange_horiz( qr, nbgp )
910                       CALL exchange_horiz( nr, nbgp )
911                   ENDIF
[4521]912                   IF ( bulk_cloud_model  .AND.  microphysics_ice_phase )  THEN
[4508]913                      CALL exchange_horiz( qi, nbgp )
914                      CALL exchange_horiz( ni, nbgp )
[4502]915                   ENDIF
[4508]916
[2174]917                ENDIF
918
[4466]919                IF ( passive_scalar )  CALL exchange_horiz( s, nbgp )
[3864]920
[2174]921                IF ( .NOT. constant_diffusion )  CALL exchange_horiz( e, nbgp )
[2773]922
[3761]923                IF ( .NOT. constant_diffusion  .AND.  rans_mode  .AND.  rans_tke_e )  THEN
[2938]924                   CALL exchange_horiz( diss, nbgp )
[3761]925                ENDIF
[2938]926
[2773]927                IF ( air_chemistry )  THEN
[3929]928                   DO  n = 1, nvar
[4511]929                      CALL exchange_horiz( chem_species(n)%conc, nbgp,                             &
930                                           alternative_communicator = communicator_chem )
[2773]931                   ENDDO
932                ENDIF
933
[3864]934                IF ( salsa  .AND. time_since_reference_point >= skip_time_do_salsa )  THEN
935                   DO  ib = 1, nbins_aerosol
[4508]936                      CALL exchange_horiz( aerosol_number(ib)%conc, nbgp,                          &
937                                           alternative_communicator = communicator_salsa )
[3864]938                      DO  ic = 1, ncomponents_mass
939                         icc = ( ic - 1 ) * nbins_aerosol + ib
[4508]940                         CALL exchange_horiz( aerosol_mass(icc)%conc, nbgp,                        &
941                                              alternative_communicator = communicator_salsa )
[3864]942                      ENDDO
943                   ENDDO
944                   IF ( .NOT. salsa_gases_from_chem )  THEN
945                      DO  ig = 1, ngases_salsa
[4508]946                         CALL exchange_horiz( salsa_gas(ig)%conc, nbgp,                            &
947                                              alternative_communicator = communicator_salsa )
[3864]948                      ENDDO
949                   ENDIF
950                ENDIF
[4029]951                CALL cpu_log( log_point_s(92), 'exchange-horiz-nest', 'stop' )
[3864]952
[1762]953             ENDIF
[4029]954
[1762]955!
[2311]956!--          Set boundary conditions again after interpolation and anterpolation.
957             CALL pmci_boundary_conds
[1764]958
959             CALL cpu_log( log_point(60), 'nesting', 'stop' )
960
[1762]961          ENDIF
[4444]962#endif
[1762]963
964!
[1]965!--       Temperature offset must be imposed at cyclic boundaries in x-direction
966!--       when a sloping surface is used
967          IF ( sloping_surface )  THEN
[3761]968             IF ( nxl ==  0 )  pt(:,:,nxlg:nxl-1) = pt(:,:,nxlg:nxl-1) - pt_slope_offset
969             IF ( nxr == nx )  pt(:,:,nxr+1:nxrg) = pt(:,:,nxr+1:nxrg) + pt_slope_offset
[1]970          ENDIF
971
972!
[151]973!--       Impose a turbulent inflow using the recycling method
[3719]974          IF ( turbulent_inflow )  CALL inflow_turbulence
[151]975
976!
[2050]977!--       Set values at outflow boundary using the special outflow condition
[3719]978          IF ( turbulent_outflow )  CALL outflow_turbulence
[2050]979
980!
[1]981!--       Impose a random perturbation on the horizontal velocity field
[3761]982          IF ( create_disturbances  .AND.  ( call_psolver_at_all_substeps  .AND.                   &
983               intermediate_timestep_count == intermediate_timestep_count_max )                    &
984               .OR. ( .NOT. call_psolver_at_all_substeps  .AND.  intermediate_timestep_count == 1 ) ) &
[1]985          THEN
986             time_disturb = time_disturb + dt_3d
987             IF ( time_disturb >= dt_disturb )  THEN
[3761]988                IF ( disturbance_energy_limit /= 0.0_wp  .AND.                                     &
[1736]989                     hom(nzb+5,1,pr_palm,0) < disturbance_energy_limit )  THEN
[2232]990                   CALL disturb_field( 'u', tend, u )
991                   CALL disturb_field( 'v', tend, v )
[3761]992                ELSEIF ( ( .NOT. bc_lr_cyc  .OR.  .NOT. bc_ns_cyc )                                &
993                         .AND. .NOT. child_domain  .AND.  .NOT.  nesting_offline )                 &
[3182]994                THEN
[1]995!
996!--                Runs with a non-cyclic lateral wall need perturbations
997!--                near the inflow throughout the whole simulation
998                   dist_range = 1
[2232]999                   CALL disturb_field( 'u', tend, u )
1000                   CALL disturb_field( 'v', tend, v )
[1]1001                   dist_range = 0
1002                ENDIF
1003                time_disturb = time_disturb - dt_disturb
1004             ENDIF
1005          ENDIF
1006
1007!
