source: palm/trunk/SOURCE/time_integration.f90 @ 4574

Last change on this file since 4574 was 4573, checked in by oliver.maas, 4 years ago

pt_surface_heating_rate: calculate pt(0) incrementally by using dt_3d instead of calculating it absolutely by using time_since_reference_point, because time_since_reference_point is set to zero for initializing_actions = 'cyclic_fill', add statement for pt_surface_heating_rate in header.f90

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 71.6 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 4573 2020-06-24 13:08:47Z pavelkrc $
[4573]27! calculate pt(0) incrementally by using dt_3d instead of calculating it absolutely
28! by using time_since_reference_point, because time_since_reference_point is set
29! to zero for initializing_actions = 'cyclic_fill'
30!
31! 4565 2020-06-15 08:30:38Z oliver.maas
[4565]32! added new surface temperature forcing method for bc_pt_b = 'dirichlet':
33! surface temperature pt(0) can be linearly increased by pt_surface_heating_rate (in K/h)
34!
35! 4564 2020-06-12 14:03:36Z raasch
[4564]36! Vertical nesting method of Huq et al. (2019) removed
37!
38! 4521 2020-05-06 11:39:49Z schwenkel
[4521]39! Rename variable
40!
41! 4511 2020-04-30 12:20:40Z raasch
[4511]42! chemistry decycling replaced by explicit setting of lateral boundary conditions
43!
44! 4508 2020-04-24 13:32:20Z raasch
[4508]45! salsa decycling replaced by explicit setting of lateral boundary conditions
46!
47! 4502 2020-04-17 16:14:16Z schwenkel
[4502]48! Implementation of ice microphysics
49!
50! 4472 2020-03-24 12:21:00Z Giersch
[4472]51! OPENACC COPYIN directive for ddx and ddy added
52!
53! 4466 2020-03-20 16:14:41Z suehring
[4466]54! Add advection fluxes to ACC copyin
55!
56! 4457 2020-03-11 14:20:43Z raasch
[4457]57! use statement for exchange horiz added
[4466]58!
[4457]59! 4444 2020-03-05 15:59:50Z raasch
[4444]60! bugfix: cpp-directives for serial mode added
[4466]61!
[4444]62! 4420 2020-02-24 14:13:56Z maronga
[4420]63! Added output control for wind turbine model
[4466]64!
[4420]65! 4403 2020-02-12 13:08:46Z banzhafs
[4403]66! Allowing both existing and on-demand emission read modes
67!
68! 4360 2020-01-07 11:25:50Z suehring
[4356]69! Bugfix, hour_call_emis uninitialized at first call of time_integration
[4466]70!
[4356]71! 4346 2019-12-18 11:55:56Z motisi
[4346]72! Introduction of wall_flags_total_0, which currently sets bits based on static
73! topography information used in wall_flags_static_0
[4466]74!
[4346]75! 4329 2019-12-10 15:46:36Z motisi
[4329]76! Renamed wall_flags_0 to wall_flags_static_0
[4466]77!
[4329]78! 4281 2019-10-29 15:15:39Z schwenkel
[4281]79! Moved boundary conditions to module interface
[4466]80!
[4281]81! 4276 2019-10-28 16:03:29Z schwenkel
[4276]82! Further modularization of lpm code components
[4466]83!
[4276]84! 4275 2019-10-28 15:34:55Z schwenkel
[4275]85! Move call oft lpm to the end of intermediate timestep loop
[4276]86!
[4275]87! 4268 2019-10-17 11:29:38Z schwenkel
[4268]88! Removing module specific boundary conditions an put them into their modules
[4276]89!
[4268]90! 4227 2019-09-10 18:04:34Z gronemeier
[4227]91! implement new palm_date_time_mod
[4466]92!
[4227]93! 4226 2019-09-10 17:03:24Z suehring
[4226]94! Changes in interface for the offline nesting
[4466]95!
[4226]96! 4182 2019-08-22 15:20:23Z scharf
[4182]97! Corrected "Former revisions" section
[4466]98!
[4182]99! 4170 2019-08-19 17:12:31Z gronemeier
[4170]100! copy diss, diss_p, tdiss_m to GPU
[4466]101!
[4170]102! 4144 2019-08-06 09:11:47Z raasch
[4144]103! relational operators .EQ., .NE., etc. replaced by ==, /=, etc.
[4466]104!
[4144]105! 4126 2019-07-30 11:09:11Z gronemeier
[4126]106! renamed routine to calculate uv exposure
[4466]107!
[4126]108! 4111 2019-07-22 18:16:57Z suehring
[4111]109! advc_flags_1 / advc_flags_2 renamed to advc_flags_m / advc_flags_s
[4466]110!
[4111]111! 4069 2019-07-01 14:05:51Z Giersch
[4466]112! Masked output running index mid has been introduced as a local variable to
[4069]113! avoid runtime error (Loop variable has been modified) in time_integration
[4466]114!
[4069]115! 4064 2019-07-01 05:33:33Z gronemeier
[4064]116! Moved call to radiation module out of intermediate time loop
[4466]117!
[4064]118! 4048 2019-06-21 21:00:21Z knoop
[4048]119! Moved production_e_init call into turbulence_closure_mod
[4466]120!
[4048]121! 4047 2019-06-21 18:58:09Z knoop
[4047]122! Added remainings of swap_timelevel upon its dissolution
[4466]123!
[4047]124! 4043 2019-06-18 16:59:00Z schwenkel
[4043]125! Further LPM modularization
126!
127! 4039 2019-06-18 10:32:41Z suehring
[4039]128! Rename subroutines in module for diagnostic quantities
[4466]129!
[4039]130! 4029 2019-06-14 14:04:35Z raasch
[4029]131! exchange of ghost points and boundary conditions separated for chemical species and SALSA module,
132! bugfix: decycling of chemistry species after nesting data transfer
[4466]133!
[4029]134! 4022 2019-06-12 11:52:39Z suehring
[4022]135! Call synthetic turbulence generator at last RK3 substep right after boundary
[4466]136! conditions are updated in offline nesting in order to assure that
137! perturbations are always imposed
138!
[4022]139! 4017 2019-06-06 12:16:46Z schwenkel
[4010]140! Mass (volume) flux correction included to ensure global mass conservation for child domains.
[4466]141!
[4010]142! 3994 2019-05-22 18:08:09Z suehring
[3994]143! output of turbulence intensity added
[4466]144!
[3994]145! 3988 2019-05-22 11:32:37Z kanani
[3988]146! Implement steerable output interval for virtual measurements
[4466]147!
[3988]148! 3968 2019-05-13 11:04:01Z suehring
[3968]149! replace nspec_out with n_matched_vars
[4466]150!
[3968]151! 3929 2019-04-24 12:52:08Z banzhafs
[3929]152! Reverse changes back from revision 3878: use chem_boundary_conds instead of
153! chem_boundary_conds_decycle
[4466]154!
155!
[3929]156! 3885 2019-04-11 11:29:34Z kanani
[4466]157! Changes related to global restructuring of location messages and introduction
[3885]158! of additional debug messages
[3929]159!
[3885]160! 3879 2019-04-08 20:25:23Z knoop
[3875]161! Moved wtm_forces to module_interface_actions
[4466]162!
[3875]163! 3872 2019-04-08 15:03:06Z knoop
[3864]164! Modifications made for salsa:
165! - Call salsa_emission_update at each time step but do the checks within
166!   salsa_emission_update (i.e. skip_time_do_salsa >= time_since_reference_point
167!   and next_aero_emission_update <= time_since_reference_point ).
[4466]168! - Renamed nbins --> nbins_aerosol, ncc_tot --> ncomponents_mass and
[3864]169!   ngast --> ngases_salsa and loop indices b, c and sg to ib, ic and ig
170! - Apply nesting for salsa variables
171! - Removed cpu_log calls speciffic for salsa.
[4466]172!
[3864]173! 3833 2019-03-28 15:04:04Z forkel
[3879]174! added USE chem_gasphase_mod, replaced nspec by nspec since fixed compounds are not integrated
[4466]175!
[3833]176! 3820 2019-03-27 11:53:41Z forkel
[3820]177! renamed do_emiss to emissions_anthropogenic (ecc)
[4466]178!
179!
[3820]180! 3774 2019-03-04 10:52:49Z moh.hefny
[3774]181! rephrase if statement to avoid unallocated array in case of
182! nesting_offline is false (crashing during debug mode)
183!
184! 3761 2019-02-25 15:31:42Z raasch $
[3761]185! module section re-formatted and openacc required variables moved to separate section,
186! re-formatting to 100 char line width
[4466]187!
[3761]188! 3745 2019-02-15 18:57:56Z suehring
[3745]189! Call indoor model after first timestep
[4466]190!
[3745]191! 3744 2019-02-15 18:38:58Z suehring
[3742]192! - Moved call of bio_calculate_thermal_index_maps from biometeorology module to
193! time_integration to make sure averaged input is updated before calculating.
[4466]194!
[3742]195! 3739 2019-02-13 08:05:17Z dom_dwd_user
[3739]196! Removed everything related to "time_bio_results" as this is never used.
[4466]197!
[3739]198! 3724 2019-02-06 16:28:23Z kanani
[4466]199! Correct double-used log_point_s unit
200!
[3724]201! 3719 2019-02-06 13:10:18Z kanani
[3719]202! - removed wind_turbine cpu measurement, since same time is measured inside
203!   wtm_forces subroutine as special measures
204! - moved the numerous vnest cpulog to special measures
205! - extended radiation cpulog over entire radiation part,
206!   moved radiation_interactions cpulog to special measures
207! - moved some cpu_log calls to this routine for better overview
[4466]208!
[3719]209! 3705 2019-01-29 19:56:39Z suehring
[3705]210! Data output for virtual measurements added
[4466]211!
[3705]212! 3704 2019-01-29 19:51:41Z suehring
[3648]213! Rename subroutines for surface-data output
[4466]214!
[3648]215! 3647 2019-01-02 14:10:44Z kanani
[3647]216! Bugfix: add time_since_reference_point to IF clause for data_output calls
217! (otherwise skip_time_* values don't come into affect with dt_do* = 0.0).
218! Clean up indoor_model and biometeorology model call.
[3569]219!
[4182]220! Revision 1.1  1997/08/11 06:19:04  raasch
221! Initial revision
222!
223!
[1]224! Description:
225! ------------
[1682]226!> Integration in time of the model equations, statistical analysis and graphic
227!> output
[1]228!------------------------------------------------------------------------------!
