source: palm/trunk/SOURCE/time_integration.f90 @ 4730

Last change on this file since 4730 was 4671, checked in by pavelkrc, 4 years ago

Radiative transfer model RTM version 4.1

  • 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! ------------------
[4668]22!
23!
[1366]24! Former revisions:
25! -----------------
26! $Id: time_integration.f90 4671 2020-09-09 20:27:58Z suehring $
[4671]27! Implementation of downward facing USM and LSM surfaces
28!
29! 4669 2020-09-09 13:43:47Z pavelkrc
[4669]30! - Fix missing call of radiation after spinup
31! - Fix calculation of force_radiation_call
32! - Fix calculation of radiation times
33!
34! 4668 2020-09-09 13:00:16Z pavelkrc
[4668]35! Improve debug messages during timestepping
36!
37! 4581 2020-06-29 08:49:58Z suehring
[4581]38! Omit explicit pressure forcing via geostrophic wind components in case of
39! mesoscale nesting.
40!
41! 4578 2020-06-25 15:43:32Z gronemeier
[4578]42! bugfix: removed unused variables
43!
44! 4573 2020-06-24 13:08:47Z oliver.maas
[4573]45! calculate pt(0) incrementally by using dt_3d instead of calculating it absolutely
46! by using time_since_reference_point, because time_since_reference_point is set
47! to zero for initializing_actions = 'cyclic_fill'
[4578]48!
[4573]49! 4565 2020-06-15 08:30:38Z oliver.maas
[4565]50! added new surface temperature forcing method for bc_pt_b = 'dirichlet':
51! surface temperature pt(0) can be linearly increased by pt_surface_heating_rate (in K/h)
[4578]52!
[4565]53! 4564 2020-06-12 14:03:36Z raasch
[4564]54! Vertical nesting method of Huq et al. (2019) removed
[4578]55!
[4564]56! 4521 2020-05-06 11:39:49Z schwenkel
[4521]57! Rename variable
[4578]58!
[4521]59! 4511 2020-04-30 12:20:40Z raasch
[4511]60! chemistry decycling replaced by explicit setting of lateral boundary conditions
[4578]61!
[4511]62! 4508 2020-04-24 13:32:20Z raasch
[4508]63! salsa decycling replaced by explicit setting of lateral boundary conditions
64!
65! 4502 2020-04-17 16:14:16Z schwenkel
[4502]66! Implementation of ice microphysics
67!
68! 4472 2020-03-24 12:21:00Z Giersch
[4472]69! OPENACC COPYIN directive for ddx and ddy added
70!
71! 4466 2020-03-20 16:14:41Z suehring
[4466]72! Add advection fluxes to ACC copyin
73!
74! 4457 2020-03-11 14:20:43Z raasch
[4457]75! use statement for exchange horiz added
[4466]76!
[4457]77! 4444 2020-03-05 15:59:50Z raasch
[4444]78! bugfix: cpp-directives for serial mode added
[4466]79!
[4444]80! 4420 2020-02-24 14:13:56Z maronga
[4420]81! Added output control for wind turbine model
[4466]82!
[4420]83! 4403 2020-02-12 13:08:46Z banzhafs
[4403]84! Allowing both existing and on-demand emission read modes
85!
86! 4360 2020-01-07 11:25:50Z suehring
[4356]87! Bugfix, hour_call_emis uninitialized at first call of time_integration
[4466]88!
[4356]89! 4346 2019-12-18 11:55:56Z motisi
[4346]90! Introduction of wall_flags_total_0, which currently sets bits based on static
91! topography information used in wall_flags_static_0
[4466]92!
[4346]93! 4329 2019-12-10 15:46:36Z motisi
[4329]94! Renamed wall_flags_0 to wall_flags_static_0
[4466]95!
[4329]96! 4281 2019-10-29 15:15:39Z schwenkel
[4281]97! Moved boundary conditions to module interface
[4466]98!
[4281]99! 4276 2019-10-28 16:03:29Z schwenkel
[4276]100! Further modularization of lpm code components
[4466]101!
[4276]102! 4275 2019-10-28 15:34:55Z schwenkel
[4275]103! Move call oft lpm to the end of intermediate timestep loop
[4276]104!
[4275]105! 4268 2019-10-17 11:29:38Z schwenkel
[4268]106! Removing module specific boundary conditions an put them into their modules
[4276]107!