[4466]1008!--       Map forcing data derived from larger scale model onto domain
[4226]1009!--       boundaries. Further, update geostrophic wind components.
[3761]1010          IF ( nesting_offline  .AND.  intermediate_timestep_count ==                              &
[4226]1011                                       intermediate_timestep_count_max  )  THEN
[4466]1012!--          Determine interpolation factor before boundary conditions and geostrophic wind
[4226]1013!--          is updated.
1014             CALL nesting_offl_interpolation_factor
[3347]1015             CALL nesting_offl_bc
[4226]1016             CALL nesting_offl_geostrophic_wind
1017          ENDIF
[2938]1018!
[4022]1019!--       Impose a turbulent inflow using synthetic generated turbulence.
1020          IF ( use_syn_turb_gen  .AND.                                                             &
1021               intermediate_timestep_count == intermediate_timestep_count_max )  THEN
[3719]1022             CALL cpu_log( log_point(57), 'synthetic_turbulence_gen', 'start' )
[3347]1023             CALL stg_main
[3719]1024             CALL cpu_log( log_point(57), 'synthetic_turbulence_gen', 'stop' )
[2696]1025          ENDIF
1026!
[3347]1027!--       Ensure mass conservation. This need to be done after imposing
1028!--       synthetic turbulence and top boundary condition for pressure is set to
[4466]1029!--       Neumann conditions.
[3347]1030!--       Is this also required in case of Dirichlet?
1031          IF ( nesting_offline )  CALL nesting_offl_mass_conservation
1032!
[1]1033!--       Reduce the velocity divergence via the equation for perturbation
1034!--       pressure.
[106]1035          IF ( intermediate_timestep_count == 1  .OR. &
1036                call_psolver_at_all_substeps )  THEN
[2365]1037
1038             IF (  vnest_init ) THEN
[4444]1039#if defined( __parallel )
[2365]1040!
1041!--             Compute pressure in the CG, interpolate top boundary conditions
1042!--             to the FG and then compute pressure in the FG
1043                IF ( coupling_mode == 'vnested_crse' )  CALL pres
1044
[3719]1045                CALL cpu_log( log_point_s(30), 'vnest_bc', 'start' )
[2365]1046                CALL vnest_boundary_conds
[3719]1047                CALL cpu_log( log_point_s(30), 'vnest_bc', 'stop' )
[4466]1048
[2365]1049                IF ( coupling_mode == 'vnested_fine' )  CALL pres
1050
1051!--             Anterpolate TKE, satisfy Germano Identity
[3719]1052                CALL cpu_log( log_point_s(28), 'vnest_anter_e', 'start' )
[2365]1053                CALL vnest_anterpolate_e
[3719]1054                CALL cpu_log( log_point_s(28), 'vnest_anter_e', 'stop' )
[4444]1055#else
1056                CONTINUE
1057#endif
[2365]1058
1059             ELSE
[4444]1060#if defined( __parallel )
[4268]1061!
[4010]1062!--             Mass (volume) flux correction to ensure global mass conservation for child domains.
1063                IF ( child_domain )  THEN
1064                   IF ( nesting_mode == 'vertical' )  THEN
1065                      CALL pmci_ensure_nest_mass_conservation_vertical
1066                   ELSE
1067                      CALL pmci_ensure_nest_mass_conservation
1068                   ENDIF
1069                ENDIF
[4444]1070#endif
[2365]1071                CALL pres
1072
1073             ENDIF
1074
[1]1075          ENDIF
[4275]1076!
1077!--       Particle transport/physics with the Lagrangian particle model
1078!--       (only once during intermediate steps, because it uses an Euler-step)
1079!--       ### particle model should be moved before prognostic_equations, in order
1080!--       to regard droplet interactions directly
[1]1081
[4276]1082          CALL module_interface_actions( 'after_pressure_solver' )
[1]1083!
[4275]1084!--       Interaction of droplets with temperature and mixing ratio.
1085!--       Droplet condensation and evaporation is calculated within
1086!--       advec_particles.
1087!
[1]1088!--       If required, compute liquid water content
[3274]1089          IF ( bulk_cloud_model )  THEN
[1015]1090             CALL calc_liquid_water_content
1091          ENDIF
[2174]1092!
[4466]1093!--       If required, compute virtual potential temperature
1094          IF ( humidity )  THEN
1095             CALL compute_vpt
1096          ENDIF
[1585]1097
[1]1098!
1099!--       Compute the diffusion quantities
1100          IF ( .NOT. constant_diffusion )  THEN
1101
1102!
[4466]1103!--          Determine surface fluxes shf and qsws and surface values
1104!--          pt_surface and q_surface in dependence on data from external
[1276]1105!--          file LSF_DATA respectively
[3761]1106             IF ( ( large_scale_forcing .AND. lsf_surf ) .AND.                                     &
1107                 intermediate_timestep_count == intermediate_timestep_count_max )                  &
[1276]1108             THEN
[2320]1109                CALL ls_forcing_surf( simulated_time )
[1276]1110             ENDIF
1111
1112!