[1682]229 SUBROUTINE time_integration
[1]230
[4466]231
[3761]232    USE advec_ws,                                                                                  &
[1320]233        ONLY:  ws_statistics
234
[3761]235    USE arrays_3d,                                                                                 &
[4508]236        ONLY:  diss, diss_p, dzu, e_p, nc_p, ni_p, nr_p, prho, pt, pt_p, pt_init, q, qc_p, qr_p,   &
237               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]238
[4444]239#if defined( __parallel )  &&  ! defined( _OPENACC )
240    USE arrays_3d,                                                                                 &
[4508]241        ONLY:  e, nc, ni, nr, qc, qi, qr, s, w
[4444]242#endif
243
[3761]244    USE biometeorology_mod,                                                                        &
[4126]245        ONLY:  bio_calculate_thermal_index_maps, thermal_comfort, bio_calculate_uv_exposure,       &
246               uv_exposure
[3448]247
[3761]248    USE bulk_cloud_model_mod,                                                                      &
249        ONLY: bulk_cloud_model, calc_liquid_water_content, collision_turbulence,                   &
[4521]250              microphysics_ice_phase, microphysics_morrison, microphysics_seifert
[3294]251
[3761]252    USE calc_mean_profile_mod,                                                                     &
[1320]253        ONLY:  calc_mean_profile
254
[3761]255    USE chem_emissions_mod,                                                                        &
[4403]256        ONLY:  chem_emissions_setup, chem_emissions_update_on_demand
[2696]257
[3833]258    USE chem_gasphase_mod,                                                                         &
[3929]259        ONLY:  nvar
[3833]260
[3761]261    USE chem_modules,                                                                              &
[4511]262        ONLY:  bc_cs_t_val, chem_species, communicator_chem, emissions_anthropogenic,              &
263               emiss_read_legacy_mode, n_matched_vars
[2696]264
[3761]265    USE control_parameters,                                                                        &
266        ONLY:  advected_distance_x, advected_distance_y, air_chemistry, average_count_3d,          &
267               averaging_interval, averaging_interval_pr, bc_lr_cyc, bc_ns_cyc, bc_pt_t_val,       &
268               bc_q_t_val, biometeorology, call_psolver_at_all_substeps,  child_domain,            &
[4276]269               constant_flux_layer, constant_heatflux, create_disturbances,        &
[3761]270               dopr_n, constant_diffusion, coupling_mode, coupling_start_time,                     &
271               current_timestep_number, disturbance_created, disturbance_energy_limit, dist_range, &
272               do_sum, dt_3d, dt_averaging_input, dt_averaging_input_pr, dt_coupling,              &
273               dt_data_output_av, dt_disturb, dt_do2d_xy, dt_do2d_xz, dt_do2d_yz, dt_do3d,         &
[4017]274               dt_domask,dt_dopts, dt_dopr, dt_dopr_listing, dt_dots, dt_run_control,              &
[3761]275               end_time, first_call_lpm, first_call_mas, galilei_transformation, humidity,         &
276               indoor_model, intermediate_timestep_count, intermediate_timestep_count_max,         &
277               land_surface, large_scale_forcing, loop_optimization, lsf_surf, lsf_vert, masks,    &
[4069]278               multi_agent_system_end, multi_agent_system_start, nesting_offline, neutral,         &
[3761]279               nr_timesteps_this_run, nudging, ocean_mode, passive_scalar, pt_reference,           &
[4565]280               pt_slope_offset, pt_surface, pt_surface_heating_rate, pt_surface_initial_change,    &
281               random_heatflux, rans_tke_e, run_coupled, salsa,                                    &
[3761]282               simulated_time, simulated_time_chr, skip_time_do2d_xy, skip_time_do2d_xz,           &
283               skip_time_do2d_yz, skip_time_do3d, skip_time_domask, skip_time_dopr,                &
284               skip_time_data_output_av, sloping_surface, stop_dt, surface_output,                 &
285               terminate_coupled, terminate_run, timestep_scheme, time_coupling, time_do2d_xy,     &
286               time_do2d_xz, time_do2d_yz, time_do3d, time_domask, time_dopr, time_dopr_av,        &
287               time_dopr_listing, time_dopts, time_dosp, time_dosp_av, time_dots, time_do_av,      &
[4017]288               time_do_sla, time_disturb, time_run_control, time_since_reference_point,            &
[4508]289               timestep_count, turbulent_inflow, turbulent_outflow, urban_surface,                 &
[3761]290               use_initial_profile_as_reference, use_single_reference_value, u_gtrans, v_gtrans,   &
[4508]291               virtual_flight, virtual_measurement, ws_scheme_mom, ws_scheme_sca
[1320]292
[4444]293#if defined( __parallel )
294    USE control_parameters,                                                                        &
295        ONLY:  rans_mode
296#endif
297
[3761]298    USE cpulog,                                                                                    &
[1320]299        ONLY:  cpu_log, log_point, log_point_s
300
[3994]301    USE diagnostic_output_quantities_mod,                                                          &
[4039]302        ONLY:  doq_calculate,                                                                      &
[3994]303               timestep_number_at_prev_calc
304
[4457]305    USE exchange_horiz_mod,                                                                        &
306        ONLY:  exchange_horiz
307
[3761]308    USE flight_mod,                                                                                &
[1957]309        ONLY:  flight_measurement
310
[4472]311    USE grid_variables,                                                                            &
312        ONLY:  ddx, ddy
313
[3761]314    USE indices,                                                                                   &
315        ONLY:  nbgp, nx, nxl, nxlg, nxr, nxrg, nzb, nzt
[1320]316
[3761]317    USE indoor_model_mod,                                                                          &
318        ONLY:  dt_indoor, im_main_heatcool, time_indoor
[3469]319
[1918]320    USE interfaces
321
[1320]322    USE kinds
323
[3761]324    USE land_surface_model_mod,                                                                    &
325        ONLY:  lsm_boundary_condition, lsm_energy_balance, lsm_soil_model, skip_time_do_lsm
[1496]326
[4017]327    USE lagrangian_particle_model_mod,                                                             &
[4276]328        ONLY:  lpm_data_output_ptseries
[3761]329
330    USE lsf_nudging_mod,                                                                           &
[3347]331        ONLY:  calc_tnudge, ls_forcing_surf, ls_forcing_vert, nudge_ref
[1320]332
[3761]333    USE module_interface,                                                                          &
[4268]334        ONLY:  module_interface_actions, module_interface_swap_timelevel,                          &
335               module_interface_boundary_conditions
[3684]336
[3761]337    USE multi_agent_system_mod,                                                                    &
[3198]338        ONLY:  agents_active, multi_agent_system
[3448]339
[3761]340    USE nesting_offl_mod,                                                                          &
[4226]341        ONLY:  nesting_offl_bc,                                                                    &
342               nesting_offl_geostrophic_wind,                                                      &
343               nesting_offl_input,                                                                 &
344               nesting_offl_interpolation_factor,                                                  &
345               nesting_offl_mass_conservation
[3864]346
[3761]347    USE netcdf_data_input_mod,                                                                     &
[4226]348        ONLY:  chem_emis, chem_emis_att
[3298]349
[3761]350    USE ocean_mod,                                                                                 &
[3294]351        ONLY:  prho_reference
352
[4227]353    USE palm_date_time_mod,                                                                        &
354        ONLY:  get_date_time
355
[3761]356    USE particle_attributes,                                                                       &
357        ONLY:  particle_advection, particle_advection_start, use_sgs_for_particles, wang_kernel
[1320]358
[1]359    USE pegrid
360
[4444]361#if defined( __parallel )
[3761]362    USE pmc_interface,                                                                             &
[4010]363        ONLY:  nested_run, nesting_mode, pmci_boundary_conds, pmci_datatrans, pmci_synchronize,    &
[4047]364        pmci_ensure_nest_mass_conservation, pmci_ensure_nest_mass_conservation_vertical,           &
365        pmci_set_swaplevel
[4444]366#endif
[1762]367
[3761]368    USE progress_bar,                                                                              &
[1402]369        ONLY:  finish_progress_bar, output_progress_bar
370
[3761]371    USE prognostic_equations_mod,                                                                  &
[2118]372        ONLY:  prognostic_equations_cache, prognostic_equations_vector
[1320]373
[3761]374    USE radiation_model_mod,                                                                       &
375        ONLY: dt_radiation, force_radiation_call, radiation, radiation_control,                    &
376              radiation_interaction, radiation_interactions, skip_time_do_radiation, time_radiation
[3864]377
[3761]378    USE salsa_mod,                                                                                 &
[3864]379        ONLY: aerosol_number, aerosol_mass, bc_am_t_val, bc_an_t_val, bc_gt_t_val,                 &
[4508]380              communicator_salsa, nbins_aerosol, ncomponents_mass, ngases_salsa,                   &
381              salsa_boundary_conditions, salsa_emission_update, salsa_gas, salsa_gases_from_chem,  &
382              skip_time_do_salsa
[1496]383
[3761]384    USE spectra_mod,                                                                               &
385        ONLY: average_count_sp, averaging_interval_sp, calc_spectra, dt_dosp, skip_time_dosp
[1786]386
[3761]387    USE statistics,                                                                                &
388        ONLY:  flow_statistics_called, hom, pr_palm, sums_ls_l
[1320]389
[3761]390
391    USE surface_layer_fluxes_mod,                                                                  &
[1691]392        ONLY:  surface_layer_fluxes
393
[3761]394    USE surface_data_output_mod,                                                                   &
395        ONLY:  average_count_surf, averaging_interval_surf, dt_dosurf, dt_dosurf_av,               &
396               surface_data_output, surface_data_output_averaging, skip_time_dosurf,               &
[3648]397               skip_time_dosurf_av, time_dosurf, time_dosurf_av
[2232]398
[3761]399    USE surface_mod,                                                                               &
400        ONLY:  surf_def_h, surf_lsm_h, surf_usm_h
401
402    USE synthetic_turbulence_generator_mod,                                                        &
403        ONLY:  dt_stg_call, dt_stg_adjust, parametrize_inflow_turbulence, stg_adjust, stg_main,    &
