source: palm/trunk/SOURCE/time_integration.f90 @ 4586

Last change on this file since 4586 was 4581, checked in by suehring, 4 years ago

mesoscale nesting: omit explicit pressure forcing via geostrophic wind components; chemistry: enable profile output of vertical fluxes; urban-surface: bugfix in initialization in case of cyclic_fill

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 71.7 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! ------------------
[4581]22!
23!
[1366]24! Former revisions:
25! -----------------
26! $Id: time_integration.f90 4581 2020-06-29 08:49:58Z gronemeier $
[4581]27! Omit explicit pressure forcing via geostrophic wind components in case of
28! mesoscale nesting.
29!
30! 4578 2020-06-25 15:43:32Z gronemeier
[4578]31! bugfix: removed unused variables
32!
33! 4573 2020-06-24 13:08:47Z oliver.maas
[4573]34! calculate pt(0) incrementally by using dt_3d instead of calculating it absolutely
35! by using time_since_reference_point, because time_since_reference_point is set
36! to zero for initializing_actions = 'cyclic_fill'
[4578]37!
[4573]38! 4565 2020-06-15 08:30:38Z oliver.maas
[4565]39! added new surface temperature forcing method for bc_pt_b = 'dirichlet':
40! surface temperature pt(0) can be linearly increased by pt_surface_heating_rate (in K/h)
[4578]41!
[4565]42! 4564 2020-06-12 14:03:36Z raasch
[4564]43! Vertical nesting method of Huq et al. (2019) removed
[4578]44!
[4564]45! 4521 2020-05-06 11:39:49Z schwenkel
[4521]46! Rename variable
[4578]47!
[4521]48! 4511 2020-04-30 12:20:40Z raasch
[4511]49! chemistry decycling replaced by explicit setting of lateral boundary conditions
[4578]50!
[4511]51! 4508 2020-04-24 13:32:20Z raasch
[4508]52! salsa decycling replaced by explicit setting of lateral boundary conditions
53!
54! 4502 2020-04-17 16:14:16Z schwenkel
[4502]55! Implementation of ice microphysics
56!
57! 4472 2020-03-24 12:21:00Z Giersch
[4472]58! OPENACC COPYIN directive for ddx and ddy added
59!
60! 4466 2020-03-20 16:14:41Z suehring
[4466]61! Add advection fluxes to ACC copyin
62!
63! 4457 2020-03-11 14:20:43Z raasch
[4457]64! use statement for exchange horiz added
[4466]65!
[4457]66! 4444 2020-03-05 15:59:50Z raasch
[4444]67! bugfix: cpp-directives for serial mode added
[4466]68!
[4444]69! 4420 2020-02-24 14:13:56Z maronga
[4420]70! Added output control for wind turbine model
[4466]71!
[4420]72! 4403 2020-02-12 13:08:46Z banzhafs
[4403]73! Allowing both existing and on-demand emission read modes
74!
75! 4360 2020-01-07 11:25:50Z suehring
[4356]76! Bugfix, hour_call_emis uninitialized at first call of time_integration
[4466]77!
[4356]78! 4346 2019-12-18 11:55:56Z motisi
[4346]79! Introduction of wall_flags_total_0, which currently sets bits based on static
80! topography information used in wall_flags_static_0
[4466]81!
[4346]82! 4329 2019-12-10 15:46:36Z motisi
[4329]83! Renamed wall_flags_0 to wall_flags_static_0
[4466]84!
[4329]85! 4281 2019-10-29 15:15:39Z schwenkel
[4281]86! Moved boundary conditions to module interface
[4466]87!
[4281]88! 4276 2019-10-28 16:03:29Z schwenkel
[4276]89! Further modularization of lpm code components
[4466]90!
[4276]91! 4275 2019-10-28 15:34:55Z schwenkel
[4275]92! Move call oft lpm to the end of intermediate timestep loop
[4276]93!
[4275]94! 4268 2019-10-17 11:29:38Z schwenkel
[4268]95! Removing module specific boundary conditions an put them into their modules
[4276]96!
[4268]97! 4227 2019-09-10 18:04:34Z gronemeier
[4227]98! implement new palm_date_time_mod
[4466]99!
[4227]100! 4226 2019-09-10 17:03:24Z suehring
[4226]101! Changes in interface for the offline nesting
[4466]102!
[4226]103! 4182 2019-08-22 15:20:23Z scharf
[4182]104! Corrected "Former revisions" section
[4466]105!
[4182]106! 4170 2019-08-19 17:12:31Z gronemeier
[4170]107! copy diss, diss_p, tdiss_m to GPU
[4466]108!
[4170]109! 4144 2019-08-06 09:11:47Z raasch
[4144]110! relational operators .EQ., .NE., etc. replaced by ==, /=, etc.
[4466]111!
[4144]112! 4126 2019-07-30 11:09:11Z gronemeier
[4126]113! renamed routine to calculate uv exposure
[4466]114!
[4126]115! 4111 2019-07-22 18:16:57Z suehring
[4111]116! advc_flags_1 / advc_flags_2 renamed to advc_flags_m / advc_flags_s
[4466]117!
[4111]118! 4069 2019-07-01 14:05:51Z Giersch
[4466]119! Masked output running index mid has been introduced as a local variable to
[4069]120! avoid runtime error (Loop variable has been modified) in time_integration
[4466]121!
[4069]122! 4064 2019-07-01 05:33:33Z gronemeier
[4064]123! Moved call to radiation module out of intermediate time loop
[4466]124!
[4064]125! 4048 2019-06-21 21:00:21Z knoop
[4048]126! Moved production_e_init call into turbulence_closure_mod
[4466]127!
[4048]128! 4047 2019-06-21 18:58:09Z knoop
[4047]129! Added remainings of swap_timelevel upon its dissolution
[4466]130!
[4047]131! 4043 2019-06-18 16:59:00Z schwenkel
[4043]132! Further LPM modularization
133!
134! 4039 2019-06-18 10:32:41Z suehring
[4039]135! Rename subroutines in module for diagnostic quantities
[4466]136!
[4039]137! 4029 2019-06-14 14:04:35Z raasch
[4029]138! exchange of ghost points and boundary conditions separated for chemical species and SALSA module,
139! bugfix: decycling of chemistry species after nesting data transfer
[4466]140!
[4029]141! 4022 2019-06-12 11:52:39Z suehring
[4022]142! Call synthetic turbulence generator at last RK3 substep right after boundary
[4466]143! conditions are updated in offline nesting in order to assure that
144! perturbations are always imposed
145!
[4022]146! 4017 2019-06-06 12:16:46Z schwenkel
[4010]147! Mass (volume) flux correction included to ensure global mass conservation for child domains.
[4466]148!
[4010]149! 3994 2019-05-22 18:08:09Z suehring
[3994]150! output of turbulence intensity added
[4466]151!
[3994]152! 3988 2019-05-22 11:32:37Z kanani
[3988]153! Implement steerable output interval for virtual measurements
[4466]154!
[3988]155! 3968 2019-05-13 11:04:01Z suehring
[3968]156! replace nspec_out with n_matched_vars
[4466]157!
[3968]158! 3929 2019-04-24 12:52:08Z banzhafs
[3929]159! Reverse changes back from revision 3878: use chem_boundary_conds instead of
160! chem_boundary_conds_decycle
[4466]161!
162!
[3929]163! 3885 2019-04-11 11:29:34Z kanani
[4466]164! Changes related to global restructuring of location messages and introduction
[3885]165! of additional debug messages
[3929]166!
[3885]167! 3879 2019-04-08 20:25:23Z knoop
[3875]168! Moved wtm_forces to module_interface_actions
[4466]169!
[3875]170! 3872 2019-04-08 15:03:06Z knoop
[3864]171! Modifications made for salsa:
172! - Call salsa_emission_update at each time step but do the checks within
173!   salsa_emission_update (i.e. skip_time_do_salsa >= time_since_reference_point
174!   and next_aero_emission_update <= time_since_reference_point ).
[4466]175! - Renamed nbins --> nbins_aerosol, ncc_tot --> ncomponents_mass and
[3864]176!   ngast --> ngases_salsa and loop indices b, c and sg to ib, ic and ig
177! - Apply nesting for salsa variables
178! - Removed cpu_log calls speciffic for salsa.
[4466]179!
[3864]180! 3833 2019-03-28 15:04:04Z forkel
[3879]181! added USE chem_gasphase_mod, replaced nspec by nspec since fixed compounds are not integrated
[4466]182!
[3833]183! 3820 2019-03-27 11:53:41Z forkel
[3820]184! renamed do_emiss to emissions_anthropogenic (ecc)
[4466]185!
186!
[3820]187! 3774 2019-03-04 10:52:49Z moh.hefny
[3774]188! rephrase if statement to avoid unallocated array in case of
189! nesting_offline is false (crashing during debug mode)
190!
191! 3761 2019-02-25 15:31:42Z raasch $
[3761]192! module section re-formatted and openacc required variables moved to separate section,
193! re-formatting to 100 char line width
[4466]194!
[3761]195! 3745 2019-02-15 18:57:56Z suehring
[3745]196! Call indoor model after first timestep
[4466]197!
[3745]198! 3744 2019-02-15 18:38:58Z suehring
[3742]199! - Moved call of bio_calculate_thermal_index_maps from biometeorology module to
200! time_integration to make sure averaged input is updated before calculating.
[4466]201!
[3742]202! 3739 2019-02-13 08:05:17Z dom_dwd_user
[3739]203! Removed everything related to "time_bio_results" as this is never used.
[4466]204!
[3739]205! 3724 2019-02-06 16:28:23Z kanani
[4466]206! Correct double-used log_point_s unit
207!
[3724]208! 3719 2019-02-06 13:10:18Z kanani
[3719]209! - removed wind_turbine cpu measurement, since same time is measured inside
210!   wtm_forces subroutine as special measures
211! - moved the numerous vnest cpulog to special measures
212! - extended radiation cpulog over entire radiation part,
213!   moved radiation_interactions cpulog to special measures
214! - moved some cpu_log calls to this routine for better overview
[4466]215!
[3719]216! 3705 2019-01-29 19:56:39Z suehring
[3705]217! Data output for virtual measurements added
[4466]218!
[3705]219! 3704 2019-01-29 19:51:41Z suehring
[3648]220! Rename subroutines for surface-data output
[4466]221!
[3648]222! 3647 2019-01-02 14:10:44Z kanani
[3647]223! Bugfix: add time_since_reference_point to IF clause for data_output calls
224! (otherwise skip_time_* values don't come into affect with dt_do* = 0.0).
225! Clean up indoor_model and biometeorology model call.
[3569]226!
[4182]227! Revision 1.1  1997/08/11 06:19:04  raasch
228! Initial revision
229!