[4466]1113!--          First the vertical (and horizontal) fluxes in the surface
[2232]1114!--          (constant flux) layer are computed
[1691]1115             IF ( constant_flux_layer )  THEN
1116                CALL cpu_log( log_point(19), 'surface_layer_fluxes', 'start' )
1117                CALL surface_layer_fluxes
1118                CALL cpu_log( log_point(19), 'surface_layer_fluxes', 'stop' )
[1]1119             ENDIF
1120!
[4466]1121!--          If required, solve the energy balance for the surface and run soil
[2232]1122!--          model. Call for horizontal as well as vertical surfaces
[2696]1123             IF ( land_surface .AND. time_since_reference_point >= skip_time_do_lsm)  THEN
[1691]1124
1125                CALL cpu_log( log_point(54), 'land_surface', 'start' )
[2232]1126!
1127!--             Call for horizontal upward-facing surfaces
1128                CALL lsm_energy_balance( .TRUE., -1 )
[2299]1129                CALL lsm_soil_model( .TRUE., -1, .TRUE. )
[2232]1130!
1131!--             Call for northward-facing surfaces
1132                CALL lsm_energy_balance( .FALSE., 0 )
[2299]1133                CALL lsm_soil_model( .FALSE., 0, .TRUE. )
[2232]1134!
1135!--             Call for southward-facing surfaces
1136                CALL lsm_energy_balance( .FALSE., 1 )
[2299]1137                CALL lsm_soil_model( .FALSE., 1, .TRUE. )
[2232]1138!
1139!--             Call for eastward-facing surfaces
1140                CALL lsm_energy_balance( .FALSE., 2 )
[2299]1141                CALL lsm_soil_model( .FALSE., 2, .TRUE. )
[2232]1142!
1143!--             Call for westward-facing surfaces
1144                CALL lsm_energy_balance( .FALSE., 3 )
[2299]1145                CALL lsm_soil_model( .FALSE., 3, .TRUE. )
[4268]1146
[2696]1147!
1148!--             At the end, set boundary conditons for potential temperature
[4466]1149!--             and humidity after running the land-surface model. This
[2696]1150!--             might be important for the nesting, where arrays are transfered.
1151                CALL lsm_boundary_condition
[2232]1152
[4268]1153
[1691]1154                CALL cpu_log( log_point(54), 'land_surface', 'stop' )
1155             ENDIF
1156!
[4466]1157!--          If required, solve the energy balance for urban surfaces and run
[2007]1158!--          the material heat model
1159             IF (urban_surface) THEN
1160                CALL cpu_log( log_point(74), 'urban_surface', 'start' )
[4268]1161
[3418]1162                CALL usm_surface_energy_balance( .FALSE. )
[2007]1163                IF ( usm_material_model )  THEN
[2696]1164                   CALL usm_green_heat_model
[3418]1165                   CALL usm_material_heat_model ( .FALSE. )
[2007]1166                ENDIF
[2696]1167
1168!
1169!--             At the end, set boundary conditons for potential temperature
[4466]1170!--             and humidity after running the urban-surface model. This
[2696]1171!--             might be important for the nesting, where arrays are transfered.
1172                CALL usm_boundary_condition
1173
[2007]1174                CALL cpu_log( log_point(74), 'urban_surface', 'stop' )
1175             ENDIF
1176!
[1]1177!--          Compute the diffusion coefficients
1178             CALL cpu_log( log_point(17), 'diffusivities', 'start' )
[75]1179             IF ( .NOT. humidity ) THEN
[3294]1180                IF ( ocean_mode )  THEN
[2696]1181                   CALL tcm_diffusivities( prho, prho_reference )
[97]1182                ELSE
[2696]1183                   CALL tcm_diffusivities( pt, pt_reference )
[97]1184                ENDIF
[1]1185             ELSE
[2696]1186                CALL tcm_diffusivities( vpt, pt_reference )
[1]1187             ENDIF
1188             CALL cpu_log( log_point(17), 'diffusivities', 'stop' )
[4444]1189
1190#if defined( __parallel )
[2696]1191!
1192!--          Vertical nesting: set fine grid eddy viscosity top boundary condition
1193             IF ( vnest_init )  CALL vnest_boundary_conds_khkm
[4444]1194#endif
[1]1195
1196          ENDIF
1197
1198       ENDDO   ! Intermediate step loop
[3634]1199
[1]1200!
[3634]1201!--    Will be used at some point by flow_statistics.
[3658]1202       !$ACC UPDATE &
[3634]1203       !$ACC HOST(sums_l_l(nzb:nzt+1,0:statistic_regions,0)) &
1204       !$ACC HOST(sums_us2_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1205       !$ACC HOST(sums_wsus_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1206       !$ACC HOST(sums_vs2_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1207       !$ACC HOST(sums_wsvs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1208       !$ACC HOST(sums_ws2_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1209       !$ACC HOST(sums_wspts_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1210       !$ACC HOST(sums_wssas_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1211       !$ACC HOST(sums_wsqs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1212       !$ACC HOST(sums_wsqcs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
[4502]1213       !$ACC HOST(sums_wsqis_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
[3634]1214       !$ACC HOST(sums_wsqrs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1215       !$ACC HOST(sums_wsncs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
[4502]1216       !$ACC HOST(sums_wsnis_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
[3634]1217       !$ACC HOST(sums_wsnrs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1218       !$ACC HOST(sums_wsss_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1219       !$ACC HOST(sums_salsa_ws_l(nzb:nzt+1,0))
1220
1221!