[4268]108! 4227 2019-09-10 18:04:34Z gronemeier
[4227]109! implement new palm_date_time_mod
[4466]110!
[4227]111! 4226 2019-09-10 17:03:24Z suehring
[4226]112! Changes in interface for the offline nesting
[4466]113!
[4226]114! 4182 2019-08-22 15:20:23Z scharf
[4182]115! Corrected "Former revisions" section
[4466]116!
[4182]117! 4170 2019-08-19 17:12:31Z gronemeier
[4170]118! copy diss, diss_p, tdiss_m to GPU
[4466]119!
[4170]120! 4144 2019-08-06 09:11:47Z raasch
[4144]121! relational operators .EQ., .NE., etc. replaced by ==, /=, etc.
[4466]122!
[4144]123! 4126 2019-07-30 11:09:11Z gronemeier
[4126]124! renamed routine to calculate uv exposure
[4466]125!
[4126]126! 4111 2019-07-22 18:16:57Z suehring
[4111]127! advc_flags_1 / advc_flags_2 renamed to advc_flags_m / advc_flags_s
[4466]128!
[4111]129! 4069 2019-07-01 14:05:51Z Giersch
[4466]130! Masked output running index mid has been introduced as a local variable to
[4069]131! avoid runtime error (Loop variable has been modified) in time_integration
[4466]132!
[4069]133! 4064 2019-07-01 05:33:33Z gronemeier
[4064]134! Moved call to radiation module out of intermediate time loop
[4466]135!
[4064]136! 4048 2019-06-21 21:00:21Z knoop
[4048]137! Moved production_e_init call into turbulence_closure_mod
[4466]138!
[4048]139! 4047 2019-06-21 18:58:09Z knoop
[4047]140! Added remainings of swap_timelevel upon its dissolution
[4466]141!
[4047]142! 4043 2019-06-18 16:59:00Z schwenkel
[4043]143! Further LPM modularization
144!
145! 4039 2019-06-18 10:32:41Z suehring
[4039]146! Rename subroutines in module for diagnostic quantities
[4466]147!
[4039]148! 4029 2019-06-14 14:04:35Z raasch
[4029]149! exchange of ghost points and boundary conditions separated for chemical species and SALSA module,
150! bugfix: decycling of chemistry species after nesting data transfer
[4466]151!
[4029]152! 4022 2019-06-12 11:52:39Z suehring
[4022]153! Call synthetic turbulence generator at last RK3 substep right after boundary
[4466]154! conditions are updated in offline nesting in order to assure that
155! perturbations are always imposed
156!
[4022]157! 4017 2019-06-06 12:16:46Z schwenkel
[4010]158! Mass (volume) flux correction included to ensure global mass conservation for child domains.
[4466]159!
[4010]160! 3994 2019-05-22 18:08:09Z suehring
[3994]161! output of turbulence intensity added
[4466]162!
[3994]163! 3988 2019-05-22 11:32:37Z kanani
[3988]164! Implement steerable output interval for virtual measurements
[4466]165!
[3988]166! 3968 2019-05-13 11:04:01Z suehring
[3968]167! replace nspec_out with n_matched_vars
[4466]168!
[3968]169! 3929 2019-04-24 12:52:08Z banzhafs
[3929]170! Reverse changes back from revision 3878: use chem_boundary_conds instead of
171! chem_boundary_conds_decycle
[4466]172!
173!
[3929]174! 3885 2019-04-11 11:29:34Z kanani
[4466]175! Changes related to global restructuring of location messages and introduction
[3885]176! of additional debug messages
[3929]177!
[3885]178! 3879 2019-04-08 20:25:23Z knoop
[3875]179! Moved wtm_forces to module_interface_actions
[4466]180!
[3875]181! 3872 2019-04-08 15:03:06Z knoop
[3864]182! Modifications made for salsa:
183! - Call salsa_emission_update at each time step but do the checks within
184!   salsa_emission_update (i.e. skip_time_do_salsa >= time_since_reference_point
185!   and next_aero_emission_update <= time_since_reference_point ).
[4466]186! - Renamed nbins --> nbins_aerosol, ncc_tot --> ncomponents_mass and
[3864]187!   ngast --> ngases_salsa and loop indices b, c and sg to ib, ic and ig
188! - Apply nesting for salsa variables
189! - Removed cpu_log calls speciffic for salsa.
[4466]190!