230!
[1]231! Description:
232! ------------
[1682]233!> Integration in time of the model equations, statistical analysis and graphic
234!> output
[1]235!------------------------------------------------------------------------------!
[1682]236 SUBROUTINE time_integration
[1]237
[4466]238
[3761]239    USE advec_ws,                                                                                  &
[1320]240        ONLY:  ws_statistics
241
[3761]242    USE arrays_3d,                                                                                 &
[4508]243        ONLY:  diss, diss_p, dzu, e_p, nc_p, ni_p, nr_p, prho, pt, pt_p, pt_init, q, qc_p, qr_p,   &
244               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]245
[4444]246#if defined( __parallel )  &&  ! defined( _OPENACC )
247    USE arrays_3d,                                                                                 &
[4508]248        ONLY:  e, nc, ni, nr, qc, qi, qr, s, w
[4444]249#endif
250
[3761]251    USE biometeorology_mod,                                                                        &
[4126]252        ONLY:  bio_calculate_thermal_index_maps, thermal_comfort, bio_calculate_uv_exposure,       &
253               uv_exposure
[3448]254
[3761]255    USE bulk_cloud_model_mod,                                                                      &
256        ONLY: bulk_cloud_model, calc_liquid_water_content, collision_turbulence,                   &
[4521]257              microphysics_ice_phase, microphysics_morrison, microphysics_seifert
[3294]258
[3761]259    USE calc_mean_profile_mod,                                                                     &
[1320]260        ONLY:  calc_mean_profile
261
[3761]262    USE chem_emissions_mod,                                                                        &
[4403]263        ONLY:  chem_emissions_setup, chem_emissions_update_on_demand
[2696]264
[3833]265    USE chem_gasphase_mod,                                                                         &
[3929]266        ONLY:  nvar
[3833]267
[3761]268    USE chem_modules,                                                                              &
[4511]269        ONLY:  bc_cs_t_val, chem_species, communicator_chem, emissions_anthropogenic,              &
270               emiss_read_legacy_mode, n_matched_vars
[2696]271
[3761]272    USE control_parameters,                                                                        &
273        ONLY:  advected_distance_x, advected_distance_y, air_chemistry, average_count_3d,          &
274               averaging_interval, averaging_interval_pr, bc_lr_cyc, bc_ns_cyc, bc_pt_t_val,       &
275               bc_q_t_val, biometeorology, call_psolver_at_all_substeps,  child_domain,            &
[4276]276               constant_flux_layer, constant_heatflux, create_disturbances,        &
[3761]277               dopr_n, constant_diffusion, coupling_mode, coupling_start_time,                     &
278               current_timestep_number, disturbance_created, disturbance_energy_limit, dist_range, &
279               do_sum, dt_3d, dt_averaging_input, dt_averaging_input_pr, dt_coupling,              &
280               dt_data_output_av, dt_disturb, dt_do2d_xy, dt_do2d_xz, dt_do2d_yz, dt_do3d,         &
[4017]281               dt_domask,dt_dopts, dt_dopr, dt_dopr_listing, dt_dots, dt_run_control,              &
[3761]282               end_time, first_call_lpm, first_call_mas, galilei_transformation, humidity,         &
283               indoor_model, intermediate_timestep_count, intermediate_timestep_count_max,         &
284               land_surface, large_scale_forcing, loop_optimization, lsf_surf, lsf_vert, masks,    &
[4069]285               multi_agent_system_end, multi_agent_system_start, nesting_offline, neutral,         &
[3761]286               nr_timesteps_this_run, nudging, ocean_mode, passive_scalar, pt_reference,           &
[4578]287               pt_slope_offset, pt_surface_heating_rate,                                           &
[4565]288               random_heatflux, rans_tke_e, run_coupled, salsa,                                    &
[3761]289               simulated_time, simulated_time_chr, skip_time_do2d_xy, skip_time_do2d_xz,           &
290               skip_time_do2d_yz, skip_time_do3d, skip_time_domask, skip_time_dopr,                &
291               skip_time_data_output_av, sloping_surface, stop_dt, surface_output,                 &
292               terminate_coupled, terminate_run, timestep_scheme, time_coupling, time_do2d_xy,     &
293               time_do2d_xz, time_do2d_yz, time_do3d, time_domask, time_dopr, time_dopr_av,        &
294               time_dopr_listing, time_dopts, time_dosp, time_dosp_av, time_dots, time_do_av,      &
[4017]295               time_do_sla, time_disturb, time_run_control, time_since_reference_point,            &
[4508]296               timestep_count, turbulent_inflow, turbulent_outflow, urban_surface,                 &
[3761]297               use_initial_profile_as_reference, use_single_reference_value, u_gtrans, v_gtrans,   &
[4508]298               virtual_flight, virtual_measurement, ws_scheme_mom, ws_scheme_sca
[1320]299
[4444]300#if defined( __parallel )
301    USE control_parameters,                                                                        &
302        ONLY:  rans_mode
303#endif
304
[3761]305    USE cpulog,                                                                                    &
[1320]306        ONLY:  cpu_log, log_point, log_point_s
307
[3994]308    USE diagnostic_output_quantities_mod,                                                          &
[4039]309        ONLY:  doq_calculate,                                                                      &
[3994]310               timestep_number_at_prev_calc
311
[4457]312    USE exchange_horiz_mod,                                                                        &
313        ONLY:  exchange_horiz
314
[3761]315    USE flight_mod,                                                                                &
[1957]316        ONLY:  flight_measurement
317
[4472]318    USE grid_variables,                                                                            &
319        ONLY:  ddx, ddy
320
[3761]321    USE indices,                                                                                   &
322        ONLY:  nbgp, nx, nxl, nxlg, nxr, nxrg, nzb, nzt
[1320]323
[3761]324    USE indoor_model_mod,                                                                          &
325        ONLY:  dt_indoor, im_main_heatcool, time_indoor
[3469]326
[1918]327    USE interfaces
328
[1320]329    USE kinds
330
[3761]331    USE land_surface_model_mod,                                                                    &
332        ONLY:  lsm_boundary_condition, lsm_energy_balance, lsm_soil_model, skip_time_do_lsm
[1496]333
[4017]334    USE lagrangian_particle_model_mod,                                                             &
[4276]335        ONLY:  lpm_data_output_ptseries
[3761]336
337    USE lsf_nudging_mod,                                                                           &
[3347]338        ONLY:  calc_tnudge, ls_forcing_surf, ls_forcing_vert, nudge_ref
[1320]339
[3761]340    USE module_interface,                                                                          &
[4268]341        ONLY:  module_interface_actions, module_interface_swap_timelevel,                          &
342               module_interface_boundary_conditions
[3684]343
[3761]344    USE multi_agent_system_mod,                                                                    &
[3198]345        ONLY:  agents_active, multi_agent_system
[3448]346
[3761]347    USE nesting_offl_mod,                                                                          &
[4226]348        ONLY:  nesting_offl_bc,                                                                    &
349               nesting_offl_input,                                                                 &
350               nesting_offl_interpolation_factor,                                                  &
351               nesting_offl_mass_conservation
[3864]352
[3761]353    USE netcdf_data_input_mod,                                                                     &
[4226]354        ONLY:  chem_emis, chem_emis_att
[3298]355
[3761]356    USE ocean_mod,                                                                                 &
[3294]357        ONLY:  prho_reference
358
[4227]359    USE palm_date_time_mod,                                                                        &
360        ONLY:  get_date_time
361
[3761]362    USE particle_attributes,                                                                       &
363        ONLY:  particle_advection, particle_advection_start, use_sgs_for_particles, wang_kernel
[1320]364
[1]365    USE pegrid
366
[4444]367#if defined( __parallel )
[3761]368    USE pmc_interface,                                                                             &
[4010]369        ONLY:  nested_run, nesting_mode, pmci_boundary_conds, pmci_datatrans, pmci_synchronize,    &
[4047]370        pmci_ensure_nest_mass_conservation, pmci_ensure_nest_mass_conservation_vertical,           &
371        pmci_set_swaplevel
[4444]372#endif
[1762]373
[3761]374    USE progress_bar,                                                                              &
[1402]375        ONLY:  finish_progress_bar, output_progress_bar
376
[3761]377    USE prognostic_equations_mod,                                                                  &
[2118]378        ONLY:  prognostic_equations_cache, prognostic_equations_vector
[1320]379
[3761]380    USE radiation_model_mod,                                                                       &
381        ONLY: dt_radiation, force_radiation_call, radiation, radiation_control,                    &
382              radiation_interaction, radiation_interactions, skip_time_do_radiation, time_radiation
[3864]383
[3761]384    USE salsa_mod,                                                                                 &
[3864]385        ONLY: aerosol_number, aerosol_mass, bc_am_t_val, bc_an_t_val, bc_gt_t_val,                 &
[4508]386              communicator_salsa, nbins_aerosol, ncomponents_mass, ngases_salsa,                   &
387              salsa_boundary_conditions, salsa_emission_update, salsa_gas, salsa_gases_from_chem,  &
388              skip_time_do_salsa
[1496]389
[3761]390    USE spectra_mod,                                                                               &
391        ONLY: average_count_sp, averaging_interval_sp, calc_spectra, dt_dosp, skip_time_dosp
[1786]392
[3761]393    USE statistics,                                                                                &
394        ONLY:  flow_statistics_called, hom, pr_palm, sums_ls_l
[1320]395
[3761]396
397    USE surface_layer_fluxes_mod,                                                                  &
[1691]398        ONLY:  surface_layer_fluxes
399
[3761]400    USE surface_data_output_mod,                                                                   &
401        ONLY:  average_count_surf, averaging_interval_surf, dt_dosurf, dt_dosurf_av,               &
402               surface_data_output, surface_data_output_averaging, skip_time_dosurf,               &
[3648]403               skip_time_dosurf_av, time_dosurf, time_dosurf_av
[2232]404
[3761]405    USE surface_mod,                                                                               &
406        ONLY:  surf_def_h, surf_lsm_h, surf_usm_h
407
408    USE synthetic_turbulence_generator_mod,                                                        &