[4064]1222!--    If required, calculate radiative fluxes and heating rates
1223       IF ( radiation  .AND.  time_since_reference_point > skip_time_do_radiation )  THEN
1224
1225          time_radiation = time_radiation + dt_3d
1226
1227          IF ( time_radiation >= dt_radiation  .OR.  force_radiation_call )  THEN
1228
1229             CALL cpu_log( log_point(50), 'radiation', 'start' )
1230
1231             IF ( .NOT. force_radiation_call )  THEN
1232                time_radiation = time_radiation - dt_radiation
1233             ENDIF
1234
1235!
1236!--          Adjust the current time to the time step of the radiation model.
[4466]1237!--          Needed since radiation is pre-calculated and stored only on apparent
[4064]1238!--          solar positions
1239             time_since_reference_point_save = time_since_reference_point
1240             time_since_reference_point = REAL( FLOOR( time_since_reference_point /             &
1241                                                       dt_radiation ), wp ) * dt_radiation
1242
1243             CALL radiation_control
1244
1245             IF ( ( urban_surface  .OR.  land_surface )  .AND.  radiation_interactions )  THEN
1246                CALL cpu_log( log_point_s(46), 'radiation_interaction', 'start' )
1247                CALL radiation_interaction
1248                CALL cpu_log( log_point_s(46), 'radiation_interaction', 'stop' )
1249             ENDIF
[4466]1250
[4064]1251!
1252!--          Return the current time to its original value
1253             time_since_reference_point = time_since_reference_point_save
1254
1255             CALL cpu_log( log_point(50), 'radiation', 'stop' )
1256
1257          ENDIF
1258       ENDIF
1259
[4466]1260
[4064]1261!
[4403]1262!-- 20200203 (ECC)
1263!-- allows for emission update mode in legacy mode as well as on-demand mode
1264!-- note that under on-demand mode emission update is no longer restricted to
1265!-- an hourly frequency, but whenever the simulation time corresponds to an
1266!-- inrement in emission timestamp value
1267
[3298]1268!
[4403]1269!-- If required, consider chemical emissions
1270
1271       IF  ( air_chemistry .AND. emissions_anthropogenic )  THEN
1272
1273          IF  ( emiss_read_legacy_mode )  THEN
1274!
1275!-- get hourly index and updates emission data when the hour is passed
1276
1277             CALL get_date_time( time_since_reference_point, hour=hour )
1278
1279             IF  ( hour_call_emis /= hour )   THEN
1280
1281                CALL chem_emissions_setup( chem_emis_att, chem_emis, n_matched_vars )
1282                hour_call_emis = hour
1283
1284             ENDIF
1285
1286          ELSE
1287
1288             CALL chem_emissions_update_on_demand
1289
[3298]1290          ENDIF
[4403]1291
[2766]1292       ENDIF
[4403]1293
1294
[3864]1295!
1296!--    If required, consider aerosol emissions for the salsa model
1297       IF ( salsa )  THEN
1298!
1299!--       Call emission routine to update emissions if needed
1300          CALL salsa_emission_update
[3569]1301
[3864]1302       ENDIF
[2696]1303!
[3469]1304!--    If required, calculate indoor temperature, waste heat, heat flux
1305!--    through wall, etc.
[3744]1306!--    dt_indoor steers the frequency of the indoor model calculations.
1307!--    Note, at first timestep indoor model is called, in order to provide
[4466]1308!--    a waste heat flux.
[3647]1309       IF ( indoor_model )  THEN
[3469]1310
1311          time_indoor = time_indoor + dt_3d
1312
[3761]1313          IF ( time_indoor >= dt_indoor  .OR.  current_timestep_number == 0 )  THEN
[3469]1314
1315             time_indoor = time_indoor - dt_indoor
1316
1317             CALL cpu_log( log_point(76), 'indoor_model', 'start' )
1318             CALL im_main_heatcool
1319             CALL cpu_log( log_point(76), 'indoor_model', 'stop' )
1320
1321          ENDIF
1322       ENDIF
1323!