[3864]191! 3833 2019-03-28 15:04:04Z forkel
[3879]192! added USE chem_gasphase_mod, replaced nspec by nspec since fixed compounds are not integrated
[4466]193!
[3833]194! 3820 2019-03-27 11:53:41Z forkel
[3820]195! renamed do_emiss to emissions_anthropogenic (ecc)
[4466]196!
197!
[3820]198! 3774 2019-03-04 10:52:49Z moh.hefny
[3774]199! rephrase if statement to avoid unallocated array in case of
200! nesting_offline is false (crashing during debug mode)
201!
202! 3761 2019-02-25 15:31:42Z raasch $
[3761]203! module section re-formatted and openacc required variables moved to separate section,
204! re-formatting to 100 char line width
[4466]205!
[3761]206! 3745 2019-02-15 18:57:56Z suehring
[3745]207! Call indoor model after first timestep
[4466]208!
[3745]209! 3744 2019-02-15 18:38:58Z suehring
[3742]210! - Moved call of bio_calculate_thermal_index_maps from biometeorology module to
211! time_integration to make sure averaged input is updated before calculating.
[4466]212!
[3742]213! 3739 2019-02-13 08:05:17Z dom_dwd_user
[3739]214! Removed everything related to "time_bio_results" as this is never used.
[4466]215!
[3739]216! 3724 2019-02-06 16:28:23Z kanani
[4466]217! Correct double-used log_point_s unit
218!
[3724]219! 3719 2019-02-06 13:10:18Z kanani
[3719]220! - removed wind_turbine cpu measurement, since same time is measured inside
221!   wtm_forces subroutine as special measures
222! - moved the numerous vnest cpulog to special measures
223! - extended radiation cpulog over entire radiation part,
224!   moved radiation_interactions cpulog to special measures
225! - moved some cpu_log calls to this routine for better overview
[4466]226!
[3719]227! 3705 2019-01-29 19:56:39Z suehring
[3705]228! Data output for virtual measurements added
[4466]229!
[3705]230! 3704 2019-01-29 19:51:41Z suehring
[3648]231! Rename subroutines for surface-data output
[4466]232!
[3648]233! 3647 2019-01-02 14:10:44Z kanani
[3647]234! Bugfix: add time_since_reference_point to IF clause for data_output calls
235! (otherwise skip_time_* values don't come into affect with dt_do* = 0.0).
236! Clean up indoor_model and biometeorology model call.
[3569]237!
[4182]238! Revision 1.1  1997/08/11 06:19:04  raasch
239! Initial revision
240!
241!
[1]242! Description:
243! ------------
[1682]244!> Integration in time of the model equations, statistical analysis and graphic
245!> output
[1]246!------------------------------------------------------------------------------!
[1682]247 SUBROUTINE time_integration
[1]248
[4466]249
[3761]250    USE advec_ws,                                                                                  &
[1320]251        ONLY:  ws_statistics
252
[3761]253    USE arrays_3d,                                                                                 &
[4508]254        ONLY:  diss, diss_p, dzu, e_p, nc_p, ni_p, nr_p, prho, pt, pt_p, pt_init, q, qc_p, qr_p,   &
255               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]256
[4444]257#if defined( __parallel )  &&  ! defined( _OPENACC )
258    USE arrays_3d,                                                                                 &
[4508]259        ONLY:  e, nc, ni, nr, qc, qi, qr, s, w
[4444]260#endif
261
[3761]262    USE biometeorology_mod,                                                                        &
[4126]263        ONLY:  bio_calculate_thermal_index_maps, thermal_comfort, bio_calculate_uv_exposure,       &
264               uv_exposure
[3448]265
[3761]266    USE bulk_cloud_model_mod,                                                                      &
267        ONLY: bulk_cloud_model, calc_liquid_water_content, collision_turbulence,                   &
[4521]268              microphysics_ice_phase, microphysics_morrison, microphysics_seifert
[3294]269
[3761]270    USE calc_mean_profile_mod,                                                                     &
[1320]271        ONLY:  calc_mean_profile
272
[3761]273    USE chem_emissions_mod,                                                                        &
[4403]274        ONLY:  chem_emissions_setup, chem_emissions_update_on_demand
[2696]275
[3833]276    USE chem_gasphase_mod,                                                                         &
[3929]277        ONLY:  nvar
[3833]278
[3761]279    USE chem_modules,                                                                              &
[4511]280        ONLY:  bc_cs_t_val, chem_species, communicator_chem, emissions_anthropogenic,              &
281               emiss_read_legacy_mode, n_matched_vars
[2696]282
[3761]283    USE control_parameters,                                                                        &
284        ONLY:  advected_distance_x, advected_distance_y, air_chemistry, average_count_3d,          &
285               averaging_interval, averaging_interval_pr, bc_lr_cyc, bc_ns_cyc, bc_pt_t_val,       &