409        ONLY:  dt_stg_call, dt_stg_adjust, parametrize_inflow_turbulence, stg_adjust, stg_main,    &
410               time_stg_adjust, time_stg_call, use_syn_turb_gen
411
412    USE turbulence_closure_mod,                                                                    &
[4048]413        ONLY:  tcm_diffusivities
[2696]414
[3761]415    USE urban_surface_mod,                                                                         &
416        ONLY:  usm_boundary_condition, usm_material_heat_model, usm_material_model,                &
[3597]417               usm_surface_energy_balance, usm_green_heat_model
[2007]418
[3761]419    USE virtual_measurement_mod,                                                                   &
[3988]420        ONLY:  dt_virtual_measurement,                                                             &
421               time_virtual_measurement,                                                           &
422               vm_data_output,                                                                     &
423               vm_sampling,                                                                        &
424               vm_time_start
[2259]425
[4466]426
[4420]427    USE wind_turbine_model_mod,                                                                    &
428        ONLY:  dt_data_output_wtm, time_wtm, wind_turbine, wtm_data_output
[1914]429
[3761]430#if defined( _OPENACC )
[4444]431    USE arrays_3d,                                                                                 &
[4466]432        ONLY:  d, dd2zu, ddzu, ddzw,                                                               &
433               diss_l_u,                                                                           &
434               diss_l_v,                                                                           &
435               diss_l_w,                                                                           &
436               diss_s_u,                                                                           &
437               diss_s_v,                                                                           &
438               diss_s_w,                                                                           &
439               drho_air, drho_air_zw, dzw, e,                                                      &
440               flux_l_u,                                                                           &
441               flux_l_v,                                                                           &
442               flux_l_w,                                                                           &
443               flux_s_u,                                                                           &
444               flux_s_v,                                                                           &
445               flux_s_w,                                                                           &
446               heatflux_output_conversion,                                                         &
[4508]447               kh, km, momentumflux_output_conversion, nc, ni, nr, p, ptdf_x, ptdf_y, qc, qi, qr, rdf,     &
[4444]448               rdf_sc, rho_air, rho_air_zw, s, tdiss_m, te_m, tpt_m, tu_m, tv_m, tw_m, ug, u_init, &
[4508]449               u_stokes_zu, vg, v_init, v_stokes_zu, w, zu
[2365]450
[3761]451    USE control_parameters,                                                                        &
452        ONLY:  tsc
453
454    USE indices,                                                                                   &
[4346]455        ONLY:  advc_flags_m, advc_flags_s, nyn, nyng, nys, nysg, nz, nzb_max, wall_flags_total_0
[3761]456
457    USE statistics,                                                                                &
458        ONLY:  rmask, statistic_regions, sums_l, sums_l_l, sums_us2_ws_l,                          &
459               sums_wsus_ws_l, sums_vs2_ws_l, sums_wsvs_ws_l, sums_ws2_ws_l, sums_wspts_ws_l,      &
460               sums_wsqs_ws_l, sums_wssas_ws_l, sums_wsqcs_ws_l, sums_wsqrs_ws_l, sums_wsncs_ws_l, &
[4508]461               sums_wsnrs_ws_l, sums_wsss_ws_l, weight_substep, sums_salsa_ws_l, sums_wsqis_ws_l,  &
462               sums_wsnis_ws_l
[3761]463
464    USE surface_mod,                                                                               &
465        ONLY:  bc_h, enter_surface_arrays, exit_surface_arrays
466#endif
467
468
[1]469    IMPLICIT NONE
470
[3298]471    CHARACTER (LEN=9) ::  time_to_string   !<
[3864]472
[4356]473    INTEGER(iwp) ::  hour                !< hour of current time
474    INTEGER(iwp) ::  hour_call_emis = -1 !< last hour where emission was called
475    INTEGER(iwp) ::  ib                  !< index for aerosol size bins
476    INTEGER(iwp) ::  ic                  !< index for aerosol mass bins
477    INTEGER(iwp) ::  icc                 !< additional index for aerosol mass bins
478    INTEGER(iwp) ::  ig                  !< index for salsa gases
[4444]479    INTEGER(iwp) ::  mid                 !< masked output running index
[4356]480    INTEGER(iwp) ::  n                   !< loop counter for chemistry species
[3014]481
[1918]482    REAL(wp) ::  dt_3d_old  !< temporary storage of timestep to be used for
483                            !< steering of run control output interval
[3241]484    REAL(wp) ::  time_since_reference_point_save  !< original value of
485                                                  !< time_since_reference_point
486
[3634]487
[3761]488!
489!-- Copy data from arrays_3d
[4466]490!$ACC DATA &
[3634]491!$ACC COPY(d(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl:nxr)) &
[4170]492!$ACC COPY(diss(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
[3634]493!$ACC COPY(e(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
494!$ACC COPY(u(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
495!$ACC COPY(v(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
496!$ACC COPY(w(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
497!$ACC COPY(kh(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
498!$ACC COPY(km(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
499!$ACC COPY(p(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
500!$ACC COPY(pt(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg))
501
502!$ACC DATA &
[4466]503!$ACC COPYIN(diss_l_u(0:nz+1,nys:nyn,0), flux_l_u(0:nz+1,nys:nyn,0)) &
504!$ACC COPYIN(diss_l_v(0:nz+1,nys:nyn,0), flux_l_v(0:nz+1,nys:nyn,0)) &
505!$ACC COPYIN(diss_l_w(0:nz+1,nys:nyn,0), flux_l_w(0:nz+1,nys:nyn,0)) &
506!$ACC COPYIN(diss_s_u(0:nz+1,0), flux_s_u(0:nz+1,0)) &
507!$ACC COPYIN(diss_s_v(0:nz+1,0), flux_s_v(0:nz+1,0)) &
508!$ACC COPYIN(diss_s_w(0:nz+1,0), flux_s_w(0:nz+1,0)) &
[4170]509!$ACC COPY(diss_p(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
[3634]510!$ACC COPY(e_p(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
511!$ACC COPY(u_p(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
512!$ACC COPY(v_p(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
513!$ACC COPY(w_p(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
514!$ACC COPY(pt_p(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
515!$ACC COPY(tend(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
[4170]516!$ACC COPY(tdiss_m(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
[3634]517!$ACC COPY(te_m(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
518!$ACC COPY(tu_m(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
519!$ACC COPY(tv_m(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
520!$ACC COPY(tw_m(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
521!$ACC COPY(tpt_m(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg))
522
523!$ACC DATA &
524!$ACC COPYIN(rho_air(nzb:nzt+1), drho_air(nzb:nzt+1)) &
525!$ACC COPYIN(rho_air_zw(nzb:nzt+1), drho_air_zw(nzb:nzt+1)) &
526!$ACC COPYIN(zu(nzb:nzt+1)) &
527!$ACC COPYIN(dzu(1:nzt+1), dzw(1:nzt+1)) &
528!$ACC COPYIN(ddzu(1:nzt+1), dd2zu(1:nzt)) &
529!$ACC COPYIN(ddzw(1:nzt+1)) &
[3658]530!$ACC COPYIN(heatflux_output_conversion(nzb:nzt+1)) &
531!$ACC COPYIN(momentumflux_output_conversion(nzb:nzt+1)) &
[3634]532!$ACC COPYIN(rdf(nzb+1:nzt), rdf_sc(nzb+1:nzt)) &
533!$ACC COPYIN(ptdf_x(nxlg:nxrg), ptdf_y(nysg:nyng)) &
534!$ACC COPYIN(ref_state(0:nz+1)) &
535!$ACC COPYIN(u_init(0:nz+1), v_init(0:nz+1)) &
536!$ACC COPYIN(u_stokes_zu(nzb:nzt+1), v_stokes_zu(nzb:nzt+1)) &
537!$ACC COPYIN(pt_init(0:nz+1)) &
538!$ACC COPYIN(ug(0:nz+1), vg(0:nz+1))
539
[3761]540!
541!-- Copy data from control_parameters
[3634]542!$ACC DATA &
543!$ACC COPYIN(tsc(1:5))
544
[3761]545!
[4472]546!-- Copy data from grid_variables
547!$ACC DATA &
548!$ACC COPYIN(ddx, ddy)
549
550!
[3761]551!-- Copy data from indices
[3634]552!$ACC DATA &
[4111]553!$ACC COPYIN(advc_flags_m(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
554!$ACC COPYIN(advc_flags_s(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
[4346]555!$ACC COPYIN(wall_flags_total_0(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg))
[3634]556
[3761]557!
558!-- Copy data from surface_mod
[3634]559!$ACC DATA &
560!$ACC COPYIN(bc_h(0:1)) &
561!$ACC COPYIN(bc_h(0)%i(1:bc_h(0)%ns)) &
562!$ACC COPYIN(bc_h(0)%j(1:bc_h(0)%ns)) &
563!$ACC COPYIN(bc_h(0)%k(1:bc_h(0)%ns)) &
564!$ACC COPYIN(bc_h(1)%i(1:bc_h(1)%ns)) &
565!$ACC COPYIN(bc_h(1)%j(1:bc_h(1)%ns)) &
566!$ACC COPYIN(bc_h(1)%k(1:bc_h(1)%ns))
567
[3761]568!
569!-- Copy data from statistics
[3634]570!$ACC DATA &
[3658]571!$ACC COPYIN(hom(0:nz+1,1:2,1:4,0)) &
[3634]572!$ACC COPYIN(rmask(nysg:nyng,nxlg:nxrg,0:statistic_regions)) &
573!$ACC COPYIN(weight_substep(1:intermediate_timestep_count_max)) &
[3658]574!$ACC COPY(sums_l(nzb:nzt+1,1:pr_palm,0)) &
[3634]575!$ACC COPY(sums_l_l(nzb:nzt+1,0:statistic_regions,0)) &
576!$ACC COPY(sums_us2_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
577!$ACC COPY(sums_wsus_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
578!$ACC COPY(sums_vs2_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
579!$ACC COPY(sums_wsvs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
580!$ACC COPY(sums_ws2_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
581!$ACC COPY(sums_wspts_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
582!$ACC COPY(sums_wssas_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
583!$ACC COPY(sums_wsqs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
584!$ACC COPY(sums_wsqcs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
[4502]585!$ACC COPY(sums_wsqis_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
[3634]586!$ACC COPY(sums_wsqrs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
587!$ACC COPY(sums_wsncs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
[4502]588!$ACC COPY(sums_wsnis_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
[3634]589!$ACC COPY(sums_wsnrs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
590!$ACC COPY(sums_wsss_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
591!$ACC COPY(sums_salsa_ws_l(nzb:nzt+1,0))
592
[4472]593!
594!-- Next statement is to avoid compiler warnings about unused variables. Please
595!-- remove in case that you are using them. ddx and ddy need to be defined in
596!-- time_integration because of ACC COPYIN directive.
597    ddx = ddx
598    ddy = ddy
599
[3761]600#if defined( _OPENACC )
[3658]601    CALL enter_surface_arrays
602#endif
603
[1]604!
[1918]605!-- At beginning determine the first time step
606    CALL timestep
[4444]607
608#if defined( __parallel )
[1764]609!
610!-- Synchronize the timestep in case of nested run.
611    IF ( nested_run )  THEN
[1878]612!
613!--    Synchronization by unifying the time step.
614!--    Global minimum of all time-steps is used for all.