[1]1324!--    Increase simulation time and output times
[1111]1325       nr_timesteps_this_run      = nr_timesteps_this_run + 1
[291]1326       current_timestep_number    = current_timestep_number + 1
1327       simulated_time             = simulated_time   + dt_3d
1328       time_since_reference_point = simulated_time - coupling_start_time
[2941]1329       simulated_time_chr         = time_to_string( time_since_reference_point )
[291]1330
[1957]1331
[3646]1332       IF ( time_since_reference_point >= skip_time_data_output_av )  THEN
[1]1333          time_do_av         = time_do_av       + dt_3d
1334       ENDIF
[3646]1335       IF ( time_since_reference_point >= skip_time_do2d_xy )  THEN
[1]1336          time_do2d_xy       = time_do2d_xy     + dt_3d
1337       ENDIF
[3646]1338       IF ( time_since_reference_point >= skip_time_do2d_xz )  THEN
[1]1339          time_do2d_xz       = time_do2d_xz     + dt_3d
1340       ENDIF
[3646]1341       IF ( time_since_reference_point >= skip_time_do2d_yz )  THEN
[1]1342          time_do2d_yz       = time_do2d_yz     + dt_3d
1343       ENDIF
[3646]1344       IF ( time_since_reference_point >= skip_time_do3d    )  THEN
[1]1345          time_do3d          = time_do3d        + dt_3d
1346       ENDIF
[410]1347       DO  mid = 1, masks
[3646]1348          IF ( time_since_reference_point >= skip_time_domask(mid) )  THEN
[410]1349             time_domask(mid)= time_domask(mid) + dt_3d
1350          ENDIF
1351       ENDDO
[3646]1352       IF ( time_since_reference_point >= skip_time_dosp )  THEN
[1]1353          time_dosp       = time_dosp        + dt_3d
1354       ENDIF
1355       time_dots          = time_dots        + dt_3d
[849]1356       IF ( .NOT. first_call_lpm )  THEN
[1]1357          time_dopts      = time_dopts       + dt_3d
1358       ENDIF
[3646]1359       IF ( time_since_reference_point >= skip_time_dopr )  THEN
[1]1360          time_dopr       = time_dopr        + dt_3d
1361       ENDIF
[3467]1362       time_dopr_listing  = time_dopr_listing + dt_3d
[1]1363       time_run_control   = time_run_control + dt_3d
[3347]1364!
[3421]1365!--    Increment time-counter for surface output
[3648]1366       IF ( surface_output )  THEN
[3646]1367          IF ( time_since_reference_point >= skip_time_dosurf )  THEN
[3421]1368             time_dosurf    = time_dosurf + dt_3d
1369          ENDIF
[3646]1370          IF ( time_since_reference_point >= skip_time_dosurf_av )  THEN
[3421]1371             time_dosurf_av = time_dosurf_av + dt_3d
1372          ENDIF
1373       ENDIF
1374!
[3988]1375!--    Increment time-counter for virtual measurements
1376       IF ( virtual_measurement  .AND.  vm_time_start <= time_since_reference_point )  THEN
1377          time_virtual_measurement = time_virtual_measurement + dt_3d
1378       ENDIF
[4466]1379
[3988]1380!
[4420]1381!--    Increment time-counter for wind turbine data output
1382       IF ( wind_turbine )  THEN
1383          time_wtm = time_wtm + dt_3d
1384       ENDIF
[4466]1385
[4420]1386!
[3347]1387!--    In case of synthetic turbulence generation and parametrized turbulence
[4466]1388!--    information, update the time counter and if required, adjust the
[3347]1389!--    STG to new atmospheric conditions.
1390       IF ( use_syn_turb_gen  )  THEN
1391          IF ( parametrize_inflow_turbulence )  THEN
1392             time_stg_adjust = time_stg_adjust + dt_3d
[3719]1393             IF ( time_stg_adjust >= dt_stg_adjust )  THEN
1394                CALL cpu_log( log_point(57), 'synthetic_turbulence_gen', 'start' )
1395                CALL stg_adjust
1396                CALL cpu_log( log_point(57), 'synthetic_turbulence_gen', 'stop' )
1397             ENDIF
[3347]1398          ENDIF
1399          time_stg_call = time_stg_call + dt_3d
1400       ENDIF
[1]1401
1402!
[102]1403!--    Data exchange between coupled models
[3761]1404       IF ( coupling_mode /= 'uncoupled'  .AND.  run_coupled  .AND.  .NOT. vnested )  THEN
[102]1405          time_coupling = time_coupling + dt_3d
[343]1406
[108]1407!
[4466]1408!--       In case of model termination initiated by the local model
1409!--       (terminate_coupled > 0), the coupler must be skipped because it would
[108]1410!--       cause an MPI intercomminucation hang.
[4466]1411!--       If necessary, the coupler will be called at the beginning of the
[108]1412!--       next restart run.
[3761]1413          DO WHILE ( time_coupling >= dt_coupling  .AND.  terminate_coupled == 0 )
[102]1414             CALL surface_coupler
1415             time_coupling = time_coupling - dt_coupling
1416          ENDDO
1417       ENDIF
1418
1419!
[3448]1420!--    Biometeorology calculation of stationary thermal indices
[3647]1421!--    Todo (kanani): biometeorology needs own time_... treatment.
1422!--                   It might be that time_do2d_xy differs from time_do3d,
1423!--                   and then we might get trouble with the biomet output,
1424!--                   because we can have 2d and/or 3d biomet output!!
[3761]1425       IF ( biometeorology                                                                         &
1426            .AND. ( ( time_do3d >= dt_do3d  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_do3d )  &
1427                  .OR.                                                                             &
1428            ( time_do2d_xy >= dt_do2d_xy  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_do2d_xy ) &
[3647]1429                    ) )  THEN
[3569]1430!
1431!--       If required, do thermal comfort calculations
1432          IF ( thermal_comfort )  THEN
1433             CALL bio_calculate_thermal_index_maps ( .FALSE. )
1434          ENDIF
1435!
1436!--       If required, do UV exposure calculations
1437          IF ( uv_exposure )  THEN
[4126]1438             CALL bio_calculate_uv_exposure
[3569]1439          ENDIF
[3448]1440       ENDIF
1441
1442!