404               time_stg_adjust, time_stg_call, use_syn_turb_gen
405
406    USE turbulence_closure_mod,                                                                    &
[4048]407        ONLY:  tcm_diffusivities
[2696]408
[3761]409    USE urban_surface_mod,                                                                         &
410        ONLY:  usm_boundary_condition, usm_material_heat_model, usm_material_model,                &
[3597]411               usm_surface_energy_balance, usm_green_heat_model
[2007]412
[3761]413    USE virtual_measurement_mod,                                                                   &
[3988]414        ONLY:  dt_virtual_measurement,                                                             &
415               time_virtual_measurement,                                                           &
416               vm_data_output,                                                                     &
417               vm_sampling,                                                                        &
418               vm_time_start
[2259]419
[4466]420
[4420]421    USE wind_turbine_model_mod,                                                                    &
422        ONLY:  dt_data_output_wtm, time_wtm, wind_turbine, wtm_data_output
[1914]423
[3761]424#if defined( _OPENACC )
[4444]425    USE arrays_3d,                                                                                 &
[4466]426        ONLY:  d, dd2zu, ddzu, ddzw,                                                               &
427               diss_l_u,                                                                           &
428               diss_l_v,                                                                           &
429               diss_l_w,                                                                           &
430               diss_s_u,                                                                           &
431               diss_s_v,                                                                           &
432               diss_s_w,                                                                           &
433               drho_air, drho_air_zw, dzw, e,                                                      &
434               flux_l_u,                                                                           &
435               flux_l_v,                                                                           &
436               flux_l_w,                                                                           &
437               flux_s_u,                                                                           &
438               flux_s_v,                                                                           &
439               flux_s_w,                                                                           &
440               heatflux_output_conversion,                                                         &
[4508]441               kh, km, momentumflux_output_conversion, nc, ni, nr, p, ptdf_x, ptdf_y, qc, qi, qr, rdf,     &
[4444]442               rdf_sc, rho_air, rho_air_zw, s, tdiss_m, te_m, tpt_m, tu_m, tv_m, tw_m, ug, u_init, &
[4508]443               u_stokes_zu, vg, v_init, v_stokes_zu, w, zu
[2365]444
[3761]445    USE control_parameters,                                                                        &
446        ONLY:  tsc
447
448    USE indices,                                                                                   &
[4346]449        ONLY:  advc_flags_m, advc_flags_s, nyn, nyng, nys, nysg, nz, nzb_max, wall_flags_total_0
[3761]450
451    USE statistics,                                                                                &
452        ONLY:  rmask, statistic_regions, sums_l, sums_l_l, sums_us2_ws_l,                          &
453               sums_wsus_ws_l, sums_vs2_ws_l, sums_wsvs_ws_l, sums_ws2_ws_l, sums_wspts_ws_l,      &
454               sums_wsqs_ws_l, sums_wssas_ws_l, sums_wsqcs_ws_l, sums_wsqrs_ws_l, sums_wsncs_ws_l, &
[4508]455               sums_wsnrs_ws_l, sums_wsss_ws_l, weight_substep, sums_salsa_ws_l, sums_wsqis_ws_l,  &
456               sums_wsnis_ws_l
[3761]457
458    USE surface_mod,                                                                               &
459        ONLY:  bc_h, enter_surface_arrays, exit_surface_arrays
460#endif
461
462
[1]463    IMPLICIT NONE
464
[3298]465    CHARACTER (LEN=9) ::  time_to_string   !<
[3864]466
[4356]467    INTEGER(iwp) ::  hour                !< hour of current time
468    INTEGER(iwp) ::  hour_call_emis = -1 !< last hour where emission was called
469    INTEGER(iwp) ::  ib                  !< index for aerosol size bins
470    INTEGER(iwp) ::  ic                  !< index for aerosol mass bins
471    INTEGER(iwp) ::  icc                 !< additional index for aerosol mass bins
472    INTEGER(iwp) ::  ig                  !< index for salsa gases
[4444]473    INTEGER(iwp) ::  mid                 !< masked output running index
[4356]474    INTEGER(iwp) ::  n                   !< loop counter for chemistry species
[3014]475
[1918]476    REAL(wp) ::  dt_3d_old  !< temporary storage of timestep to be used for
477                            !< steering of run control output interval
[3241]478    REAL(wp) ::  time_since_reference_point_save  !< original value of
479                                                  !< time_since_reference_point
480
[3634]481
[3761]482!
483!-- Copy data from arrays_3d
[4466]484!$ACC DATA &
[3634]485!$ACC COPY(d(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl:nxr)) &
[4170]486!$ACC COPY(diss(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
[3634]487!$ACC COPY(e(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
488!$ACC COPY(u(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
489!$ACC COPY(v(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
490!$ACC COPY(w(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
491!$ACC COPY(kh(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
492!$ACC COPY(km(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
493!$ACC COPY(p(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
494!$ACC COPY(pt(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg))
495
496!$ACC DATA &
[4466]497!$ACC COPYIN(diss_l_u(0:nz+1,nys:nyn,0), flux_l_u(0:nz+1,nys:nyn,0)) &
498!$ACC COPYIN(diss_l_v(0:nz+1,nys:nyn,0), flux_l_v(0:nz+1,nys:nyn,0)) &
499!$ACC COPYIN(diss_l_w(0:nz+1,nys:nyn,0), flux_l_w(0:nz+1,nys:nyn,0)) &
500!$ACC COPYIN(diss_s_u(0:nz+1,0), flux_s_u(0:nz+1,0)) &
501!$ACC COPYIN(diss_s_v(0:nz+1,0), flux_s_v(0:nz+1,0)) &
502!$ACC COPYIN(diss_s_w(0:nz+1,0), flux_s_w(0:nz+1,0)) &
[4170]503!$ACC COPY(diss_p(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
[3634]504!$ACC COPY(e_p(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
505!$ACC COPY(u_p(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
506!$ACC COPY(v_p(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
507!$ACC COPY(w_p(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
508!$ACC COPY(pt_p(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
509!$ACC COPY(tend(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
[4170]510!$ACC COPY(tdiss_m(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
[3634]511!$ACC COPY(te_m(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
512!$ACC COPY(tu_m(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
513!$ACC COPY(tv_m(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
514!$ACC COPY(tw_m(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
515!$ACC COPY(tpt_m(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg))
516
517!$ACC DATA &
518!$ACC COPYIN(rho_air(nzb:nzt+1), drho_air(nzb:nzt+1)) &
519!$ACC COPYIN(rho_air_zw(nzb:nzt+1), drho_air_zw(nzb:nzt+1)) &
520!$ACC COPYIN(zu(nzb:nzt+1)) &
521!$ACC COPYIN(dzu(1:nzt+1), dzw(1:nzt+1)) &
522!$ACC COPYIN(ddzu(1:nzt+1), dd2zu(1:nzt)) &
523!$ACC COPYIN(ddzw(1:nzt+1)) &
[3658]524!$ACC COPYIN(heatflux_output_conversion(nzb:nzt+1)) &
525!$ACC COPYIN(momentumflux_output_conversion(nzb:nzt+1)) &
[3634]526!$ACC COPYIN(rdf(nzb+1:nzt), rdf_sc(nzb+1:nzt)) &
527!$ACC COPYIN(ptdf_x(nxlg:nxrg), ptdf_y(nysg:nyng)) &
528!$ACC COPYIN(ref_state(0:nz+1)) &
529!$ACC COPYIN(u_init(0:nz+1), v_init(0:nz+1)) &
530!$ACC COPYIN(u_stokes_zu(nzb:nzt+1), v_stokes_zu(nzb:nzt+1)) &
531!$ACC COPYIN(pt_init(0:nz+1)) &
532!$ACC COPYIN(ug(0:nz+1), vg(0:nz+1))
533
[3761]534!
535!-- Copy data from control_parameters
[3634]536!$ACC DATA &
537!$ACC COPYIN(tsc(1:5))
538
[3761]539!
[4472]540!-- Copy data from grid_variables
541!$ACC DATA &
542!$ACC COPYIN(ddx, ddy)
543
544!
[3761]545!-- Copy data from indices
[3634]546!$ACC DATA &
[4111]547!$ACC COPYIN(advc_flags_m(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
548!$ACC COPYIN(advc_flags_s(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
[4346]549!$ACC COPYIN(wall_flags_total_0(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg))
[3634]550
[3761]551!
552!-- Copy data from surface_mod
[3634]553!$ACC DATA &
554!$ACC COPYIN(bc_h(0:1)) &
555!$ACC COPYIN(bc_h(0)%i(1:bc_h(0)%ns)) &
556!$ACC COPYIN(bc_h(0)%j(1:bc_h(0)%ns)) &
557!$ACC COPYIN(bc_h(0)%k(1:bc_h(0)%ns)) &
558!$ACC COPYIN(bc_h(1)%i(1:bc_h(1)%ns)) &
559!$ACC COPYIN(bc_h(1)%j(1:bc_h(1)%ns)) &
560!$ACC COPYIN(bc_h(1)%k(1:bc_h(1)%ns))
561
[3761]562!
563!-- Copy data from statistics
[3634]564!$ACC DATA &
[3658]565!$ACC COPYIN(hom(0:nz+1,1:2,1:4,0)) &
[3634]566!$ACC COPYIN(rmask(nysg:nyng,nxlg:nxrg,0:statistic_regions)) &
567!$ACC COPYIN(weight_substep(1:intermediate_timestep_count_max)) &
[3658]568!$ACC COPY(sums_l(nzb:nzt+1,1:pr_palm,0)) &
[3634]569!$ACC COPY(sums_l_l(nzb:nzt+1,0:statistic_regions,0)) &
570!$ACC COPY(sums_us2_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
571!$ACC COPY(sums_wsus_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
572!$ACC COPY(sums_vs2_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
573!$ACC COPY(sums_wsvs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
574!$ACC COPY(sums_ws2_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
575!$ACC COPY(sums_wspts_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
576!$ACC COPY(sums_wssas_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
577!$ACC COPY(sums_wsqs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
578!$ACC COPY(sums_wsqcs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
[4502]579!$ACC COPY(sums_wsqis_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
[3634]580!$ACC COPY(sums_wsqrs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
581!$ACC COPY(sums_wsncs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
[4502]582!$ACC COPY(sums_wsnis_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
[3634]583!$ACC COPY(sums_wsnrs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
584!$ACC COPY(sums_wsss_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
585!$ACC COPY(sums_salsa_ws_l(nzb:nzt+1,0))
586
[4472]587!
588!-- Next statement is to avoid compiler warnings about unused variables. Please
589!-- remove in case that you are using them. ddx and ddy need to be defined in
590!-- time_integration because of ACC COPYIN directive.
591    ddx = ddx
592    ddy = ddy
593
[3761]594#if defined( _OPENACC )
[3658]595    CALL enter_surface_arrays
596#endif
597
[1]598!
[1918]599!-- At beginning determine the first time step
600    CALL timestep
[4444]601
602#if defined( __parallel )
[1764]603!
604!-- Synchronize the timestep in case of nested run.
605    IF ( nested_run )  THEN
[1878]606!
607!--    Synchronization by unifying the time step.
608!--    Global minimum of all time-steps is used for all.
609       CALL pmci_synchronize
[1764]610    ENDIF
[4444]611#endif
[1764]612
[1918]613!