615       CALL pmci_synchronize
[1764]616    ENDIF
[4444]617#endif
[1764]618
[1918]619!
620!-- Determine and print out the run control quantities before the first time
621!-- step of this run. For the initial run, some statistics (e.g. divergence)
[3004]622!-- need to be determined first --> CALL flow_statistics at the beginning of
623!-- run_control
[1]624    CALL run_control
[108]625!
[4466]626!-- Data exchange between coupled models in case that a call has been omitted
[108]627!-- at the end of the previous run of a job chain.
[4564]628    IF ( coupling_mode /= 'uncoupled'  .AND.  run_coupled )  THEN
[108]629!
[4466]630!--    In case of model termination initiated by the local model the coupler
631!--    must not be called because this would again cause an MPI hang.
[1918]632       DO WHILE ( time_coupling >= dt_coupling  .AND.  terminate_coupled == 0 )
[108]633          CALL surface_coupler
634          time_coupling = time_coupling - dt_coupling
635       ENDDO
[3761]636       IF (time_coupling == 0.0_wp  .AND.  time_since_reference_point < dt_coupling )  THEN
[348]637          time_coupling = time_since_reference_point
638       ENDIF
[108]639    ENDIF
640
[3885]641    CALL location_message( 'atmosphere (and/or ocean) time-stepping', 'start' )
[3761]642
[1]643!
644!-- Start of the time loop
[3761]645    DO  WHILE ( simulated_time < end_time  .AND.  .NOT. stop_dt  .AND. .NOT. terminate_run )
[1]646
647       CALL cpu_log( log_point_s(10), 'timesteps', 'start' )
[4444]648
[1]649!
[4466]650!--    Determine ug, vg and w_subs in dependence on data from external file
[1241]651!--    LSF_DATA
[1365]652       IF ( large_scale_forcing .AND. lsf_vert )  THEN
[1241]653           CALL ls_forcing_vert ( simulated_time )
[1365]654           sums_ls_l = 0.0_wp
[1241]655       ENDIF
656
657!
[4466]658!--    Set pt_init and q_init to the current profiles taken from
659!--    NUDGING_DATA
[1380]660       IF ( nudging )  THEN
661           CALL nudge_ref ( simulated_time )
662!
663!--        Store temperature gradient at the top boundary for possible Neumann
664!--        boundary condition
665           bc_pt_t_val = ( pt_init(nzt+1) - pt_init(nzt) ) / dzu(nzt+1)
666           bc_q_t_val  = ( q_init(nzt+1) - q_init(nzt) ) / dzu(nzt+1)
[3298]667           IF ( air_chemistry )  THEN
[4511]668              DO  n = 1, nvar
669                 bc_cs_t_val = (  chem_species(n)%conc_pr_init(nzt+1)                              &
670                                - chem_species(n)%conc_pr_init(nzt) )                              &
[3298]671                               / dzu(nzt+1)
672              ENDDO
673           ENDIF
[3864]674           IF ( salsa  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_do_salsa )  THEN
675              DO  ib = 1, nbins_aerosol
676                 bc_an_t_val = ( aerosol_number(ib)%init(nzt+1) - aerosol_number(ib)%init(nzt) ) / &
677                               dzu(nzt+1)
678                 DO  ic = 1, ncomponents_mass
679                    icc = ( ic - 1 ) * nbins_aerosol + ib
680                    bc_am_t_val = ( aerosol_mass(icc)%init(nzt+1) - aerosol_mass(icc)%init(nzt) ) /&
681                                  dzu(nzt+1)
682                 ENDDO
683              ENDDO
684              IF ( .NOT. salsa_gases_from_chem )  THEN
685                 DO  ig = 1, ngases_salsa
686                    bc_gt_t_val = ( salsa_gas(ig)%init(nzt+1) - salsa_gas(ig)%init(nzt) ) /        &
687                                  dzu(nzt+1)
688                 ENDDO
689              ENDIF
690           ENDIF
[1380]691       ENDIF
[2696]692!
[4466]693!--    Input of boundary data.
[4226]694       IF ( nesting_offline )  CALL nesting_offl_input
[1380]695!
[4276]696!--    Execute all other module actions routines
[3684]697       CALL module_interface_actions( 'before_timestep' )
[4466]698
[4508]699!
[1]700!--    Start of intermediate step loop
701       intermediate_timestep_count = 0
[3761]702       DO  WHILE ( intermediate_timestep_count < intermediate_timestep_count_max )
[1]703
704          intermediate_timestep_count = intermediate_timestep_count + 1
705
706!
707!--       Set the steering factors for the prognostic equations which depend
708!--       on the timestep scheme
709          CALL timestep_scheme_steering
710
711!
[1128]712!--       Calculate those variables needed in the tendency terms which need
713!--       global communication
[3761]714          IF ( .NOT. use_single_reference_value  .AND.  .NOT. use_initial_profile_as_reference )   &
715          THEN
[1179]716!
717!--          Horizontally averaged profiles to be used as reference state in
718!--          buoyancy terms (WARNING: only the respective last call of
719!--          calc_mean_profile defines the reference state!)
[1365]720             IF ( .NOT. neutral )  THEN
721                CALL calc_mean_profile( pt, 4 )
722                ref_state(:)  = hom(:,1,4,0) ! this is used in the buoyancy term
723             ENDIF
[3294]724             IF ( ocean_mode )  THEN
[2031]725                CALL calc_mean_profile( rho_ocean, 64 )
[1365]726                ref_state(:)  = hom(:,1,64,0)
727             ENDIF
728             IF ( humidity )  THEN
729                CALL calc_mean_profile( vpt, 44 )
730                ref_state(:)  = hom(:,1,44,0)
731             ENDIF
[2617]732!
733!--          Assure that ref_state does not become zero at any level
[4466]734!--          ( might be the case if a vertical level is completely occupied
[2617]735!--            with topography ).
[3761]736             ref_state = MERGE( MAXVAL(ref_state), ref_state, ref_state == 0.0_wp )
[1179]737          ENDIF
738
[3761]739          IF ( ( ws_scheme_mom .OR. ws_scheme_sca )  .AND.  intermediate_timestep_count == 1 )     &
740          THEN
741             CALL ws_statistics
742          ENDIF
[1365]743!
744!--       In case of nudging calculate current nudging time scale and horizontal
[1380]745!--       means of u, v, pt and q
[1365]746          IF ( nudging )  THEN
747             CALL calc_tnudge( simulated_time )
748             CALL calc_mean_profile( u, 1 )
749             CALL calc_mean_profile( v, 2 )
750             CALL calc_mean_profile( pt, 4 )
751             CALL calc_mean_profile( q, 41 )
752          ENDIF
[1128]753!
[3876]754!--       Execute all other module actions routunes
755          CALL module_interface_actions( 'before_prognostic_equations' )
756!
[1]757!--       Solve the prognostic equations. A fast cache optimized version with
758!--       only one single loop is used in case of Piascek-Williams advection
759!--       scheme. NEC vector machines use a different version, because
760!--       in the other versions a good vectorization is prohibited due to
761!--       inlining problems.
[1019]762          IF ( loop_optimization == 'cache' )  THEN
763             CALL prognostic_equations_cache
764          ELSEIF ( loop_optimization == 'vector' )  THEN
[63]765             CALL prognostic_equations_vector
[1]766          ENDIF
[4508]767
[1]768!
[3159]769!--       Movement of agents in multi agent system
[3761]770          IF ( agents_active  .AND.  time_since_reference_point >= multi_agent_system_start  .AND. &
771               time_since_reference_point <= multi_agent_system_end  .AND.                         &
772               intermediate_timestep_count == 1 )                                                  &
773          THEN
[3159]774             CALL multi_agent_system
775             first_call_mas = .FALSE.
776          ENDIF
777
778!
[1]779!--       Exchange of ghost points (lateral boundary conditions)
[2118]780          CALL cpu_log( log_point(26), 'exchange-horiz-progn', 'start' )
[1113]781
[2118]782          CALL exchange_horiz( u_p, nbgp )
783          CALL exchange_horiz( v_p, nbgp )
784          CALL exchange_horiz( w_p, nbgp )
785          CALL exchange_horiz( pt_p, nbgp )
786          IF ( .NOT. constant_diffusion )  CALL exchange_horiz( e_p, nbgp )
[3761]787          IF ( rans_tke_e  .OR.  wang_kernel  .OR.  collision_turbulence                           &
[2696]788               .OR.  use_sgs_for_particles )  THEN
789             IF ( rans_tke_e )  THEN
790                CALL exchange_horiz( diss_p, nbgp )
791             ELSE
792                CALL exchange_horiz( diss, nbgp )
793             ENDIF
794          ENDIF
[3294]795          IF ( ocean_mode )  THEN
[2118]796             CALL exchange_horiz( sa_p, nbgp )
797             CALL exchange_horiz( rho_ocean, nbgp )
798             CALL exchange_horiz( prho, nbgp )
799          ENDIF
800          IF ( humidity )  THEN
801             CALL exchange_horiz( q_p, nbgp )
[3274]802             IF ( bulk_cloud_model .AND. microphysics_morrison )  THEN
[2292]803                CALL exchange_horiz( qc_p, nbgp )
804                CALL exchange_horiz( nc_p, nbgp )
805             ENDIF
[3274]806             IF ( bulk_cloud_model .AND. microphysics_seifert )  THEN
[2118]807                CALL exchange_horiz( qr_p, nbgp )
808                CALL exchange_horiz( nr_p, nbgp )
[1053]809             ENDIF
[4521]810             IF ( bulk_cloud_model .AND. microphysics_ice_phase )  THEN
[4502]811                CALL exchange_horiz( qi_p, nbgp )
812                CALL exchange_horiz( ni_p, nbgp )
813             ENDIF
[2118]814          ENDIF
[2696]815          IF ( passive_scalar )  CALL exchange_horiz( s_p, nbgp )
[3929]816          IF ( air_chemistry )  THEN
[4511]817             DO  n = 1, nvar
818                CALL exchange_horiz( chem_species(n)%conc_p, nbgp,                                 &
819                                     alternative_communicator = communicator_chem )
[4029]820             ENDDO
821          ENDIF
822
823          IF ( salsa  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_do_salsa )  THEN
824             DO  ib = 1, nbins_aerosol
[4508]825                CALL exchange_horiz( aerosol_number(ib)%conc_p, nbgp,                              &
826                                     alternative_communicator = communicator_salsa )
[4029]827                DO  ic = 1, ncomponents_mass
828                   icc = ( ic - 1 ) * nbins_aerosol + ib
[4508]829                   CALL exchange_horiz( aerosol_mass(icc)%conc_p, nbgp,                            &
830                                        alternative_communicator = communicator_salsa )
[4029]831                ENDDO
832             ENDDO
833             IF ( .NOT. salsa_gases_from_chem )  THEN
834                DO  ig = 1, ngases_salsa
[4508]835                   CALL exchange_horiz( salsa_gas(ig)%conc_p, nbgp,                                &
836                                        alternative_communicator = communicator_salsa )
[4029]837                ENDDO
838             ENDIF
839          ENDIF
[4508]840
[4029]841          CALL cpu_log( log_point(26), 'exchange-horiz-progn', 'stop' )
842
[3929]843!