[3684]1443!--    Execute alle other module actions routunes
1444       CALL module_interface_actions( 'after_integration' )
[2817]1445
1446!
[1]1447!--    If Galilei transformation is used, determine the distance that the
1448!--    model has moved so far
1449       IF ( galilei_transformation )  THEN
1450          advected_distance_x = advected_distance_x + u_gtrans * dt_3d
1451          advected_distance_y = advected_distance_y + v_gtrans * dt_3d
1452       ENDIF
1453
1454!
1455!--    Check, if restart is necessary (because cpu-time is expiring or
1456!--    because it is forced by user) and set stop flag
[108]1457!--    This call is skipped if the remote model has already initiated a restart.
1458       IF ( .NOT. terminate_run )  CALL check_for_restart
[1]1459
1460!
1461!--    Carry out statistical analysis and output at the requested output times.
1462!--    The MOD function is used for calculating the output time counters (like
1463!--    time_dopr) in order to regard a possible decrease of the output time
1464!--    interval in case of restart runs
1465
1466!
1467!--    Set a flag indicating that so far no statistics have been created
1468!--    for this time step
1469       flow_statistics_called = .FALSE.
1470
1471!
1472!--    If required, call flow_statistics for averaging in time
[3761]1473       IF ( averaging_interval_pr /= 0.0_wp  .AND.                                                 &
1474            ( dt_dopr - time_dopr ) <= averaging_interval_pr  .AND.                                &
[3646]1475            time_since_reference_point >= skip_time_dopr )  THEN
[1]1476          time_dopr_av = time_dopr_av + dt_3d
1477          IF ( time_dopr_av >= dt_averaging_input_pr )  THEN
1478             do_sum = .TRUE.
[3761]1479             time_dopr_av = MOD( time_dopr_av, MAX( dt_averaging_input_pr, dt_3d ) )
[1]1480          ENDIF
1481       ENDIF
1482       IF ( do_sum )  CALL flow_statistics
1483
1484!
[410]1485!--    Sum-up 3d-arrays for later output of time-averaged 2d/3d/masked data
[3761]1486       IF ( averaging_interval /= 0.0_wp  .AND.                                                    &
1487            ( dt_data_output_av - time_do_av ) <= averaging_interval  .AND.                        &
1488            time_since_reference_point >= skip_time_data_output_av )                               &
[1]1489       THEN
1490          time_do_sla = time_do_sla + dt_3d
1491          IF ( time_do_sla >= dt_averaging_input )  THEN
[3994]1492             IF ( current_timestep_number > timestep_number_at_prev_calc )                         &
[4039]1493                CALL doq_calculate
[3994]1494
[1]1495             CALL sum_up_3d_data
1496             average_count_3d = average_count_3d + 1
1497             time_do_sla = MOD( time_do_sla, MAX( dt_averaging_input, dt_3d ) )
1498          ENDIF
1499       ENDIF
[3421]1500!
1501!--    Average surface data
[3648]1502       IF ( surface_output )  THEN
[3761]1503          IF ( averaging_interval_surf /= 0.0_wp                                                   &
1504                .AND.  ( dt_dosurf_av - time_dosurf_av ) <= averaging_interval_surf                &
[3647]1505                .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_dosurf_av )  THEN
[4466]1506             IF ( time_dosurf_av >= dt_averaging_input )  THEN
[3648]1507                CALL surface_data_output_averaging
[3421]1508                average_count_surf = average_count_surf + 1
1509             ENDIF
1510          ENDIF
1511       ENDIF
[1]1512
1513!
1514!--    Calculate spectra for time averaging
[3761]1515       IF ( averaging_interval_sp /= 0.0_wp  .AND. ( dt_dosp - time_dosp ) <= averaging_interval_sp&
1516            .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_dosp )  THEN
[1]1517          time_dosp_av = time_dosp_av + dt_3d
1518          IF ( time_dosp_av >= dt_averaging_input_pr )  THEN
1519             CALL calc_spectra
[3761]1520             time_dosp_av = MOD( time_dosp_av, MAX( dt_averaging_input_pr, dt_3d ) )
[1]1521          ENDIF
1522       ENDIF
1523
1524!
[1957]1525!--    Call flight module and output data
1526       IF ( virtual_flight )  THEN
1527          CALL flight_measurement
1528          CALL data_output_flight
1529       ENDIF
[3472]1530!
1531!--    Take virtual measurements
[3988]1532       IF ( virtual_measurement  .AND.  time_virtual_measurement >= dt_virtual_measurement         &
1533                                 .AND.  vm_time_start <= time_since_reference_point )  THEN
[3704]1534          CALL vm_sampling
1535          CALL vm_data_output
[3988]1536          time_virtual_measurement = MOD(      time_virtual_measurement,                           &
1537                                          MAX( dt_virtual_measurement, dt_3d ) )
[3704]1538       ENDIF
[4466]1539
[1957]1540!
[4420]1541!--    Output wind turbine data
1542       IF ( wind_turbine  .AND.  time_wtm >= dt_data_output_wtm )  THEN
1543          CALL wtm_data_output
1544          time_wtm = MOD( time_wtm, MAX( dt_data_output_wtm, dt_3d ) )
1545       ENDIF
[4466]1546
[4420]1547!