614!-- Determine and print out the run control quantities before the first time
615!-- step of this run. For the initial run, some statistics (e.g. divergence)
[3004]616!-- need to be determined first --> CALL flow_statistics at the beginning of
617!-- run_control
[1]618    CALL run_control
[108]619!
[4466]620!-- Data exchange between coupled models in case that a call has been omitted
[108]621!-- at the end of the previous run of a job chain.
[4564]622    IF ( coupling_mode /= 'uncoupled'  .AND.  run_coupled )  THEN
[108]623!
[4466]624!--    In case of model termination initiated by the local model the coupler
625!--    must not be called because this would again cause an MPI hang.
[1918]626       DO WHILE ( time_coupling >= dt_coupling  .AND.  terminate_coupled == 0 )
[108]627          CALL surface_coupler
628          time_coupling = time_coupling - dt_coupling
629       ENDDO
[3761]630       IF (time_coupling == 0.0_wp  .AND.  time_since_reference_point < dt_coupling )  THEN
[348]631          time_coupling = time_since_reference_point
632       ENDIF
[108]633    ENDIF
634
[3885]635    CALL location_message( 'atmosphere (and/or ocean) time-stepping', 'start' )
[3761]636
[1]637!
638!-- Start of the time loop
[3761]639    DO  WHILE ( simulated_time < end_time  .AND.  .NOT. stop_dt  .AND. .NOT. terminate_run )
[1]640
641       CALL cpu_log( log_point_s(10), 'timesteps', 'start' )
[4444]642
[1]643!
[4466]644!--    Determine ug, vg and w_subs in dependence on data from external file
[1241]645!--    LSF_DATA
[1365]646       IF ( large_scale_forcing .AND. lsf_vert )  THEN
[1241]647           CALL ls_forcing_vert ( simulated_time )
[1365]648           sums_ls_l = 0.0_wp
[1241]649       ENDIF
650
651!
[4466]652!--    Set pt_init and q_init to the current profiles taken from
653!--    NUDGING_DATA
[1380]654       IF ( nudging )  THEN
655           CALL nudge_ref ( simulated_time )
656!
657!--        Store temperature gradient at the top boundary for possible Neumann
658!--        boundary condition
659           bc_pt_t_val = ( pt_init(nzt+1) - pt_init(nzt) ) / dzu(nzt+1)
660           bc_q_t_val  = ( q_init(nzt+1) - q_init(nzt) ) / dzu(nzt+1)
[3298]661           IF ( air_chemistry )  THEN
[4511]662              DO  n = 1, nvar
663                 bc_cs_t_val = (  chem_species(n)%conc_pr_init(nzt+1)                              &
664                                - chem_species(n)%conc_pr_init(nzt) )                              &
[3298]665                               / dzu(nzt+1)
666              ENDDO
667           ENDIF
[3864]668           IF ( salsa  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_do_salsa )  THEN
669              DO  ib = 1, nbins_aerosol
670                 bc_an_t_val = ( aerosol_number(ib)%init(nzt+1) - aerosol_number(ib)%init(nzt) ) / &
671                               dzu(nzt+1)
672                 DO  ic = 1, ncomponents_mass
673                    icc = ( ic - 1 ) * nbins_aerosol + ib
674                    bc_am_t_val = ( aerosol_mass(icc)%init(nzt+1) - aerosol_mass(icc)%init(nzt) ) /&
675                                  dzu(nzt+1)
676                 ENDDO
677              ENDDO
678              IF ( .NOT. salsa_gases_from_chem )  THEN
679                 DO  ig = 1, ngases_salsa
680                    bc_gt_t_val = ( salsa_gas(ig)%init(nzt+1) - salsa_gas(ig)%init(nzt) ) /        &
681                                  dzu(nzt+1)
682                 ENDDO
683              ENDIF
684           ENDIF
[1380]685       ENDIF
[2696]686!
[4466]687!--    Input of boundary data.
[4226]688       IF ( nesting_offline )  CALL nesting_offl_input
[1380]689!
[4276]690!--    Execute all other module actions routines
[3684]691       CALL module_interface_actions( 'before_timestep' )
[4466]692
[4508]693!
[1]694!--    Start of intermediate step loop
695       intermediate_timestep_count = 0
[3761]696       DO  WHILE ( intermediate_timestep_count < intermediate_timestep_count_max )
[1]697
698          intermediate_timestep_count = intermediate_timestep_count + 1
699
700!
701!--       Set the steering factors for the prognostic equations which depend
702!--       on the timestep scheme
703          CALL timestep_scheme_steering
704
705!
[1128]706!--       Calculate those variables needed in the tendency terms which need
707!--       global communication
[3761]708          IF ( .NOT. use_single_reference_value  .AND.  .NOT. use_initial_profile_as_reference )   &
709          THEN
[1179]710!
711!--          Horizontally averaged profiles to be used as reference state in
712!--          buoyancy terms (WARNING: only the respective last call of
713!--          calc_mean_profile defines the reference state!)
[1365]714             IF ( .NOT. neutral )  THEN
715                CALL calc_mean_profile( pt, 4 )
716                ref_state(:)  = hom(:,1,4,0) ! this is used in the buoyancy term
717             ENDIF
[3294]718             IF ( ocean_mode )  THEN
[2031]719                CALL calc_mean_profile( rho_ocean, 64 )
[1365]720                ref_state(:)  = hom(:,1,64,0)
721             ENDIF
722             IF ( humidity )  THEN
723                CALL calc_mean_profile( vpt, 44 )
724                ref_state(:)  = hom(:,1,44,0)
725             ENDIF
[2617]726!
727!--          Assure that ref_state does not become zero at any level
[4466]728!--          ( might be the case if a vertical level is completely occupied
[2617]729!--            with topography ).
[3761]730             ref_state = MERGE( MAXVAL(ref_state), ref_state, ref_state == 0.0_wp )
[1179]731          ENDIF
732
[3761]733          IF ( ( ws_scheme_mom .OR. ws_scheme_sca )  .AND.  intermediate_timestep_count == 1 )     &
734          THEN
735             CALL ws_statistics
736          ENDIF
[1365]737!
738!--       In case of nudging calculate current nudging time scale and horizontal
[1380]739!--       means of u, v, pt and q
[1365]740          IF ( nudging )  THEN
741             CALL calc_tnudge( simulated_time )
742             CALL calc_mean_profile( u, 1 )
743             CALL calc_mean_profile( v, 2 )
744             CALL calc_mean_profile( pt, 4 )
745             CALL calc_mean_profile( q, 41 )
746          ENDIF
[1128]747!
[3876]748!--       Execute all other module actions routunes
749          CALL module_interface_actions( 'before_prognostic_equations' )
750!
[1]751!--       Solve the prognostic equations. A fast cache optimized version with
752!--       only one single loop is used in case of Piascek-Williams advection
753!--       scheme. NEC vector machines use a different version, because
754!--       in the other versions a good vectorization is prohibited due to
755!--       inlining problems.
[1019]756          IF ( loop_optimization == 'cache' )  THEN
757             CALL prognostic_equations_cache
758          ELSEIF ( loop_optimization == 'vector' )  THEN
[63]759             CALL prognostic_equations_vector
[1]760          ENDIF
[4508]761
[1]762!
[3159]763!--       Movement of agents in multi agent system
[3761]764          IF ( agents_active  .AND.  time_since_reference_point >= multi_agent_system_start  .AND. &
765               time_since_reference_point <= multi_agent_system_end  .AND.                         &
766               intermediate_timestep_count == 1 )                                                  &
767          THEN
[3159]768             CALL multi_agent_system
769             first_call_mas = .FALSE.
770          ENDIF
771
772!
[1]773!--       Exchange of ghost points (lateral boundary conditions)
[2118]774          CALL cpu_log( log_point(26), 'exchange-horiz-progn', 'start' )
[1113]775
[2118]776          CALL exchange_horiz( u_p, nbgp )
777          CALL exchange_horiz( v_p, nbgp )
778          CALL exchange_horiz( w_p, nbgp )
779          CALL exchange_horiz( pt_p, nbgp )
780          IF ( .NOT. constant_diffusion )  CALL exchange_horiz( e_p, nbgp )
[3761]781          IF ( rans_tke_e  .OR.  wang_kernel  .OR.  collision_turbulence                           &
[2696]782               .OR.  use_sgs_for_particles )  THEN
783             IF ( rans_tke_e )  THEN
784                CALL exchange_horiz( diss_p, nbgp )
785             ELSE
786                CALL exchange_horiz( diss, nbgp )
787             ENDIF
788          ENDIF
[3294]789          IF ( ocean_mode )  THEN
[2118]790             CALL exchange_horiz( sa_p, nbgp )
791             CALL exchange_horiz( rho_ocean, nbgp )
792             CALL exchange_horiz( prho, nbgp )
793          ENDIF
794          IF ( humidity )  THEN
795             CALL exchange_horiz( q_p, nbgp )
[3274]796             IF ( bulk_cloud_model .AND. microphysics_morrison )  THEN
[2292]797                CALL exchange_horiz( qc_p, nbgp )
798                CALL exchange_horiz( nc_p, nbgp )
799             ENDIF
[3274]800             IF ( bulk_cloud_model .AND. microphysics_seifert )  THEN
[2118]801                CALL exchange_horiz( qr_p, nbgp )
802                CALL exchange_horiz( nr_p, nbgp )
[1053]803             ENDIF
[4521]804             IF ( bulk_cloud_model .AND. microphysics_ice_phase )  THEN
[4502]805                CALL exchange_horiz( qi_p, nbgp )
806                CALL exchange_horiz( ni_p, nbgp )
807             ENDIF
[2118]808          ENDIF
[2696]809          IF ( passive_scalar )  CALL exchange_horiz( s_p, nbgp )
[3929]810          IF ( air_chemistry )  THEN
[4511]811             DO  n = 1, nvar
812                CALL exchange_horiz( chem_species(n)%conc_p, nbgp,                                 &
813                                     alternative_communicator = communicator_chem )
[4029]814             ENDDO
815          ENDIF
816
817          IF ( salsa  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_do_salsa )  THEN
818             DO  ib = 1, nbins_aerosol
[4508]819                CALL exchange_horiz( aerosol_number(ib)%conc_p, nbgp,                              &
820                                     alternative_communicator = communicator_salsa )
[4029]821                DO  ic = 1, ncomponents_mass
822                   icc = ( ic - 1 ) * nbins_aerosol + ib
[4508]823                   CALL exchange_horiz( aerosol_mass(icc)%conc_p, nbgp,                            &
824                                        alternative_communicator = communicator_salsa )
[4029]825                ENDDO
826             ENDDO
827             IF ( .NOT. salsa_gases_from_chem )  THEN
828                DO  ig = 1, ngases_salsa
[4508]829                   CALL exchange_horiz( salsa_gas(ig)%conc_p, nbgp,                                &
830                                        alternative_communicator = communicator_salsa )
[4029]831                ENDDO
832             ENDIF
833          ENDIF
[4508]834
[4029]835          CALL cpu_log( log_point(26), 'exchange-horiz-progn', 'stop' )
836
[3929]837!