[4029]844!--       Boundary conditions for the prognostic quantities (except of the
[4281]845!--       velocities at the outflow in case of a non-cyclic lateral wall) and
846!--       boundary conditions for module-specific variables
[4268]847          CALL module_interface_boundary_conditions
[4508]848
[1]849!
[4047]850!--       Incrementing timestep counter
851          timestep_count = timestep_count + 1
[73]852
[4047]853          CALL cpu_log( log_point(28), 'swap_timelevel', 'start' )
[2365]854!
[4047]855!--       Set the swap level for all modules
856          CALL module_interface_swap_timelevel( MOD( timestep_count, 2) )
[4444]857
858#if defined( __parallel )
[4047]859!
860!--       Set the swap level for steering the pmc data transfer
861          IF ( nested_run )  CALL pmci_set_swaplevel( MOD( timestep_count, 2) + 1 )  !> @todo: why the +1 ?
[4444]862#endif
[4047]863
864          CALL cpu_log( log_point(28), 'swap_timelevel', 'stop' )
865
[4444]866#if defined( __parallel )
[1764]867          IF ( nested_run )  THEN
[1797]868
[1764]869             CALL cpu_log( log_point(60), 'nesting', 'start' )
[1762]870!
[1933]871!--          Domain nesting. The data transfer subroutines pmci_parent_datatrans
872!--          and pmci_child_datatrans are called inside the wrapper
[1797]873!--          subroutine pmci_datatrans according to the control parameters
874!--          nesting_mode and nesting_datatransfer_mode.
875!--          TO_DO: why is nesting_mode given as a parameter here?
876             CALL pmci_datatrans( nesting_mode )
[1762]877
[3761]878             IF ( TRIM( nesting_mode ) == 'two-way' .OR.  nesting_mode == 'vertical' )  THEN
[4029]879
880                CALL cpu_log( log_point_s(92), 'exchange-horiz-nest', 'start' )
[1762]881!
[1933]882!--             Exchange_horiz is needed for all parent-domains after the
[1764]883!--             anterpolation
884                CALL exchange_horiz( u, nbgp )
885                CALL exchange_horiz( v, nbgp )
886                CALL exchange_horiz( w, nbgp )
[2174]887                IF ( .NOT. neutral )  CALL exchange_horiz( pt, nbgp )
888
889                IF ( humidity )  THEN
890
891                   CALL exchange_horiz( q, nbgp )
892
[3274]893                   IF ( bulk_cloud_model  .AND.  microphysics_morrison )  THEN
[2292]894                       CALL exchange_horiz( qc, nbgp )
895                       CALL exchange_horiz( nc, nbgp )
896                   ENDIF
[3274]897                   IF ( bulk_cloud_model  .AND.  microphysics_seifert )  THEN
[2174]898                       CALL exchange_horiz( qr, nbgp )
899                       CALL exchange_horiz( nr, nbgp )
900                   ENDIF
[4521]901                   IF ( bulk_cloud_model  .AND.  microphysics_ice_phase )  THEN
[4508]902                      CALL exchange_horiz( qi, nbgp )
903                      CALL exchange_horiz( ni, nbgp )
[4502]904                   ENDIF
[4508]905
[2174]906                ENDIF
907
[4466]908                IF ( passive_scalar )  CALL exchange_horiz( s, nbgp )
[3864]909
[2174]910                IF ( .NOT. constant_diffusion )  CALL exchange_horiz( e, nbgp )
[2773]911
[3761]912                IF ( .NOT. constant_diffusion  .AND.  rans_mode  .AND.  rans_tke_e )  THEN
[2938]913                   CALL exchange_horiz( diss, nbgp )
[3761]914                ENDIF
[2938]915
[2773]916                IF ( air_chemistry )  THEN
[3929]917                   DO  n = 1, nvar
[4511]918                      CALL exchange_horiz( chem_species(n)%conc, nbgp,                             &
919                                           alternative_communicator = communicator_chem )
[2773]920                   ENDDO
921                ENDIF
922
[3864]923                IF ( salsa  .AND. time_since_reference_point >= skip_time_do_salsa )  THEN
924                   DO  ib = 1, nbins_aerosol
[4508]925                      CALL exchange_horiz( aerosol_number(ib)%conc, nbgp,                          &
926                                           alternative_communicator = communicator_salsa )
[3864]927                      DO  ic = 1, ncomponents_mass
928                         icc = ( ic - 1 ) * nbins_aerosol + ib
[4508]929                         CALL exchange_horiz( aerosol_mass(icc)%conc, nbgp,                        &
930                                              alternative_communicator = communicator_salsa )
[3864]931                      ENDDO
932                   ENDDO
933                   IF ( .NOT. salsa_gases_from_chem )  THEN
934                      DO  ig = 1, ngases_salsa
[4508]935                         CALL exchange_horiz( salsa_gas(ig)%conc, nbgp,                            &
936                                              alternative_communicator = communicator_salsa )
[3864]937                      ENDDO
938                   ENDIF
939                ENDIF
[4029]940                CALL cpu_log( log_point_s(92), 'exchange-horiz-nest', 'stop' )
[3864]941
[1762]942             ENDIF
[4029]943
[1762]944!
[2311]945!--          Set boundary conditions again after interpolation and anterpolation.
946             CALL pmci_boundary_conds
[1764]947
948             CALL cpu_log( log_point(60), 'nesting', 'stop' )
949
[1762]950          ENDIF
[4444]951#endif
[1762]952
953!
[1]954!--       Temperature offset must be imposed at cyclic boundaries in x-direction
955!--       when a sloping surface is used
956          IF ( sloping_surface )  THEN
[3761]957             IF ( nxl ==  0 )  pt(:,:,nxlg:nxl-1) = pt(:,:,nxlg:nxl-1) - pt_slope_offset
958             IF ( nxr == nx )  pt(:,:,nxr+1:nxrg) = pt(:,:,nxr+1:nxrg) + pt_slope_offset
[1]959          ENDIF
960
961!
[4565]962!--       Increase temperature pt(0) according to pt_surface_heating_rate (convert from K/h to K/s)
[4573]963          IF ( pt_surface_heating_rate /= 0.0_wp .AND. intermediate_timestep_count == 1 ) THEN
964             pt(0,:,:) = pt(0,:,:) + dt_3d * pt_surface_heating_rate / 3600.0_wp
[4565]965          ENDIF
966
967!
[151]968!--       Impose a turbulent inflow using the recycling method
[3719]969          IF ( turbulent_inflow )  CALL inflow_turbulence
[151]970
971!
[2050]972!--       Set values at outflow boundary using the special outflow condition
[3719]973          IF ( turbulent_outflow )  CALL outflow_turbulence
[2050]974
975!
[1]976!--       Impose a random perturbation on the horizontal velocity field
[3761]977          IF ( create_disturbances  .AND.  ( call_psolver_at_all_substeps  .AND.                   &
978               intermediate_timestep_count == intermediate_timestep_count_max )                    &
979               .OR. ( .NOT. call_psolver_at_all_substeps  .AND.  intermediate_timestep_count == 1 ) ) &
[1]980          THEN
981             time_disturb = time_disturb + dt_3d
982             IF ( time_disturb >= dt_disturb )  THEN
[3761]983                IF ( disturbance_energy_limit /= 0.0_wp  .AND.                                     &
[1736]984                     hom(nzb+5,1,pr_palm,0) < disturbance_energy_limit )  THEN
[2232]985                   CALL disturb_field( 'u', tend, u )
986                   CALL disturb_field( 'v', tend, v )
[3761]987                ELSEIF ( ( .NOT. bc_lr_cyc  .OR.  .NOT. bc_ns_cyc )                                &
988                         .AND. .NOT. child_domain  .AND.  .NOT.  nesting_offline )                 &
[3182]989                THEN
[1]990!
991!--                Runs with a non-cyclic lateral wall need perturbations
992!--                near the inflow throughout the whole simulation
993                   dist_range = 1
[2232]994                   CALL disturb_field( 'u', tend, u )
995                   CALL disturb_field( 'v', tend, v )
[1]996                   dist_range = 0
997                ENDIF
998                time_disturb = time_disturb - dt_disturb
999             ENDIF
1000          ENDIF
1001
1002!
[4466]1003!--       Map forcing data derived from larger scale model onto domain
[4226]1004!--       boundaries. Further, update geostrophic wind components.
[3761]1005          IF ( nesting_offline  .AND.  intermediate_timestep_count ==                              &
[4226]1006                                       intermediate_timestep_count_max  )  THEN
[4466]1007!--          Determine interpolation factor before boundary conditions and geostrophic wind
[4226]1008!--          is updated.
1009             CALL nesting_offl_interpolation_factor
[3347]1010             CALL nesting_offl_bc
[4581]1011!              CALL nesting_offl_geostrophic_wind
[4226]1012          ENDIF
[2938]1013!
[4022]1014!--       Impose a turbulent inflow using synthetic generated turbulence.
1015          IF ( use_syn_turb_gen  .AND.                                                             &
1016               intermediate_timestep_count == intermediate_timestep_count_max )  THEN
[3719]1017             CALL cpu_log( log_point(57), 'synthetic_turbulence_gen', 'start' )
[3347]1018             CALL stg_main
[3719]1019             CALL cpu_log( log_point(57), 'synthetic_turbulence_gen', 'stop' )
[2696]1020          ENDIF
1021!
[3347]1022!--       Ensure mass conservation. This need to be done after imposing
1023!--       synthetic turbulence and top boundary condition for pressure is set to
[4466]1024!--       Neumann conditions.
[3347]1025!--       Is this also required in case of Dirichlet?
1026          IF ( nesting_offline )  CALL nesting_offl_mass_conservation
1027!
[1]1028!--       Reduce the velocity divergence via the equation for perturbation
1029!--       pressure.
[4564]1030          IF ( intermediate_timestep_count == 1  .OR.  call_psolver_at_all_substeps )  THEN
[2365]1031
[4444]1032#if defined( __parallel )
[2365]1033!
[4564]1034!--          Mass (volume) flux correction to ensure global mass conservation for child domains.