[1]1548!--    Profile output (ASCII) on file
1549       IF ( time_dopr_listing >= dt_dopr_listing )  THEN
1550          CALL print_1d
[3761]1551          time_dopr_listing = MOD( time_dopr_listing, MAX( dt_dopr_listing, dt_3d ) )
[1]1552       ENDIF
1553
1554!
1555!--    Graphic output for PROFIL
[3761]1556       IF ( time_dopr >= dt_dopr  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_dopr )  THEN
[1]1557          IF ( dopr_n /= 0 )  CALL data_output_profiles
1558          time_dopr = MOD( time_dopr, MAX( dt_dopr, dt_3d ) )
[1342]1559          time_dopr_av = 0.0_wp    ! due to averaging (see above)
[1]1560       ENDIF
1561
1562!
1563!--    Graphic output for time series
1564       IF ( time_dots >= dt_dots )  THEN
[48]1565          CALL data_output_tseries
[1]1566          time_dots = MOD( time_dots, MAX( dt_dots, dt_3d ) )
1567       ENDIF
1568
1569!
1570!--    Output of spectra (formatted for use with PROFIL), in case of no
1571!--    time averaging, spectra has to be calculated before
[3761]1572       IF ( time_dosp >= dt_dosp  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_dosp )  THEN
[1]1573          IF ( average_count_sp == 0 )  CALL calc_spectra
1574          CALL data_output_spectra
1575          time_dosp = MOD( time_dosp, MAX( dt_dosp, dt_3d ) )
1576       ENDIF
1577
1578!
1579!--    2d-data output (cross-sections)
[3761]1580       IF ( time_do2d_xy >= dt_do2d_xy  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_do2d_xy )  THEN
[3994]1581          IF ( current_timestep_number > timestep_number_at_prev_calc )                            &
[4039]1582             CALL doq_calculate
[3994]1583
[1]1584          CALL data_output_2d( 'xy', 0 )
1585          time_do2d_xy = MOD( time_do2d_xy, MAX( dt_do2d_xy, dt_3d ) )
1586       ENDIF
[3761]1587       IF ( time_do2d_xz >= dt_do2d_xz  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_do2d_xz )  THEN
[3994]1588          IF ( current_timestep_number > timestep_number_at_prev_calc )                            &
1589
[4039]1590             CALL doq_calculate
[1]1591          CALL data_output_2d( 'xz', 0 )
1592          time_do2d_xz = MOD( time_do2d_xz, MAX( dt_do2d_xz, dt_3d ) )
1593       ENDIF
[3761]1594       IF ( time_do2d_yz >= dt_do2d_yz  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_do2d_yz )  THEN
[3994]1595          IF ( current_timestep_number > timestep_number_at_prev_calc )                            &
[4039]1596             CALL doq_calculate
[3994]1597
[1]1598          CALL data_output_2d( 'yz', 0 )
1599          time_do2d_yz = MOD( time_do2d_yz, MAX( dt_do2d_yz, dt_3d ) )
1600       ENDIF
1601
1602!
1603!--    3d-data output (volume data)
[3761]1604       IF ( time_do3d >= dt_do3d  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_do3d )  THEN
[3994]1605          IF ( current_timestep_number > timestep_number_at_prev_calc )                            &
[4039]1606             CALL doq_calculate
[3994]1607
[1]1608          CALL data_output_3d( 0 )
1609          time_do3d = MOD( time_do3d, MAX( dt_do3d, dt_3d ) )
1610       ENDIF
1611
1612!
[1783]1613!--    Masked data output
[410]1614       DO  mid = 1, masks
[3761]1615          IF ( time_domask(mid) >= dt_domask(mid)                                                  &
1616               .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_domask(mid) )  THEN
[3994]1617             IF ( current_timestep_number > timestep_number_at_prev_calc )                         &
[4039]1618                CALL doq_calculate
[3994]1619
[4069]1620             CALL data_output_mask( 0, mid )
[3761]1621             time_domask(mid) = MOD( time_domask(mid), MAX( dt_domask(mid), dt_3d ) )
[410]1622          ENDIF
1623       ENDDO
1624
1625!
1626!--    Output of time-averaged 2d/3d/masked data
[3761]1627       IF ( time_do_av >= dt_data_output_av                                                        &
1628            .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_data_output_av )  THEN
[1]1629          CALL average_3d_data
[3742]1630!
1631!--       Udate thermal comfort indices based on updated averaged input
1632          IF ( biometeorology  .AND.  thermal_comfort )  THEN
1633             CALL bio_calculate_thermal_index_maps ( .TRUE. )
1634          ENDIF
[1]1635          CALL data_output_2d( 'xy', 1 )
1636          CALL data_output_2d( 'xz', 1 )
1637          CALL data_output_2d( 'yz', 1 )
1638          CALL data_output_3d( 1 )
[410]1639          DO  mid = 1, masks
[4069]1640             CALL data_output_mask( 1, mid )
[410]1641          ENDDO
[1]1642          time_do_av = MOD( time_do_av, MAX( dt_data_output_av, dt_3d ) )
1643       ENDIF
[3421]1644!