[4029]838!--       Boundary conditions for the prognostic quantities (except of the
[4281]839!--       velocities at the outflow in case of a non-cyclic lateral wall) and
840!--       boundary conditions for module-specific variables
[4268]841          CALL module_interface_boundary_conditions
[4508]842
[1]843!
[4047]844!--       Incrementing timestep counter
845          timestep_count = timestep_count + 1
[73]846
[4047]847          CALL cpu_log( log_point(28), 'swap_timelevel', 'start' )
[2365]848!
[4047]849!--       Set the swap level for all modules
850          CALL module_interface_swap_timelevel( MOD( timestep_count, 2) )
[4444]851
852#if defined( __parallel )
[4047]853!
854!--       Set the swap level for steering the pmc data transfer
855          IF ( nested_run )  CALL pmci_set_swaplevel( MOD( timestep_count, 2) + 1 )  !> @todo: why the +1 ?
[4444]856#endif
[4047]857
858          CALL cpu_log( log_point(28), 'swap_timelevel', 'stop' )
859
[4444]860#if defined( __parallel )
[1764]861          IF ( nested_run )  THEN
[1797]862
[1764]863             CALL cpu_log( log_point(60), 'nesting', 'start' )
[1762]864!
[1933]865!--          Domain nesting. The data transfer subroutines pmci_parent_datatrans
866!--          and pmci_child_datatrans are called inside the wrapper
[1797]867!--          subroutine pmci_datatrans according to the control parameters
868!--          nesting_mode and nesting_datatransfer_mode.
869!--          TO_DO: why is nesting_mode given as a parameter here?
870             CALL pmci_datatrans( nesting_mode )
[1762]871
[3761]872             IF ( TRIM( nesting_mode ) == 'two-way' .OR.  nesting_mode == 'vertical' )  THEN
[4029]873
874                CALL cpu_log( log_point_s(92), 'exchange-horiz-nest', 'start' )
[1762]875!
[1933]876!--             Exchange_horiz is needed for all parent-domains after the
[1764]877!--             anterpolation
878                CALL exchange_horiz( u, nbgp )
879                CALL exchange_horiz( v, nbgp )
880                CALL exchange_horiz( w, nbgp )
[2174]881                IF ( .NOT. neutral )  CALL exchange_horiz( pt, nbgp )
882
883                IF ( humidity )  THEN
884
885                   CALL exchange_horiz( q, nbgp )
886
[3274]887                   IF ( bulk_cloud_model  .AND.  microphysics_morrison )  THEN
[2292]888                       CALL exchange_horiz( qc, nbgp )
889                       CALL exchange_horiz( nc, nbgp )
890                   ENDIF
[3274]891                   IF ( bulk_cloud_model  .AND.  microphysics_seifert )  THEN
[2174]892                       CALL exchange_horiz( qr, nbgp )
893                       CALL exchange_horiz( nr, nbgp )
894                   ENDIF
[4521]895                   IF ( bulk_cloud_model  .AND.  microphysics_ice_phase )  THEN
[4508]896                      CALL exchange_horiz( qi, nbgp )
897                      CALL exchange_horiz( ni, nbgp )
[4502]898                   ENDIF
[4508]899
[2174]900                ENDIF
901
[4466]902                IF ( passive_scalar )  CALL exchange_horiz( s, nbgp )
[3864]903
[2174]904                IF ( .NOT. constant_diffusion )  CALL exchange_horiz( e, nbgp )
[2773]905
[3761]906                IF ( .NOT. constant_diffusion  .AND.  rans_mode  .AND.  rans_tke_e )  THEN
[2938]907                   CALL exchange_horiz( diss, nbgp )
[3761]908                ENDIF
[2938]909
[2773]910                IF ( air_chemistry )  THEN
[3929]911                   DO  n = 1, nvar
[4511]912                      CALL exchange_horiz( chem_species(n)%conc, nbgp,                             &
913                                           alternative_communicator = communicator_chem )
[2773]914                   ENDDO
915                ENDIF
916
[3864]917                IF ( salsa  .AND. time_since_reference_point >= skip_time_do_salsa )  THEN
918                   DO  ib = 1, nbins_aerosol
[4508]919                      CALL exchange_horiz( aerosol_number(ib)%conc, nbgp,                          &
920                                           alternative_communicator = communicator_salsa )
[3864]921                      DO  ic = 1, ncomponents_mass
922                         icc = ( ic - 1 ) * nbins_aerosol + ib
[4508]923                         CALL exchange_horiz( aerosol_mass(icc)%conc, nbgp,                        &
924                                              alternative_communicator = communicator_salsa )
[3864]925                      ENDDO
926                   ENDDO
927                   IF ( .NOT. salsa_gases_from_chem )  THEN
928                      DO  ig = 1, ngases_salsa
[4508]929                         CALL exchange_horiz( salsa_gas(ig)%conc, nbgp,                            &
930                                              alternative_communicator = communicator_salsa )
[3864]931                      ENDDO
932                   ENDIF
933                ENDIF
[4029]934                CALL cpu_log( log_point_s(92), 'exchange-horiz-nest', 'stop' )
[3864]935
[1762]936             ENDIF
[4029]937
[1762]938!
[2311]939!--          Set boundary conditions again after interpolation and anterpolation.
940             CALL pmci_boundary_conds
[1764]941
942             CALL cpu_log( log_point(60), 'nesting', 'stop' )
943
[1762]944          ENDIF
[4444]945#endif
[1762]946
947!
[1]948!--       Temperature offset must be imposed at cyclic boundaries in x-direction
949!--       when a sloping surface is used
950          IF ( sloping_surface )  THEN
[3761]951             IF ( nxl ==  0 )  pt(:,:,nxlg:nxl-1) = pt(:,:,nxlg:nxl-1) - pt_slope_offset
952             IF ( nxr == nx )  pt(:,:,nxr+1:nxrg) = pt(:,:,nxr+1:nxrg) + pt_slope_offset
[1]953          ENDIF
954
955!
[4565]956!--       Increase temperature pt(0) according to pt_surface_heating_rate (convert from K/h to K/s)
[4573]957          IF ( pt_surface_heating_rate /= 0.0_wp .AND. intermediate_timestep_count == 1 ) THEN
958             pt(0,:,:) = pt(0,:,:) + dt_3d * pt_surface_heating_rate / 3600.0_wp
[4565]959          ENDIF
960
961!
[151]962!--       Impose a turbulent inflow using the recycling method
[3719]963          IF ( turbulent_inflow )  CALL inflow_turbulence
[151]964
965!
[2050]966!--       Set values at outflow boundary using the special outflow condition
[3719]967          IF ( turbulent_outflow )  CALL outflow_turbulence
[2050]968
969!
[1]970!--       Impose a random perturbation on the horizontal velocity field
[3761]971          IF ( create_disturbances  .AND.  ( call_psolver_at_all_substeps  .AND.                   &
972               intermediate_timestep_count == intermediate_timestep_count_max )                    &
973               .OR. ( .NOT. call_psolver_at_all_substeps  .AND.  intermediate_timestep_count == 1 ) ) &
[1]974          THEN
975             time_disturb = time_disturb + dt_3d
976             IF ( time_disturb >= dt_disturb )  THEN
[3761]977                IF ( disturbance_energy_limit /= 0.0_wp  .AND.                                     &
[1736]978                     hom(nzb+5,1,pr_palm,0) < disturbance_energy_limit )  THEN
[2232]979                   CALL disturb_field( 'u', tend, u )
980                   CALL disturb_field( 'v', tend, v )
[3761]981                ELSEIF ( ( .NOT. bc_lr_cyc  .OR.  .NOT. bc_ns_cyc )                                &
982                         .AND. .NOT. child_domain  .AND.  .NOT.  nesting_offline )                 &
[3182]983                THEN
[1]984!
985!--                Runs with a non-cyclic lateral wall need perturbations
986!--                near the inflow throughout the whole simulation
987                   dist_range = 1
[2232]988                   CALL disturb_field( 'u', tend, u )
989                   CALL disturb_field( 'v', tend, v )
[1]990                   dist_range = 0
991                ENDIF
992                time_disturb = time_disturb - dt_disturb
993             ENDIF
994          ENDIF
995
996!
[4466]997!--       Map forcing data derived from larger scale model onto domain
[4226]998!--       boundaries. Further, update geostrophic wind components.
[3761]999          IF ( nesting_offline  .AND.  intermediate_timestep_count ==                              &
[4226]1000                                       intermediate_timestep_count_max  )  THEN
[4466]1001!--          Determine interpolation factor before boundary conditions and geostrophic wind
[4226]1002!--          is updated.
1003             CALL nesting_offl_interpolation_factor
[3347]1004             CALL nesting_offl_bc
[4226]1005             CALL nesting_offl_geostrophic_wind
1006          ENDIF
[2938]1007!
[4022]1008!--       Impose a turbulent inflow using synthetic generated turbulence.
1009          IF ( use_syn_turb_gen  .AND.                                                             &
1010               intermediate_timestep_count == intermediate_timestep_count_max )  THEN
[3719]1011             CALL cpu_log( log_point(57), 'synthetic_turbulence_gen', 'start' )
[3347]1012             CALL stg_main
[3719]1013             CALL cpu_log( log_point(57), 'synthetic_turbulence_gen', 'stop' )
[2696]1014          ENDIF
1015!
[3347]1016!--       Ensure mass conservation. This need to be done after imposing
1017!--       synthetic turbulence and top boundary condition for pressure is set to
[4466]1018!--       Neumann conditions.
[3347]1019!--       Is this also required in case of Dirichlet?
1020          IF ( nesting_offline )  CALL nesting_offl_mass_conservation
1021!
[1]1022!--       Reduce the velocity divergence via the equation for perturbation
1023!--       pressure.
[4564]1024          IF ( intermediate_timestep_count == 1  .OR.  call_psolver_at_all_substeps )  THEN
[2365]1025
[4444]1026#if defined( __parallel )
[2365]1027!
[4564]1028!--          Mass (volume) flux correction to ensure global mass conservation for child domains.
1029             IF ( child_domain )  THEN
1030                IF ( nesting_mode == 'vertical' )  THEN
1031                   CALL pmci_ensure_nest_mass_conservation_vertical
1032                ELSE
1033                   CALL pmci_ensure_nest_mass_conservation
[4010]1034                ENDIF
[4564]1035             ENDIF
[4444]1036#endif
[4564]1037             CALL pres
[2365]1038
[1]1039          ENDIF
[4275]1040!