1035             IF ( child_domain )  THEN
1036                IF ( nesting_mode == 'vertical' )  THEN
1037                   CALL pmci_ensure_nest_mass_conservation_vertical
1038                ELSE
1039                   CALL pmci_ensure_nest_mass_conservation
[4010]1040                ENDIF
[4564]1041             ENDIF
[4444]1042#endif
[4564]1043             CALL pres
[2365]1044
[1]1045          ENDIF
[4275]1046!
1047!--       Particle transport/physics with the Lagrangian particle model
1048!--       (only once during intermediate steps, because it uses an Euler-step)
1049!--       ### particle model should be moved before prognostic_equations, in order
1050!--       to regard droplet interactions directly
[1]1051
[4276]1052          CALL module_interface_actions( 'after_pressure_solver' )
[1]1053!
[4275]1054!--       Interaction of droplets with temperature and mixing ratio.
1055!--       Droplet condensation and evaporation is calculated within
1056!--       advec_particles.
1057!
[1]1058!--       If required, compute liquid water content
[3274]1059          IF ( bulk_cloud_model )  THEN
[1015]1060             CALL calc_liquid_water_content
1061          ENDIF
[2174]1062!
[4466]1063!--       If required, compute virtual potential temperature
1064          IF ( humidity )  THEN
1065             CALL compute_vpt
1066          ENDIF
[1585]1067
[1]1068!
1069!--       Compute the diffusion quantities
1070          IF ( .NOT. constant_diffusion )  THEN
1071
1072!
[4466]1073!--          Determine surface fluxes shf and qsws and surface values
1074!--          pt_surface and q_surface in dependence on data from external
[1276]1075!--          file LSF_DATA respectively
[3761]1076             IF ( ( large_scale_forcing .AND. lsf_surf ) .AND.                                     &
1077                 intermediate_timestep_count == intermediate_timestep_count_max )                  &
[1276]1078             THEN
[2320]1079                CALL ls_forcing_surf( simulated_time )
[1276]1080             ENDIF
1081
1082!
[4466]1083!--          First the vertical (and horizontal) fluxes in the surface
[2232]1084!--          (constant flux) layer are computed
[1691]1085             IF ( constant_flux_layer )  THEN
1086                CALL cpu_log( log_point(19), 'surface_layer_fluxes', 'start' )
1087                CALL surface_layer_fluxes
1088                CALL cpu_log( log_point(19), 'surface_layer_fluxes', 'stop' )
[1]1089             ENDIF
1090!
[4466]1091!--          If required, solve the energy balance for the surface and run soil
[2232]1092!--          model. Call for horizontal as well as vertical surfaces
[2696]1093             IF ( land_surface .AND. time_since_reference_point >= skip_time_do_lsm)  THEN
[1691]1094
1095                CALL cpu_log( log_point(54), 'land_surface', 'start' )
[2232]1096!
1097!--             Call for horizontal upward-facing surfaces
1098                CALL lsm_energy_balance( .TRUE., -1 )
[2299]1099                CALL lsm_soil_model( .TRUE., -1, .TRUE. )
[2232]1100!
1101!--             Call for northward-facing surfaces
1102                CALL lsm_energy_balance( .FALSE., 0 )
[2299]1103                CALL lsm_soil_model( .FALSE., 0, .TRUE. )
[2232]1104!
1105!--             Call for southward-facing surfaces
1106                CALL lsm_energy_balance( .FALSE., 1 )
[2299]1107                CALL lsm_soil_model( .FALSE., 1, .TRUE. )
[2232]1108!
1109!--             Call for eastward-facing surfaces
1110                CALL lsm_energy_balance( .FALSE., 2 )
[2299]1111                CALL lsm_soil_model( .FALSE., 2, .TRUE. )
[2232]1112!
1113!--             Call for westward-facing surfaces
1114                CALL lsm_energy_balance( .FALSE., 3 )
[2299]1115                CALL lsm_soil_model( .FALSE., 3, .TRUE. )
[4268]1116
[2696]1117!
1118!--             At the end, set boundary conditons for potential temperature
[4466]1119!--             and humidity after running the land-surface model. This
[2696]1120!--             might be important for the nesting, where arrays are transfered.
1121                CALL lsm_boundary_condition
[2232]1122
[4268]1123
[1691]1124                CALL cpu_log( log_point(54), 'land_surface', 'stop' )
1125             ENDIF
1126!
[4466]1127!--          If required, solve the energy balance for urban surfaces and run
[2007]1128!--          the material heat model
1129             IF (urban_surface) THEN
1130                CALL cpu_log( log_point(74), 'urban_surface', 'start' )
[4268]1131
[3418]1132                CALL usm_surface_energy_balance( .FALSE. )
[2007]1133                IF ( usm_material_model )  THEN
[2696]1134                   CALL usm_green_heat_model
[3418]1135                   CALL usm_material_heat_model ( .FALSE. )
[2007]1136                ENDIF
[2696]1137
1138!
1139!--             At the end, set boundary conditons for potential temperature
[4466]1140!--             and humidity after running the urban-surface model. This
[2696]1141!--             might be important for the nesting, where arrays are transfered.
1142                CALL usm_boundary_condition
1143
[2007]1144                CALL cpu_log( log_point(74), 'urban_surface', 'stop' )
1145             ENDIF
1146!
[1]1147!--          Compute the diffusion coefficients
1148             CALL cpu_log( log_point(17), 'diffusivities', 'start' )
[75]1149             IF ( .NOT. humidity ) THEN
[3294]1150                IF ( ocean_mode )  THEN
[2696]1151                   CALL tcm_diffusivities( prho, prho_reference )
[97]1152                ELSE
[2696]1153                   CALL tcm_diffusivities( pt, pt_reference )
[97]1154                ENDIF
[1]1155             ELSE
[2696]1156                CALL tcm_diffusivities( vpt, pt_reference )
[1]1157             ENDIF
1158             CALL cpu_log( log_point(17), 'diffusivities', 'stop' )
[4444]1159
[1]1160          ENDIF
1161
1162       ENDDO   ! Intermediate step loop
[3634]1163
[1]1164!
[3634]1165!--    Will be used at some point by flow_statistics.
[3658]1166       !$ACC UPDATE &
[3634]1167       !$ACC HOST(sums_l_l(nzb:nzt+1,0:statistic_regions,0)) &
1168       !$ACC HOST(sums_us2_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1169       !$ACC HOST(sums_wsus_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1170       !$ACC HOST(sums_vs2_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1171       !$ACC HOST(sums_wsvs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1172       !$ACC HOST(sums_ws2_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1173       !$ACC HOST(sums_wspts_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1174       !$ACC HOST(sums_wssas_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1175       !$ACC HOST(sums_wsqs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1176       !$ACC HOST(sums_wsqcs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
[4502]1177       !$ACC HOST(sums_wsqis_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
[3634]1178       !$ACC HOST(sums_wsqrs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1179       !$ACC HOST(sums_wsncs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
[4502]1180       !$ACC HOST(sums_wsnis_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
[3634]1181       !$ACC HOST(sums_wsnrs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1182       !$ACC HOST(sums_wsss_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1183       !$ACC HOST(sums_salsa_ws_l(nzb:nzt+1,0))
1184
1185!
[4064]1186!--    If required, calculate radiative fluxes and heating rates
1187       IF ( radiation  .AND.  time_since_reference_point > skip_time_do_radiation )  THEN
1188
1189          time_radiation = time_radiation + dt_3d
1190
1191          IF ( time_radiation >= dt_radiation  .OR.  force_radiation_call )  THEN
1192
1193             CALL cpu_log( log_point(50), 'radiation', 'start' )
1194
1195             IF ( .NOT. force_radiation_call )  THEN
1196                time_radiation = time_radiation - dt_radiation
1197             ENDIF
1198
1199!
1200!--          Adjust the current time to the time step of the radiation model.
[4466]1201!--          Needed since radiation is pre-calculated and stored only on apparent
[4064]1202!--          solar positions
1203             time_since_reference_point_save = time_since_reference_point
1204             time_since_reference_point = REAL( FLOOR( time_since_reference_point /             &
1205                                                       dt_radiation ), wp ) * dt_radiation
1206
1207             CALL radiation_control
1208
1209             IF ( ( urban_surface  .OR.  land_surface )  .AND.  radiation_interactions )  THEN
1210                CALL cpu_log( log_point_s(46), 'radiation_interaction', 'start' )
1211                CALL radiation_interaction
1212                CALL cpu_log( log_point_s(46), 'radiation_interaction', 'stop' )
1213             ENDIF
[4466]1214
[4064]1215!
1216!--          Return the current time to its original value
1217             time_since_reference_point = time_since_reference_point_save
1218
1219             CALL cpu_log( log_point(50), 'radiation', 'stop' )
1220
1221          ENDIF
1222       ENDIF
1223
[4466]1224
[4064]1225!
[4403]1226!-- 20200203 (ECC)
1227!-- allows for emission update mode in legacy mode as well as on-demand mode
1228!-- note that under on-demand mode emission update is no longer restricted to
1229!-- an hourly frequency, but whenever the simulation time corresponds to an
1230!-- inrement in emission timestamp value
1231
[3298]1232!
[4403]1233!-- If required, consider chemical emissions
1234
1235       IF  ( air_chemistry .AND. emissions_anthropogenic )  THEN
1236
1237          IF  ( emiss_read_legacy_mode )  THEN
1238!
1239!-- get hourly index and updates emission data when the hour is passed
1240
1241             CALL get_date_time( time_since_reference_point, hour=hour )
1242
1243             IF  ( hour_call_emis /= hour )   THEN
1244
1245                CALL chem_emissions_setup( chem_emis_att, chem_emis, n_matched_vars )
1246                hour_call_emis = hour
1247
1248             ENDIF
1249
1250          ELSE
1251
1252             CALL chem_emissions_update_on_demand
1253
[3298]1254          ENDIF
[4403]1255
[2766]1256       ENDIF
[4403]1257
1258
[3864]1259!
1260!--    If required, consider aerosol emissions for the salsa model
1261       IF ( salsa )  THEN
1262!
1263!--       Call emission routine to update emissions if needed
1264          CALL salsa_emission_update
[3569]1265
[3864]1266       ENDIF
[2696]1267!
[3469]1268!--    If required, calculate indoor temperature, waste heat, heat flux
1269!--    through wall, etc.
[3744]1270!--    dt_indoor steers the frequency of the indoor model calculations.
1271!--    Note, at first timestep indoor model is called, in order to provide
[4466]1272!--    a waste heat flux.
[3647]1273       IF ( indoor_model )  THEN
[3469]1274
1275          time_indoor = time_indoor + dt_3d
1276
[3761]1277          IF ( time_indoor >= dt_indoor  .OR.  current_timestep_number == 0 )  THEN
[3469]1278
1279             time_indoor = time_indoor - dt_indoor
1280
1281             CALL cpu_log( log_point(76), 'indoor_model', 'start' )
1282             CALL im_main_heatcool
1283             CALL cpu_log( log_point(76), 'indoor_model', 'stop' )
1284
1285          ENDIF
1286       ENDIF
1287!