286               bc_q_t_val, biometeorology, call_psolver_at_all_substeps,  child_domain,            &
[4667]287               constant_flux_layer, constant_heatflux, create_disturbances,                        &
[3761]288               dopr_n, constant_diffusion, coupling_mode, coupling_start_time,                     &
[4667]289               current_timestep_number, debug_output_timestep, debug_string,                       &
290               disturbance_created, disturbance_energy_limit, dist_range,                          &
[3761]291               do_sum, dt_3d, dt_averaging_input, dt_averaging_input_pr, dt_coupling,              &
292               dt_data_output_av, dt_disturb, dt_do2d_xy, dt_do2d_xz, dt_do2d_yz, dt_do3d,         &
[4017]293               dt_domask,dt_dopts, dt_dopr, dt_dopr_listing, dt_dots, dt_run_control,              &
[3761]294               end_time, first_call_lpm, first_call_mas, galilei_transformation, humidity,         &
295               indoor_model, intermediate_timestep_count, intermediate_timestep_count_max,         &
296               land_surface, large_scale_forcing, loop_optimization, lsf_surf, lsf_vert, masks,    &
[4069]297               multi_agent_system_end, multi_agent_system_start, nesting_offline, neutral,         &
[3761]298               nr_timesteps_this_run, nudging, ocean_mode, passive_scalar, pt_reference,           &
[4578]299               pt_slope_offset, pt_surface_heating_rate,                                           &
[4565]300               random_heatflux, rans_tke_e, run_coupled, salsa,                                    &
[3761]301               simulated_time, simulated_time_chr, skip_time_do2d_xy, skip_time_do2d_xz,           &
302               skip_time_do2d_yz, skip_time_do3d, skip_time_domask, skip_time_dopr,                &
303               skip_time_data_output_av, sloping_surface, stop_dt, surface_output,                 &
304               terminate_coupled, terminate_run, timestep_scheme, time_coupling, time_do2d_xy,     &
305               time_do2d_xz, time_do2d_yz, time_do3d, time_domask, time_dopr, time_dopr_av,        &
306               time_dopr_listing, time_dopts, time_dosp, time_dosp_av, time_dots, time_do_av,      &
[4017]307               time_do_sla, time_disturb, time_run_control, time_since_reference_point,            &
[4508]308               timestep_count, turbulent_inflow, turbulent_outflow, urban_surface,                 &
[3761]309               use_initial_profile_as_reference, use_single_reference_value, u_gtrans, v_gtrans,   &
[4508]310               virtual_flight, virtual_measurement, ws_scheme_mom, ws_scheme_sca
[1320]311
[4444]312#if defined( __parallel )
313    USE control_parameters,                                                                        &
314        ONLY:  rans_mode
315#endif
316
[3761]317    USE cpulog,                                                                                    &
[1320]318        ONLY:  cpu_log, log_point, log_point_s
319
[3994]320    USE diagnostic_output_quantities_mod,                                                          &
[4039]321        ONLY:  doq_calculate,                                                                      &
[3994]322               timestep_number_at_prev_calc
323
[4457]324    USE exchange_horiz_mod,                                                                        &
325        ONLY:  exchange_horiz
326
[3761]327    USE flight_mod,                                                                                &
[1957]328        ONLY:  flight_measurement
329
[4472]330    USE grid_variables,                                                                            &
331        ONLY:  ddx, ddy
332
[3761]333    USE indices,                                                                                   &
334        ONLY:  nbgp, nx, nxl, nxlg, nxr, nxrg, nzb, nzt
[1320]335
[3761]336    USE indoor_model_mod,                                                                          &
337        ONLY:  dt_indoor, im_main_heatcool, time_indoor
[3469]338
[1918]339    USE interfaces
340
[1320]341    USE kinds
342
[3761]343    USE land_surface_model_mod,                                                                    &
[4671]344        ONLY:  lsm_boundary_condition, lsm_energy_balance, skip_time_do_lsm
[1496]345
[4017]346    USE lagrangian_particle_model_mod,                                                             &
[4276]347        ONLY:  lpm_data_output_ptseries
[3761]348
349    USE lsf_nudging_mod,                                                                           &
[3347]350        ONLY:  calc_tnudge, ls_forcing_surf, ls_forcing_vert, nudge_ref
[1320]351
[3761]352    USE module_interface,                                                                          &