1041!--       Particle transport/physics with the Lagrangian particle model
1042!--       (only once during intermediate steps, because it uses an Euler-step)
1043!--       ### particle model should be moved before prognostic_equations, in order
1044!--       to regard droplet interactions directly
[1]1045
[4276]1046          CALL module_interface_actions( 'after_pressure_solver' )
[1]1047!
[4275]1048!--       Interaction of droplets with temperature and mixing ratio.
1049!--       Droplet condensation and evaporation is calculated within
1050!--       advec_particles.
1051!
[1]1052!--       If required, compute liquid water content
[3274]1053          IF ( bulk_cloud_model )  THEN
[1015]1054             CALL calc_liquid_water_content
1055          ENDIF
[2174]1056!
[4466]1057!--       If required, compute virtual potential temperature
1058          IF ( humidity )  THEN
1059             CALL compute_vpt
1060          ENDIF
[1585]1061
[1]1062!
1063!--       Compute the diffusion quantities
1064          IF ( .NOT. constant_diffusion )  THEN
1065
1066!
[4466]1067!--          Determine surface fluxes shf and qsws and surface values
1068!--          pt_surface and q_surface in dependence on data from external
[1276]1069!--          file LSF_DATA respectively
[3761]1070             IF ( ( large_scale_forcing .AND. lsf_surf ) .AND.                                     &
1071                 intermediate_timestep_count == intermediate_timestep_count_max )                  &
[1276]1072             THEN
[2320]1073                CALL ls_forcing_surf( simulated_time )
[1276]1074             ENDIF
1075
1076!
[4466]1077!--          First the vertical (and horizontal) fluxes in the surface
[2232]1078!--          (constant flux) layer are computed
[1691]1079             IF ( constant_flux_layer )  THEN
1080                CALL cpu_log( log_point(19), 'surface_layer_fluxes', 'start' )
1081                CALL surface_layer_fluxes
1082                CALL cpu_log( log_point(19), 'surface_layer_fluxes', 'stop' )
[1]1083             ENDIF
1084!
[4466]1085!--          If required, solve the energy balance for the surface and run soil
[2232]1086!--          model. Call for horizontal as well as vertical surfaces
[2696]1087             IF ( land_surface .AND. time_since_reference_point >= skip_time_do_lsm)  THEN
[1691]1088
1089                CALL cpu_log( log_point(54), 'land_surface', 'start' )
[2232]1090!
1091!--             Call for horizontal upward-facing surfaces
1092                CALL lsm_energy_balance( .TRUE., -1 )
[2299]1093                CALL lsm_soil_model( .TRUE., -1, .TRUE. )
[2232]1094!
1095!--             Call for northward-facing surfaces
1096                CALL lsm_energy_balance( .FALSE., 0 )
[2299]1097                CALL lsm_soil_model( .FALSE., 0, .TRUE. )
[2232]1098!
1099!--             Call for southward-facing surfaces
1100                CALL lsm_energy_balance( .FALSE., 1 )
[2299]1101                CALL lsm_soil_model( .FALSE., 1, .TRUE. )
[2232]1102!
1103!--             Call for eastward-facing surfaces
1104                CALL lsm_energy_balance( .FALSE., 2 )
[2299]1105                CALL lsm_soil_model( .FALSE., 2, .TRUE. )
[2232]1106!
1107!--             Call for westward-facing surfaces
1108                CALL lsm_energy_balance( .FALSE., 3 )
[2299]1109                CALL lsm_soil_model( .FALSE., 3, .TRUE. )
[4268]1110
[2696]1111!
1112!--             At the end, set boundary conditons for potential temperature
[4466]1113!--             and humidity after running the land-surface model. This
[2696]1114!--             might be important for the nesting, where arrays are transfered.
1115                CALL lsm_boundary_condition
[2232]1116
[4268]1117
[1691]1118                CALL cpu_log( log_point(54), 'land_surface', 'stop' )
1119             ENDIF
1120!
[4466]1121!--          If required, solve the energy balance for urban surfaces and run
[2007]1122!--          the material heat model
1123             IF (urban_surface) THEN
1124                CALL cpu_log( log_point(74), 'urban_surface', 'start' )
[4268]1125
[3418]1126                CALL usm_surface_energy_balance( .FALSE. )
[2007]1127                IF ( usm_material_model )  THEN
[2696]1128                   CALL usm_green_heat_model
[3418]1129                   CALL usm_material_heat_model ( .FALSE. )
[2007]1130                ENDIF
[2696]1131
1132!
1133!--             At the end, set boundary conditons for potential temperature
[4466]1134!--             and humidity after running the urban-surface model. This
[2696]1135!--             might be important for the nesting, where arrays are transfered.
1136                CALL usm_boundary_condition
1137
[2007]1138                CALL cpu_log( log_point(74), 'urban_surface', 'stop' )
1139             ENDIF
1140!
[1]1141!--          Compute the diffusion coefficients
1142             CALL cpu_log( log_point(17), 'diffusivities', 'start' )
[75]1143             IF ( .NOT. humidity ) THEN
[3294]1144                IF ( ocean_mode )  THEN
[2696]1145                   CALL tcm_diffusivities( prho, prho_reference )
[97]1146                ELSE
[2696]1147                   CALL tcm_diffusivities( pt, pt_reference )
[97]1148                ENDIF
[1]1149             ELSE
[2696]1150                CALL tcm_diffusivities( vpt, pt_reference )
[1]1151             ENDIF
1152             CALL cpu_log( log_point(17), 'diffusivities', 'stop' )
[4444]1153
[1]1154          ENDIF
1155
1156       ENDDO   ! Intermediate step loop
[3634]1157
[1]1158!
[3634]1159!--    Will be used at some point by flow_statistics.
[3658]1160       !$ACC UPDATE &
[3634]1161       !$ACC HOST(sums_l_l(nzb:nzt+1,0:statistic_regions,0)) &
1162       !$ACC HOST(sums_us2_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1163       !$ACC HOST(sums_wsus_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1164       !$ACC HOST(sums_vs2_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1165       !$ACC HOST(sums_wsvs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1166       !$ACC HOST(sums_ws2_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1167       !$ACC HOST(sums_wspts_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1168       !$ACC HOST(sums_wssas_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1169       !$ACC HOST(sums_wsqs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1170       !$ACC HOST(sums_wsqcs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
[4502]1171       !$ACC HOST(sums_wsqis_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
[3634]1172       !$ACC HOST(sums_wsqrs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1173       !$ACC HOST(sums_wsncs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
[4502]1174       !$ACC HOST(sums_wsnis_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
[3634]1175       !$ACC HOST(sums_wsnrs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1176       !$ACC HOST(sums_wsss_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1177       !$ACC HOST(sums_salsa_ws_l(nzb:nzt+1,0))
1178
1179!
[4064]1180!--    If required, calculate radiative fluxes and heating rates
1181       IF ( radiation  .AND.  time_since_reference_point > skip_time_do_radiation )  THEN
1182
1183          time_radiation = time_radiation + dt_3d
1184
1185          IF ( time_radiation >= dt_radiation  .OR.  force_radiation_call )  THEN
1186
1187             CALL cpu_log( log_point(50), 'radiation', 'start' )
1188
1189             IF ( .NOT. force_radiation_call )  THEN
1190                time_radiation = time_radiation - dt_radiation
1191             ENDIF
1192
1193!
1194!--          Adjust the current time to the time step of the radiation model.
[4466]1195!--          Needed since radiation is pre-calculated and stored only on apparent
[4064]1196!--          solar positions
1197             time_since_reference_point_save = time_since_reference_point
1198             time_since_reference_point = REAL( FLOOR( time_since_reference_point /             &
1199                                                       dt_radiation ), wp ) * dt_radiation
1200
1201             CALL radiation_control
1202
1203             IF ( ( urban_surface  .OR.  land_surface )  .AND.  radiation_interactions )  THEN
1204                CALL cpu_log( log_point_s(46), 'radiation_interaction', 'start' )
1205                CALL radiation_interaction
1206                CALL cpu_log( log_point_s(46), 'radiation_interaction', 'stop' )
1207             ENDIF
[4466]1208
[4064]1209!
1210!--          Return the current time to its original value
1211             time_since_reference_point = time_since_reference_point_save
1212
1213             CALL cpu_log( log_point(50), 'radiation', 'stop' )
1214
1215          ENDIF
1216       ENDIF
1217
[4466]1218
[4064]1219!
[4403]1220!-- 20200203 (ECC)
1221!-- allows for emission update mode in legacy mode as well as on-demand mode
1222!-- note that under on-demand mode emission update is no longer restricted to
1223!-- an hourly frequency, but whenever the simulation time corresponds to an
1224!-- inrement in emission timestamp value
1225
[3298]1226!
[4403]1227!-- If required, consider chemical emissions
1228
1229       IF  ( air_chemistry .AND. emissions_anthropogenic )  THEN
1230
1231          IF  ( emiss_read_legacy_mode )  THEN
1232!
1233!-- get hourly index and updates emission data when the hour is passed
1234
1235             CALL get_date_time( time_since_reference_point, hour=hour )
1236
1237             IF  ( hour_call_emis /= hour )   THEN
1238
1239                CALL chem_emissions_setup( chem_emis_att, chem_emis, n_matched_vars )
1240                hour_call_emis = hour
1241
1242             ENDIF
1243
1244          ELSE
1245
1246             CALL chem_emissions_update_on_demand
1247
[3298]1248          ENDIF
[4403]1249
[2766]1250       ENDIF
[4403]1251
1252
[3864]1253!
1254!--    If required, consider aerosol emissions for the salsa model
1255       IF ( salsa )  THEN
1256!
1257!--       Call emission routine to update emissions if needed
1258          CALL salsa_emission_update
[3569]1259
[3864]1260       ENDIF
[2696]1261!
[3469]1262!--    If required, calculate indoor temperature, waste heat, heat flux
1263!--    through wall, etc.
[3744]1264!--    dt_indoor steers the frequency of the indoor model calculations.
1265!--    Note, at first timestep indoor model is called, in order to provide
[4466]1266!--    a waste heat flux.
[3647]1267       IF ( indoor_model )  THEN
[3469]1268
1269          time_indoor = time_indoor + dt_3d
1270
[3761]1271          IF ( time_indoor >= dt_indoor  .OR.  current_timestep_number == 0 )  THEN
[3469]1272
1273             time_indoor = time_indoor - dt_indoor
1274
1275             CALL cpu_log( log_point(76), 'indoor_model', 'start' )
1276             CALL im_main_heatcool
1277             CALL cpu_log( log_point(76), 'indoor_model', 'stop' )
1278
1279          ENDIF
1280       ENDIF
1281!