[1]1288!--    Increase simulation time and output times
[1111]1289       nr_timesteps_this_run      = nr_timesteps_this_run + 1
[291]1290       current_timestep_number    = current_timestep_number + 1
1291       simulated_time             = simulated_time   + dt_3d
1292       time_since_reference_point = simulated_time - coupling_start_time
[2941]1293       simulated_time_chr         = time_to_string( time_since_reference_point )
[291]1294
[1957]1295
[3646]1296       IF ( time_since_reference_point >= skip_time_data_output_av )  THEN
[1]1297          time_do_av         = time_do_av       + dt_3d
1298       ENDIF
[3646]1299       IF ( time_since_reference_point >= skip_time_do2d_xy )  THEN
[1]1300          time_do2d_xy       = time_do2d_xy     + dt_3d
1301       ENDIF
[3646]1302       IF ( time_since_reference_point >= skip_time_do2d_xz )  THEN
[1]1303          time_do2d_xz       = time_do2d_xz     + dt_3d
1304       ENDIF
[3646]1305       IF ( time_since_reference_point >= skip_time_do2d_yz )  THEN
[1]1306          time_do2d_yz       = time_do2d_yz     + dt_3d
1307       ENDIF
[3646]1308       IF ( time_since_reference_point >= skip_time_do3d    )  THEN
[1]1309          time_do3d          = time_do3d        + dt_3d
1310       ENDIF
[410]1311       DO  mid = 1, masks
[3646]1312          IF ( time_since_reference_point >= skip_time_domask(mid) )  THEN
[410]1313             time_domask(mid)= time_domask(mid) + dt_3d
1314          ENDIF
1315       ENDDO
[3646]1316       IF ( time_since_reference_point >= skip_time_dosp )  THEN
[1]1317          time_dosp       = time_dosp        + dt_3d
1318       ENDIF
1319       time_dots          = time_dots        + dt_3d
[849]1320       IF ( .NOT. first_call_lpm )  THEN
[1]1321          time_dopts      = time_dopts       + dt_3d
1322       ENDIF
[3646]1323       IF ( time_since_reference_point >= skip_time_dopr )  THEN
[1]1324          time_dopr       = time_dopr        + dt_3d
1325       ENDIF
[3467]1326       time_dopr_listing  = time_dopr_listing + dt_3d
[1]1327       time_run_control   = time_run_control + dt_3d
[3347]1328!
[3421]1329!--    Increment time-counter for surface output
[3648]1330       IF ( surface_output )  THEN
[3646]1331          IF ( time_since_reference_point >= skip_time_dosurf )  THEN
[3421]1332             time_dosurf    = time_dosurf + dt_3d
1333          ENDIF
[3646]1334          IF ( time_since_reference_point >= skip_time_dosurf_av )  THEN
[3421]1335             time_dosurf_av = time_dosurf_av + dt_3d
1336          ENDIF
1337       ENDIF
1338!
[3988]1339!--    Increment time-counter for virtual measurements
1340       IF ( virtual_measurement  .AND.  vm_time_start <= time_since_reference_point )  THEN
1341          time_virtual_measurement = time_virtual_measurement + dt_3d
1342       ENDIF
[4466]1343
[3988]1344!
[4420]1345!--    Increment time-counter for wind turbine data output
1346       IF ( wind_turbine )  THEN
1347          time_wtm = time_wtm + dt_3d
1348       ENDIF
[4466]1349
[4420]1350!
[3347]1351!--    In case of synthetic turbulence generation and parametrized turbulence
[4466]1352!--    information, update the time counter and if required, adjust the
[3347]1353!--    STG to new atmospheric conditions.
1354       IF ( use_syn_turb_gen  )  THEN
1355          IF ( parametrize_inflow_turbulence )  THEN
1356             time_stg_adjust = time_stg_adjust + dt_3d
[3719]1357             IF ( time_stg_adjust >= dt_stg_adjust )  THEN
1358                CALL cpu_log( log_point(57), 'synthetic_turbulence_gen', 'start' )
1359                CALL stg_adjust
1360                CALL cpu_log( log_point(57), 'synthetic_turbulence_gen', 'stop' )
1361             ENDIF
[3347]1362          ENDIF
1363          time_stg_call = time_stg_call + dt_3d
1364       ENDIF
[1]1365
1366!
[102]1367!--    Data exchange between coupled models
[4564]1368       IF ( coupling_mode /= 'uncoupled'  .AND.  run_coupled )  THEN
[102]1369          time_coupling = time_coupling + dt_3d
[343]1370
[108]1371!
[4466]1372!--       In case of model termination initiated by the local model
1373!--       (terminate_coupled > 0), the coupler must be skipped because it would
[108]1374!--       cause an MPI intercomminucation hang.
[4466]1375!--       If necessary, the coupler will be called at the beginning of the
[108]1376!--       next restart run.
[3761]1377          DO WHILE ( time_coupling >= dt_coupling  .AND.  terminate_coupled == 0 )
[102]1378             CALL surface_coupler
1379             time_coupling = time_coupling - dt_coupling
1380          ENDDO
1381       ENDIF
1382
1383!
[3448]1384!--    Biometeorology calculation of stationary thermal indices
[3647]1385!--    Todo (kanani): biometeorology needs own time_... treatment.
1386!--                   It might be that time_do2d_xy differs from time_do3d,
1387!--                   and then we might get trouble with the biomet output,
1388!--                   because we can have 2d and/or 3d biomet output!!
[3761]1389       IF ( biometeorology                                                                         &
1390            .AND. ( ( time_do3d >= dt_do3d  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_do3d )  &
1391                  .OR.                                                                             &
1392            ( time_do2d_xy >= dt_do2d_xy  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_do2d_xy ) &
[3647]1393                    ) )  THEN
[3569]1394!
1395!--       If required, do thermal comfort calculations
1396          IF ( thermal_comfort )  THEN
1397             CALL bio_calculate_thermal_index_maps ( .FALSE. )
1398          ENDIF
1399!
1400!--       If required, do UV exposure calculations
1401          IF ( uv_exposure )  THEN
[4126]1402             CALL bio_calculate_uv_exposure
[3569]1403          ENDIF
[3448]1404       ENDIF
1405
1406!
[3684]1407!--    Execute alle other module actions routunes
1408       CALL module_interface_actions( 'after_integration' )
[2817]1409
1410!
[1]1411!--    If Galilei transformation is used, determine the distance that the
1412!--    model has moved so far
1413       IF ( galilei_transformation )  THEN
1414          advected_distance_x = advected_distance_x + u_gtrans * dt_3d
1415          advected_distance_y = advected_distance_y + v_gtrans * dt_3d
1416       ENDIF
1417
1418!
1419!--    Check, if restart is necessary (because cpu-time is expiring or
1420!--    because it is forced by user) and set stop flag
[108]1421!--    This call is skipped if the remote model has already initiated a restart.
1422       IF ( .NOT. terminate_run )  CALL check_for_restart
[1]1423
1424!
1425!--    Carry out statistical analysis and output at the requested output times.
1426!--    The MOD function is used for calculating the output time counters (like
1427!--    time_dopr) in order to regard a possible decrease of the output time
1428!--    interval in case of restart runs
1429
1430!
1431!--    Set a flag indicating that so far no statistics have been created
1432!--    for this time step
1433       flow_statistics_called = .FALSE.
1434
1435!
1436!--    If required, call flow_statistics for averaging in time
[3761]1437       IF ( averaging_interval_pr /= 0.0_wp  .AND.                                                 &
1438            ( dt_dopr - time_dopr ) <= averaging_interval_pr  .AND.                                &
[3646]1439            time_since_reference_point >= skip_time_dopr )  THEN
[1]1440          time_dopr_av = time_dopr_av + dt_3d
1441          IF ( time_dopr_av >= dt_averaging_input_pr )  THEN
1442             do_sum = .TRUE.
[3761]1443             time_dopr_av = MOD( time_dopr_av, MAX( dt_averaging_input_pr, dt_3d ) )
[1]1444          ENDIF
1445       ENDIF
1446       IF ( do_sum )  CALL flow_statistics
1447
1448!
[410]1449!--    Sum-up 3d-arrays for later output of time-averaged 2d/3d/masked data
[3761]1450       IF ( averaging_interval /= 0.0_wp  .AND.                                                    &
1451            ( dt_data_output_av - time_do_av ) <= averaging_interval  .AND.                        &
1452            time_since_reference_point >= skip_time_data_output_av )                               &
[1]1453       THEN
1454          time_do_sla = time_do_sla + dt_3d
1455          IF ( time_do_sla >= dt_averaging_input )  THEN
[3994]1456             IF ( current_timestep_number > timestep_number_at_prev_calc )                         &
[4039]1457                CALL doq_calculate
[3994]1458
[1]1459             CALL sum_up_3d_data
1460             average_count_3d = average_count_3d + 1
1461             time_do_sla = MOD( time_do_sla, MAX( dt_averaging_input, dt_3d ) )
1462          ENDIF
1463       ENDIF
[3421]1464!
1465!--    Average surface data
[3648]1466       IF ( surface_output )  THEN
[3761]1467          IF ( averaging_interval_surf /= 0.0_wp                                                   &
1468                .AND.  ( dt_dosurf_av - time_dosurf_av ) <= averaging_interval_surf                &
[3647]1469                .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_dosurf_av )  THEN
[4466]1470             IF ( time_dosurf_av >= dt_averaging_input )  THEN
[3648]1471                CALL surface_data_output_averaging
[3421]1472                average_count_surf = average_count_surf + 1
1473             ENDIF
1474          ENDIF
1475       ENDIF
[1]1476
1477!
1478!--    Calculate spectra for time averaging
[3761]1479       IF ( averaging_interval_sp /= 0.0_wp  .AND. ( dt_dosp - time_dosp ) <= averaging_interval_sp&
1480            .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_dosp )  THEN
[1]1481          time_dosp_av = time_dosp_av + dt_3d
1482          IF ( time_dosp_av >= dt_averaging_input_pr )  THEN
1483             CALL calc_spectra
[3761]1484             time_dosp_av = MOD( time_dosp_av, MAX( dt_averaging_input_pr, dt_3d ) )
[1]1485          ENDIF
1486       ENDIF
1487
1488!
[1957]1489!--    Call flight module and output data
1490       IF ( virtual_flight )  THEN
1491          CALL flight_measurement
1492          CALL data_output_flight
1493       ENDIF
[3472]1494!