1645!--    Output of surface data, instantaneous and averaged data
[3648]1646       IF ( surface_output )  THEN
[3761]1647          IF ( time_dosurf >= dt_dosurf  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_dosurf )  THEN
[3648]1648             CALL surface_data_output( 0 )
[3421]1649             time_dosurf = MOD( time_dosurf, MAX( dt_dosurf, dt_3d ) )
1650          ENDIF
[3761]1651          IF ( time_dosurf_av >= dt_dosurf_av  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_dosurf_av )  THEN
[3648]1652             CALL surface_data_output( 1 )
[3421]1653             time_dosurf_av = MOD( time_dosurf_av, MAX( dt_dosurf_av, dt_3d ) )
1654          ENDIF
1655       ENDIF
[1]1656
1657!
1658!--    Output of particle time series
[253]1659       IF ( particle_advection )  THEN
[3761]1660          IF ( time_dopts >= dt_dopts  .OR.                                                        &
1661               ( time_since_reference_point >= particle_advection_start  .AND.                     &
[849]1662                 first_call_lpm ) )  THEN
[4017]1663             CALL lpm_data_output_ptseries
[253]1664             time_dopts = MOD( time_dopts, MAX( dt_dopts, dt_3d ) )
1665          ENDIF
[1]1666       ENDIF
1667
1668!
[3719]1669!--    If required, set the heat flux for the next time step to a random value
[2232]1670       IF ( constant_heatflux  .AND.  random_heatflux )  THEN
[3719]1671          IF ( surf_def_h(0)%ns >= 1 )  THEN
1672             CALL cpu_log( log_point(23), 'disturb_heatflux', 'start' )
1673             CALL disturb_heatflux( surf_def_h(0) )
1674             CALL cpu_log( log_point(23), 'disturb_heatflux', 'stop' )
1675          ENDIF
1676          IF ( surf_lsm_h%ns    >= 1 )  THEN
1677             CALL cpu_log( log_point(23), 'disturb_heatflux', 'start' )
1678             CALL disturb_heatflux( surf_lsm_h    )
1679             CALL cpu_log( log_point(23), 'disturb_heatflux', 'stop' )
1680          ENDIF
1681          IF ( surf_usm_h%ns    >= 1 )  THEN
1682             CALL cpu_log( log_point(23), 'disturb_heatflux', 'start' )
1683             CALL disturb_heatflux( surf_usm_h    )
1684             CALL cpu_log( log_point(23), 'disturb_heatflux', 'stop' )
1685          ENDIF
[2232]1686       ENDIF
[1]1687
1688!
[3684]1689!--    Execute alle other module actions routunes
1690       CALL module_interface_actions( 'after_timestep' )
[2817]1691
1692!
[1918]1693!--    Determine size of next time step. Save timestep dt_3d because it is
1694!--    newly calculated in routine timestep, but required further below for
1695!--    steering the run control output interval
1696       dt_3d_old = dt_3d
1697       CALL timestep
1698
[4444]1699#if defined( __parallel )
[1918]1700!
[1925]1701!--    Synchronize the timestep in case of nested run.
1702       IF ( nested_run )  THEN
1703!
1704!--       Synchronize by unifying the time step.
1705!--       Global minimum of all time-steps is used for all.
1706          CALL pmci_synchronize
1707       ENDIF
[4444]1708#endif
[1925]1709
1710!
[1918]1711!--    Computation and output of run control parameters.
1712!--    This is also done whenever perturbations have been imposed
[3761]1713       IF ( time_run_control >= dt_run_control  .OR.                                               &
1714            timestep_scheme(1:5) /= 'runge'  .OR.  disturbance_created )                           &
[1918]1715       THEN
1716          CALL run_control
1717          IF ( time_run_control >= dt_run_control )  THEN
[3761]1718             time_run_control = MOD( time_run_control, MAX( dt_run_control, dt_3d_old ) )
[1918]1719          ENDIF
1720       ENDIF
1721
1722!
[1402]1723!--    Output elapsed simulated time in form of a progress bar on stdout
1724       IF ( myid == 0 )  CALL output_progress_bar
1725
[1]1726       CALL cpu_log( log_point_s(10), 'timesteps', 'stop' )
1727
[667]1728
[1]1729    ENDDO   ! time loop
[3448]1730
[3761]1731#if defined( _OPENACC )
[3658]1732    CALL exit_surface_arrays
1733#endif
[3634]1734!$ACC END DATA
1735!$ACC END DATA
1736!$ACC END DATA
1737!$ACC END DATA
1738!$ACC END DATA
1739!$ACC END DATA
1740!$ACC END DATA
[4472]1741!$ACC END DATA
[3634]1742
[4444]1743#if defined( __parallel )
[3347]1744!
[4466]1745!-- Vertical nesting: Deallocate variables initialized for vertical nesting
[2365]1746    IF ( vnest_init )  CALL vnest_deallocate
[4444]1747#endif
[2365]1748
[1402]1749    IF ( myid == 0 )  CALL finish_progress_bar
1750
[3885]1751    CALL location_message( 'atmosphere (and/or ocean) time-stepping', 'finished' )
[1384]1752
[1]1753 END SUBROUTINE time_integration
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.