[1]1282!--    Increase simulation time and output times
[1111]1283       nr_timesteps_this_run      = nr_timesteps_this_run + 1
[291]1284       current_timestep_number    = current_timestep_number + 1
1285       simulated_time             = simulated_time   + dt_3d
1286       time_since_reference_point = simulated_time - coupling_start_time
[2941]1287       simulated_time_chr         = time_to_string( time_since_reference_point )
[291]1288
[1957]1289
[3646]1290       IF ( time_since_reference_point >= skip_time_data_output_av )  THEN
[1]1291          time_do_av         = time_do_av       + dt_3d
1292       ENDIF
[3646]1293       IF ( time_since_reference_point >= skip_time_do2d_xy )  THEN
[1]1294          time_do2d_xy       = time_do2d_xy     + dt_3d
1295       ENDIF
[3646]1296       IF ( time_since_reference_point >= skip_time_do2d_xz )  THEN
[1]1297          time_do2d_xz       = time_do2d_xz     + dt_3d
1298       ENDIF
[3646]1299       IF ( time_since_reference_point >= skip_time_do2d_yz )  THEN
[1]1300          time_do2d_yz       = time_do2d_yz     + dt_3d
1301       ENDIF
[3646]1302       IF ( time_since_reference_point >= skip_time_do3d    )  THEN
[1]1303          time_do3d          = time_do3d        + dt_3d
1304       ENDIF
[410]1305       DO  mid = 1, masks
[3646]1306          IF ( time_since_reference_point >= skip_time_domask(mid) )  THEN
[410]1307             time_domask(mid)= time_domask(mid) + dt_3d
1308          ENDIF
1309       ENDDO
[3646]1310       IF ( time_since_reference_point >= skip_time_dosp )  THEN
[1]1311          time_dosp       = time_dosp        + dt_3d
1312       ENDIF
1313       time_dots          = time_dots        + dt_3d
[849]1314       IF ( .NOT. first_call_lpm )  THEN
[1]1315          time_dopts      = time_dopts       + dt_3d
1316       ENDIF
[3646]1317       IF ( time_since_reference_point >= skip_time_dopr )  THEN
[1]1318          time_dopr       = time_dopr        + dt_3d
1319       ENDIF
[3467]1320       time_dopr_listing  = time_dopr_listing + dt_3d
[1]1321       time_run_control   = time_run_control + dt_3d
[3347]1322!
[3421]1323!--    Increment time-counter for surface output
[3648]1324       IF ( surface_output )  THEN
[3646]1325          IF ( time_since_reference_point >= skip_time_dosurf )  THEN
[3421]1326             time_dosurf    = time_dosurf + dt_3d
1327          ENDIF
[3646]1328          IF ( time_since_reference_point >= skip_time_dosurf_av )  THEN
[3421]1329             time_dosurf_av = time_dosurf_av + dt_3d
1330          ENDIF
1331       ENDIF
1332!
[3988]1333!--    Increment time-counter for virtual measurements
1334       IF ( virtual_measurement  .AND.  vm_time_start <= time_since_reference_point )  THEN
1335          time_virtual_measurement = time_virtual_measurement + dt_3d
1336       ENDIF
[4466]1337
[3988]1338!
[4420]1339!--    Increment time-counter for wind turbine data output
1340       IF ( wind_turbine )  THEN
1341          time_wtm = time_wtm + dt_3d
1342       ENDIF
[4466]1343
[4420]1344!
[3347]1345!--    In case of synthetic turbulence generation and parametrized turbulence
[4466]1346!--    information, update the time counter and if required, adjust the
[3347]1347!--    STG to new atmospheric conditions.
1348       IF ( use_syn_turb_gen  )  THEN
1349          IF ( parametrize_inflow_turbulence )  THEN
1350             time_stg_adjust = time_stg_adjust + dt_3d
[3719]1351             IF ( time_stg_adjust >= dt_stg_adjust )  THEN
1352                CALL cpu_log( log_point(57), 'synthetic_turbulence_gen', 'start' )
1353                CALL stg_adjust
1354                CALL cpu_log( log_point(57), 'synthetic_turbulence_gen', 'stop' )
1355             ENDIF
[3347]1356          ENDIF
1357          time_stg_call = time_stg_call + dt_3d
1358       ENDIF
[1]1359
1360!
[102]1361!--    Data exchange between coupled models
[4564]1362       IF ( coupling_mode /= 'uncoupled'  .AND.  run_coupled )  THEN
[102]1363          time_coupling = time_coupling + dt_3d
[343]1364
[108]1365!
[4466]1366!--       In case of model termination initiated by the local model
1367!--       (terminate_coupled > 0), the coupler must be skipped because it would
[108]1368!--       cause an MPI intercomminucation hang.
[4466]1369!--       If necessary, the coupler will be called at the beginning of the
[108]1370!--       next restart run.
[3761]1371          DO WHILE ( time_coupling >= dt_coupling  .AND.  terminate_coupled == 0 )
[102]1372             CALL surface_coupler
1373             time_coupling = time_coupling - dt_coupling
1374          ENDDO
1375       ENDIF
1376
1377!
[3448]1378!--    Biometeorology calculation of stationary thermal indices
[3647]1379!--    Todo (kanani): biometeorology needs own time_... treatment.
1380!--                   It might be that time_do2d_xy differs from time_do3d,
1381!--                   and then we might get trouble with the biomet output,
1382!--                   because we can have 2d and/or 3d biomet output!!
[3761]1383       IF ( biometeorology                                                                         &
1384            .AND. ( ( time_do3d >= dt_do3d  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_do3d )  &
1385                  .OR.                                                                             &
1386            ( time_do2d_xy >= dt_do2d_xy  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_do2d_xy ) &
[3647]1387                    ) )  THEN
[3569]1388!
1389!--       If required, do thermal comfort calculations
1390          IF ( thermal_comfort )  THEN
1391             CALL bio_calculate_thermal_index_maps ( .FALSE. )
1392          ENDIF
1393!
1394!--       If required, do UV exposure calculations
1395          IF ( uv_exposure )  THEN
[4126]1396             CALL bio_calculate_uv_exposure
[3569]1397          ENDIF
[3448]1398       ENDIF
1399
1400!
[3684]1401!--    Execute alle other module actions routunes
1402       CALL module_interface_actions( 'after_integration' )
[2817]1403
1404!
[1]1405!--    If Galilei transformation is used, determine the distance that the
1406!--    model has moved so far
1407       IF ( galilei_transformation )  THEN
1408          advected_distance_x = advected_distance_x + u_gtrans * dt_3d
1409          advected_distance_y = advected_distance_y + v_gtrans * dt_3d
1410       ENDIF
1411
1412!
1413!--    Check, if restart is necessary (because cpu-time is expiring or
1414!--    because it is forced by user) and set stop flag
[108]1415!--    This call is skipped if the remote model has already initiated a restart.
1416       IF ( .NOT. terminate_run )  CALL check_for_restart
[1]1417
1418!
1419!--    Carry out statistical analysis and output at the requested output times.
1420!--    The MOD function is used for calculating the output time counters (like
1421!--    time_dopr) in order to regard a possible decrease of the output time
1422!--    interval in case of restart runs
1423
1424!
1425!--    Set a flag indicating that so far no statistics have been created
1426!--    for this time step
1427       flow_statistics_called = .FALSE.
1428
1429!
1430!--    If required, call flow_statistics for averaging in time
[3761]1431       IF ( averaging_interval_pr /= 0.0_wp  .AND.                                                 &
1432            ( dt_dopr - time_dopr ) <= averaging_interval_pr  .AND.                                &
[3646]1433            time_since_reference_point >= skip_time_dopr )  THEN
[1]1434          time_dopr_av = time_dopr_av + dt_3d
1435          IF ( time_dopr_av >= dt_averaging_input_pr )  THEN
1436             do_sum = .TRUE.
[3761]1437             time_dopr_av = MOD( time_dopr_av, MAX( dt_averaging_input_pr, dt_3d ) )
[1]1438          ENDIF
1439       ENDIF
1440       IF ( do_sum )  CALL flow_statistics
1441
1442!
[410]1443!--    Sum-up 3d-arrays for later output of time-averaged 2d/3d/masked data
[3761]1444       IF ( averaging_interval /= 0.0_wp  .AND.                                                    &
1445            ( dt_data_output_av - time_do_av ) <= averaging_interval  .AND.                        &
1446            time_since_reference_point >= skip_time_data_output_av )                               &
[1]1447       THEN
1448          time_do_sla = time_do_sla + dt_3d
1449          IF ( time_do_sla >= dt_averaging_input )  THEN
[3994]1450             IF ( current_timestep_number > timestep_number_at_prev_calc )                         &
[4039]1451                CALL doq_calculate
[3994]1452
[1]1453             CALL sum_up_3d_data
1454             average_count_3d = average_count_3d + 1
1455             time_do_sla = MOD( time_do_sla, MAX( dt_averaging_input, dt_3d ) )
1456          ENDIF
1457       ENDIF
[3421]1458!
1459!--    Average surface data
[3648]1460       IF ( surface_output )  THEN
[3761]1461          IF ( averaging_interval_surf /= 0.0_wp                                                   &
1462                .AND.  ( dt_dosurf_av - time_dosurf_av ) <= averaging_interval_surf                &
[3647]1463                .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_dosurf_av )  THEN
[4466]1464             IF ( time_dosurf_av >= dt_averaging_input )  THEN
[3648]1465                CALL surface_data_output_averaging
[3421]1466                average_count_surf = average_count_surf + 1
1467             ENDIF
1468          ENDIF
1469       ENDIF
[1]1470
1471!
1472!--    Calculate spectra for time averaging
[3761]1473       IF ( averaging_interval_sp /= 0.0_wp  .AND. ( dt_dosp - time_dosp ) <= averaging_interval_sp&
1474            .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_dosp )  THEN
[1]1475          time_dosp_av = time_dosp_av + dt_3d
1476          IF ( time_dosp_av >= dt_averaging_input_pr )  THEN
1477             CALL calc_spectra
[3761]1478             time_dosp_av = MOD( time_dosp_av, MAX( dt_averaging_input_pr, dt_3d ) )
[1]1479          ENDIF
1480       ENDIF
1481
1482!
[1957]1483!--    Call flight module and output data
1484       IF ( virtual_flight )  THEN
1485          CALL flight_measurement
1486          CALL data_output_flight
1487       ENDIF
[3472]1488!