1495!--    Take virtual measurements
[3988]1496       IF ( virtual_measurement  .AND.  time_virtual_measurement >= dt_virtual_measurement         &
1497                                 .AND.  vm_time_start <= time_since_reference_point )  THEN
[3704]1498          CALL vm_sampling
1499          CALL vm_data_output
[3988]1500          time_virtual_measurement = MOD(      time_virtual_measurement,                           &
1501                                          MAX( dt_virtual_measurement, dt_3d ) )
[3704]1502       ENDIF
[4466]1503
[1957]1504!
[4420]1505!--    Output wind turbine data
1506       IF ( wind_turbine  .AND.  time_wtm >= dt_data_output_wtm )  THEN
1507          CALL wtm_data_output
1508          time_wtm = MOD( time_wtm, MAX( dt_data_output_wtm, dt_3d ) )
1509       ENDIF
[4466]1510
[4420]1511!
[1]1512!--    Profile output (ASCII) on file
1513       IF ( time_dopr_listing >= dt_dopr_listing )  THEN
1514          CALL print_1d
[3761]1515          time_dopr_listing = MOD( time_dopr_listing, MAX( dt_dopr_listing, dt_3d ) )
[1]1516       ENDIF
1517
1518!
1519!--    Graphic output for PROFIL
[3761]1520       IF ( time_dopr >= dt_dopr  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_dopr )  THEN
[1]1521          IF ( dopr_n /= 0 )  CALL data_output_profiles
1522          time_dopr = MOD( time_dopr, MAX( dt_dopr, dt_3d ) )
[1342]1523          time_dopr_av = 0.0_wp    ! due to averaging (see above)
[1]1524       ENDIF
1525
1526!
1527!--    Graphic output for time series
1528       IF ( time_dots >= dt_dots )  THEN
[48]1529          CALL data_output_tseries
[1]1530          time_dots = MOD( time_dots, MAX( dt_dots, dt_3d ) )
1531       ENDIF
1532
1533!
1534!--    Output of spectra (formatted for use with PROFIL), in case of no
1535!--    time averaging, spectra has to be calculated before
[3761]1536       IF ( time_dosp >= dt_dosp  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_dosp )  THEN
[1]1537          IF ( average_count_sp == 0 )  CALL calc_spectra
1538          CALL data_output_spectra
1539          time_dosp = MOD( time_dosp, MAX( dt_dosp, dt_3d ) )
1540       ENDIF
1541
1542!
1543!--    2d-data output (cross-sections)
[3761]1544       IF ( time_do2d_xy >= dt_do2d_xy  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_do2d_xy )  THEN
[3994]1545          IF ( current_timestep_number > timestep_number_at_prev_calc )                            &
[4039]1546             CALL doq_calculate
[3994]1547
[1]1548          CALL data_output_2d( 'xy', 0 )
1549          time_do2d_xy = MOD( time_do2d_xy, MAX( dt_do2d_xy, dt_3d ) )
1550       ENDIF
[3761]1551       IF ( time_do2d_xz >= dt_do2d_xz  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_do2d_xz )  THEN
[3994]1552          IF ( current_timestep_number > timestep_number_at_prev_calc )                            &
1553
[4039]1554             CALL doq_calculate
[1]1555          CALL data_output_2d( 'xz', 0 )
1556          time_do2d_xz = MOD( time_do2d_xz, MAX( dt_do2d_xz, dt_3d ) )
1557       ENDIF
[3761]1558       IF ( time_do2d_yz >= dt_do2d_yz  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_do2d_yz )  THEN
[3994]1559          IF ( current_timestep_number > timestep_number_at_prev_calc )                            &
[4039]1560             CALL doq_calculate
[3994]1561
[1]1562          CALL data_output_2d( 'yz', 0 )
1563          time_do2d_yz = MOD( time_do2d_yz, MAX( dt_do2d_yz, dt_3d ) )
1564       ENDIF
1565
1566!
1567!--    3d-data output (volume data)
[3761]1568       IF ( time_do3d >= dt_do3d  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_do3d )  THEN
[3994]1569          IF ( current_timestep_number > timestep_number_at_prev_calc )                            &
[4039]1570             CALL doq_calculate
[3994]1571
[1]1572          CALL data_output_3d( 0 )
1573          time_do3d = MOD( time_do3d, MAX( dt_do3d, dt_3d ) )
1574       ENDIF
1575
1576!
[1783]1577!--    Masked data output
[410]1578       DO  mid = 1, masks
[3761]1579          IF ( time_domask(mid) >= dt_domask(mid)                                                  &
1580               .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_domask(mid) )  THEN
[3994]1581             IF ( current_timestep_number > timestep_number_at_prev_calc )                         &
[4039]1582                CALL doq_calculate
[3994]1583
[4069]1584             CALL data_output_mask( 0, mid )
[3761]1585             time_domask(mid) = MOD( time_domask(mid), MAX( dt_domask(mid), dt_3d ) )
[410]1586          ENDIF
1587       ENDDO
1588
1589!
1590!--    Output of time-averaged 2d/3d/masked data
[3761]1591       IF ( time_do_av >= dt_data_output_av                                                        &
1592            .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_data_output_av )  THEN
[1]1593          CALL average_3d_data
[3742]1594!
1595!--       Udate thermal comfort indices based on updated averaged input
1596          IF ( biometeorology  .AND.  thermal_comfort )  THEN
1597             CALL bio_calculate_thermal_index_maps ( .TRUE. )
1598          ENDIF
[1]1599          CALL data_output_2d( 'xy', 1 )
1600          CALL data_output_2d( 'xz', 1 )
1601          CALL data_output_2d( 'yz', 1 )
1602          CALL data_output_3d( 1 )
[410]1603          DO  mid = 1, masks
[4069]1604             CALL data_output_mask( 1, mid )
[410]1605          ENDDO
[1]1606          time_do_av = MOD( time_do_av, MAX( dt_data_output_av, dt_3d ) )
1607       ENDIF
[3421]1608!
1609!--    Output of surface data, instantaneous and averaged data
[3648]1610       IF ( surface_output )  THEN
[3761]1611          IF ( time_dosurf >= dt_dosurf  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_dosurf )  THEN
[3648]1612             CALL surface_data_output( 0 )
[3421]1613             time_dosurf = MOD( time_dosurf, MAX( dt_dosurf, dt_3d ) )
1614          ENDIF
[3761]1615          IF ( time_dosurf_av >= dt_dosurf_av  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_dosurf_av )  THEN
[3648]1616             CALL surface_data_output( 1 )
[3421]1617             time_dosurf_av = MOD( time_dosurf_av, MAX( dt_dosurf_av, dt_3d ) )
1618          ENDIF
1619       ENDIF
[1]1620
1621!
1622!--    Output of particle time series
[253]1623       IF ( particle_advection )  THEN
[3761]1624          IF ( time_dopts >= dt_dopts  .OR.                                                        &
1625               ( time_since_reference_point >= particle_advection_start  .AND.                     &
[849]1626                 first_call_lpm ) )  THEN
[4017]1627             CALL lpm_data_output_ptseries
[253]1628             time_dopts = MOD( time_dopts, MAX( dt_dopts, dt_3d ) )
1629          ENDIF
[1]1630       ENDIF
1631
1632!
[3719]1633!--    If required, set the heat flux for the next time step to a random value
[2232]1634       IF ( constant_heatflux  .AND.  random_heatflux )  THEN
[3719]1635          IF ( surf_def_h(0)%ns >= 1 )  THEN
1636             CALL cpu_log( log_point(23), 'disturb_heatflux', 'start' )
1637             CALL disturb_heatflux( surf_def_h(0) )
1638             CALL cpu_log( log_point(23), 'disturb_heatflux', 'stop' )
1639          ENDIF
1640          IF ( surf_lsm_h%ns    >= 1 )  THEN
1641             CALL cpu_log( log_point(23), 'disturb_heatflux', 'start' )
1642             CALL disturb_heatflux( surf_lsm_h    )
1643             CALL cpu_log( log_point(23), 'disturb_heatflux', 'stop' )
1644          ENDIF
1645          IF ( surf_usm_h%ns    >= 1 )  THEN
1646             CALL cpu_log( log_point(23), 'disturb_heatflux', 'start' )
1647             CALL disturb_heatflux( surf_usm_h    )
1648             CALL cpu_log( log_point(23), 'disturb_heatflux', 'stop' )
1649          ENDIF
[2232]1650       ENDIF
[1]1651
1652!
[3684]1653!--    Execute alle other module actions routunes
1654       CALL module_interface_actions( 'after_timestep' )
[2817]1655
1656!
[1918]1657!--    Determine size of next time step. Save timestep dt_3d because it is
1658!--    newly calculated in routine timestep, but required further below for
1659!--    steering the run control output interval
1660       dt_3d_old = dt_3d
1661       CALL timestep
1662
[4444]1663#if defined( __parallel )
[1918]1664!
[1925]1665!--    Synchronize the timestep in case of nested run.
1666       IF ( nested_run )  THEN
1667!
1668!--       Synchronize by unifying the time step.
1669!--       Global minimum of all time-steps is used for all.
1670          CALL pmci_synchronize
1671       ENDIF
[4444]1672#endif
[1925]1673
1674!
[1918]1675!--    Computation and output of run control parameters.
1676!--    This is also done whenever perturbations have been imposed
[3761]1677       IF ( time_run_control >= dt_run_control  .OR.                                               &
1678            timestep_scheme(1:5) /= 'runge'  .OR.  disturbance_created )                           &
[1918]1679       THEN
1680          CALL run_control
1681          IF ( time_run_control >= dt_run_control )  THEN
[3761]1682             time_run_control = MOD( time_run_control, MAX( dt_run_control, dt_3d_old ) )
[1918]1683          ENDIF
1684       ENDIF
1685
1686!
[1402]1687!--    Output elapsed simulated time in form of a progress bar on stdout
1688       IF ( myid == 0 )  CALL output_progress_bar
1689
[1]1690       CALL cpu_log( log_point_s(10), 'timesteps', 'stop' )
1691
[667]1692
[1]1693    ENDDO   ! time loop
[3448]1694
[3761]1695#if defined( _OPENACC )
[3658]1696    CALL exit_surface_arrays
1697#endif
[3634]1698!$ACC END DATA
1699!$ACC END DATA
1700!$ACC END DATA
1701!$ACC END DATA
1702!$ACC END DATA
1703!$ACC END DATA
1704!$ACC END DATA
[4472]1705!$ACC END DATA
[3634]1706
[1402]1707    IF ( myid == 0 )  CALL finish_progress_bar
1708
[3885]1709    CALL location_message( 'atmosphere (and/or ocean) time-stepping', 'finished' )
[1384]1710
[1]1711 END SUBROUTINE time_integration
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.