1489!--    Take virtual measurements
[3988]1490       IF ( virtual_measurement  .AND.  time_virtual_measurement >= dt_virtual_measurement         &
1491                                 .AND.  vm_time_start <= time_since_reference_point )  THEN
[3704]1492          CALL vm_sampling
1493          CALL vm_data_output
[3988]1494          time_virtual_measurement = MOD(      time_virtual_measurement,                           &
1495                                          MAX( dt_virtual_measurement, dt_3d ) )
[3704]1496       ENDIF
[4466]1497
[1957]1498!
[4420]1499!--    Output wind turbine data
1500       IF ( wind_turbine  .AND.  time_wtm >= dt_data_output_wtm )  THEN
1501          CALL wtm_data_output
1502          time_wtm = MOD( time_wtm, MAX( dt_data_output_wtm, dt_3d ) )
1503       ENDIF
[4466]1504
[4420]1505!
[1]1506!--    Profile output (ASCII) on file
1507       IF ( time_dopr_listing >= dt_dopr_listing )  THEN
1508          CALL print_1d
[3761]1509          time_dopr_listing = MOD( time_dopr_listing, MAX( dt_dopr_listing, dt_3d ) )
[1]1510       ENDIF
1511
1512!
1513!--    Graphic output for PROFIL
[3761]1514       IF ( time_dopr >= dt_dopr  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_dopr )  THEN
[1]1515          IF ( dopr_n /= 0 )  CALL data_output_profiles
1516          time_dopr = MOD( time_dopr, MAX( dt_dopr, dt_3d ) )
[1342]1517          time_dopr_av = 0.0_wp    ! due to averaging (see above)
[1]1518       ENDIF
1519
1520!
1521!--    Graphic output for time series
1522       IF ( time_dots >= dt_dots )  THEN
[48]1523          CALL data_output_tseries
[1]1524          time_dots = MOD( time_dots, MAX( dt_dots, dt_3d ) )
1525       ENDIF
1526
1527!
1528!--    Output of spectra (formatted for use with PROFIL), in case of no
1529!--    time averaging, spectra has to be calculated before
[3761]1530       IF ( time_dosp >= dt_dosp  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_dosp )  THEN
[1]1531          IF ( average_count_sp == 0 )  CALL calc_spectra
1532          CALL data_output_spectra
1533          time_dosp = MOD( time_dosp, MAX( dt_dosp, dt_3d ) )
1534       ENDIF
1535
1536!
1537!--    2d-data output (cross-sections)
[3761]1538       IF ( time_do2d_xy >= dt_do2d_xy  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_do2d_xy )  THEN
[3994]1539          IF ( current_timestep_number > timestep_number_at_prev_calc )                            &
[4039]1540             CALL doq_calculate
[3994]1541
[1]1542          CALL data_output_2d( 'xy', 0 )
1543          time_do2d_xy = MOD( time_do2d_xy, MAX( dt_do2d_xy, dt_3d ) )
1544       ENDIF
[3761]1545       IF ( time_do2d_xz >= dt_do2d_xz  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_do2d_xz )  THEN
[3994]1546          IF ( current_timestep_number > timestep_number_at_prev_calc )                            &
1547
[4039]1548             CALL doq_calculate
[1]1549          CALL data_output_2d( 'xz', 0 )
1550          time_do2d_xz = MOD( time_do2d_xz, MAX( dt_do2d_xz, dt_3d ) )
1551       ENDIF
[3761]1552       IF ( time_do2d_yz >= dt_do2d_yz  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_do2d_yz )  THEN
[3994]1553          IF ( current_timestep_number > timestep_number_at_prev_calc )                            &
[4039]1554             CALL doq_calculate
[3994]1555
[1]1556          CALL data_output_2d( 'yz', 0 )
1557          time_do2d_yz = MOD( time_do2d_yz, MAX( dt_do2d_yz, dt_3d ) )
1558       ENDIF
1559
1560!
1561!--    3d-data output (volume data)
[3761]1562       IF ( time_do3d >= dt_do3d  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_do3d )  THEN
[3994]1563          IF ( current_timestep_number > timestep_number_at_prev_calc )                            &
[4039]1564             CALL doq_calculate
[3994]1565
[1]1566          CALL data_output_3d( 0 )
1567          time_do3d = MOD( time_do3d, MAX( dt_do3d, dt_3d ) )
1568       ENDIF
1569
1570!
[1783]1571!--    Masked data output
[410]1572       DO  mid = 1, masks
[3761]1573          IF ( time_domask(mid) >= dt_domask(mid)                                                  &
1574               .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_domask(mid) )  THEN
[3994]1575             IF ( current_timestep_number > timestep_number_at_prev_calc )                         &
[4039]1576                CALL doq_calculate
[3994]1577
[4069]1578             CALL data_output_mask( 0, mid )
[3761]1579             time_domask(mid) = MOD( time_domask(mid), MAX( dt_domask(mid), dt_3d ) )
[410]1580          ENDIF
1581       ENDDO
1582
1583!
1584!--    Output of time-averaged 2d/3d/masked data
[3761]1585       IF ( time_do_av >= dt_data_output_av                                                        &
1586            .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_data_output_av )  THEN
[1]1587          CALL average_3d_data
[3742]1588!
1589!--       Udate thermal comfort indices based on updated averaged input
1590          IF ( biometeorology  .AND.  thermal_comfort )  THEN
1591             CALL bio_calculate_thermal_index_maps ( .TRUE. )
1592          ENDIF
[1]1593          CALL data_output_2d( 'xy', 1 )
1594          CALL data_output_2d( 'xz', 1 )
1595          CALL data_output_2d( 'yz', 1 )
1596          CALL data_output_3d( 1 )
[410]1597          DO  mid = 1, masks
[4069]1598             CALL data_output_mask( 1, mid )
[410]1599          ENDDO
[1]1600          time_do_av = MOD( time_do_av, MAX( dt_data_output_av, dt_3d ) )
1601       ENDIF
[3421]1602!
1603!--    Output of surface data, instantaneous and averaged data
[3648]1604       IF ( surface_output )  THEN
[3761]1605          IF ( time_dosurf >= dt_dosurf  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_dosurf )  THEN
[3648]1606             CALL surface_data_output( 0 )
[3421]1607             time_dosurf = MOD( time_dosurf, MAX( dt_dosurf, dt_3d ) )
1608          ENDIF
[3761]1609          IF ( time_dosurf_av >= dt_dosurf_av  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_dosurf_av )  THEN
[3648]1610             CALL surface_data_output( 1 )
[3421]1611             time_dosurf_av = MOD( time_dosurf_av, MAX( dt_dosurf_av, dt_3d ) )
1612          ENDIF
1613       ENDIF
[1]1614
1615!
1616!--    Output of particle time series
[253]1617       IF ( particle_advection )  THEN
[3761]1618          IF ( time_dopts >= dt_dopts  .OR.                                                        &
1619               ( time_since_reference_point >= particle_advection_start  .AND.                     &
[849]1620                 first_call_lpm ) )  THEN
[4017]1621             CALL lpm_data_output_ptseries
[253]1622             time_dopts = MOD( time_dopts, MAX( dt_dopts, dt_3d ) )
1623          ENDIF
[1]1624       ENDIF
1625
1626!
[3719]1627!--    If required, set the heat flux for the next time step to a random value
[2232]1628       IF ( constant_heatflux  .AND.  random_heatflux )  THEN
[3719]1629          IF ( surf_def_h(0)%ns >= 1 )  THEN
1630             CALL cpu_log( log_point(23), 'disturb_heatflux', 'start' )
1631             CALL disturb_heatflux( surf_def_h(0) )
1632             CALL cpu_log( log_point(23), 'disturb_heatflux', 'stop' )
1633          ENDIF
1634          IF ( surf_lsm_h%ns    >= 1 )  THEN
1635             CALL cpu_log( log_point(23), 'disturb_heatflux', 'start' )
1636             CALL disturb_heatflux( surf_lsm_h    )
1637             CALL cpu_log( log_point(23), 'disturb_heatflux', 'stop' )
1638          ENDIF
1639          IF ( surf_usm_h%ns    >= 1 )  THEN
1640             CALL cpu_log( log_point(23), 'disturb_heatflux', 'start' )
1641             CALL disturb_heatflux( surf_usm_h    )
1642             CALL cpu_log( log_point(23), 'disturb_heatflux', 'stop' )
1643          ENDIF
[2232]1644       ENDIF
[1]1645
1646!
[3684]1647!--    Execute alle other module actions routunes
1648       CALL module_interface_actions( 'after_timestep' )
[2817]1649
1650!
[1918]1651!--    Determine size of next time step. Save timestep dt_3d because it is
1652!--    newly calculated in routine timestep, but required further below for
1653!--    steering the run control output interval
1654       dt_3d_old = dt_3d
1655       CALL timestep
1656
[4444]1657#if defined( __parallel )
[1918]1658!
[1925]1659!--    Synchronize the timestep in case of nested run.
1660       IF ( nested_run )  THEN
1661!
1662!--       Synchronize by unifying the time step.
1663!--       Global minimum of all time-steps is used for all.
1664          CALL pmci_synchronize
1665       ENDIF
[4444]1666#endif
[1925]1667
1668!
[1918]1669!--    Computation and output of run control parameters.
1670!--    This is also done whenever perturbations have been imposed
[3761]1671       IF ( time_run_control >= dt_run_control  .OR.                                               &
1672            timestep_scheme(1:5) /= 'runge'  .OR.  disturbance_created )                           &
[1918]1673       THEN
1674          CALL run_control
1675          IF ( time_run_control >= dt_run_control )  THEN
[3761]1676             time_run_control = MOD( time_run_control, MAX( dt_run_control, dt_3d_old ) )
[1918]1677          ENDIF
1678       ENDIF
1679
1680!
[1402]1681!--    Output elapsed simulated time in form of a progress bar on stdout
1682       IF ( myid == 0 )  CALL output_progress_bar
1683
[1]1684       CALL cpu_log( log_point_s(10), 'timesteps', 'stop' )
1685
[667]1686
[1]1687    ENDDO   ! time loop
[3448]1688
[3761]1689#if defined( _OPENACC )
[3658]1690    CALL exit_surface_arrays
1691#endif
[3634]1692!$ACC END DATA
1693!$ACC END DATA
1694!$ACC END DATA
1695!$ACC END DATA
1696!$ACC END DATA
1697!$ACC END DATA
1698!$ACC END DATA
[4472]1699!$ACC END DATA
[3634]1700
[1402]1701    IF ( myid == 0 )  CALL finish_progress_bar
1702
[3885]1703    CALL location_message( 'atmosphere (and/or ocean) time-stepping', 'finished' )
[1384]1704
[1]1705 END SUBROUTINE time_integration
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.