[4268]353        ONLY:  module_interface_actions, module_interface_swap_timelevel,                          &
354               module_interface_boundary_conditions
[3684]355
[3761]356    USE multi_agent_system_mod,                                                                    &
[3198]357        ONLY:  agents_active, multi_agent_system
[3448]358
[3761]359    USE nesting_offl_mod,                                                                          &
[4226]360        ONLY:  nesting_offl_bc,                                                                    &
361               nesting_offl_input,                                                                 &
362               nesting_offl_interpolation_factor,                                                  &
363               nesting_offl_mass_conservation
[3864]364
[3761]365    USE netcdf_data_input_mod,                                                                     &
[4226]366        ONLY:  chem_emis, chem_emis_att
[3298]367
[3761]368    USE ocean_mod,                                                                                 &
[3294]369        ONLY:  prho_reference
370
[4227]371    USE palm_date_time_mod,                                                                        &
372        ONLY:  get_date_time
373
[3761]374    USE particle_attributes,                                                                       &
375        ONLY:  particle_advection, particle_advection_start, use_sgs_for_particles, wang_kernel
[1320]376
[1]377    USE pegrid
378
[4444]379#if defined( __parallel )
[3761]380    USE pmc_interface,                                                                             &
[4010]381        ONLY:  nested_run, nesting_mode, pmci_boundary_conds, pmci_datatrans, pmci_synchronize,    &
[4047]382        pmci_ensure_nest_mass_conservation, pmci_ensure_nest_mass_conservation_vertical,           &
383        pmci_set_swaplevel
[4444]384#endif
[1762]385
[3761]386    USE progress_bar,                                                                              &
[1402]387        ONLY:  finish_progress_bar, output_progress_bar
388
[3761]389    USE prognostic_equations_mod,                                                                  &
[2118]390        ONLY:  prognostic_equations_cache, prognostic_equations_vector
[1320]391
[3761]392    USE radiation_model_mod,                                                                       &
393        ONLY: dt_radiation, force_radiation_call, radiation, radiation_control,                    &
394              radiation_interaction, radiation_interactions, skip_time_do_radiation, time_radiation
[3864]395
[3761]396    USE salsa_mod,                                                                                 &
[3864]397        ONLY: aerosol_number, aerosol_mass, bc_am_t_val, bc_an_t_val, bc_gt_t_val,                 &
[4508]398              communicator_salsa, nbins_aerosol, ncomponents_mass, ngases_salsa,                   &
399              salsa_boundary_conditions, salsa_emission_update, salsa_gas, salsa_gases_from_chem,  &
400              skip_time_do_salsa
[1496]401
[3761]402    USE spectra_mod,                                                                               &
403        ONLY: average_count_sp, averaging_interval_sp, calc_spectra, dt_dosp, skip_time_dosp
[1786]404
[3761]405    USE statistics,                                                                                &
406        ONLY:  flow_statistics_called, hom, pr_palm, sums_ls_l
[1320]407
[3761]408
409    USE surface_layer_fluxes_mod,                                                                  &
[1691]410        ONLY:  surface_layer_fluxes
411
[3761]412    USE surface_data_output_mod,                                                                   &
413        ONLY:  average_count_surf, averaging_interval_surf, dt_dosurf, dt_dosurf_av,               &
414               surface_data_output, surface_data_output_averaging, skip_time_dosurf,               &
[3648]415               skip_time_dosurf_av, time_dosurf, time_dosurf_av
[2232]416
[3761]417    USE surface_mod,                                                                               &
418        ONLY:  surf_def_h, surf_lsm_h, surf_usm_h
419
420    USE synthetic_turbulence_generator_mod,                                                        &
421        ONLY:  dt_stg_call, dt_stg_adjust, parametrize_inflow_turbulence, stg_adjust, stg_main,    &
422               time_stg_adjust, time_stg_call, use_syn_turb_gen
423
424    USE turbulence_closure_mod,                                                                    &
[4048]425        ONLY:  tcm_diffusivities
[2696]426
[3761]427    USE urban_surface_mod,                                                                         &
[4671]428        ONLY:  usm_boundary_condition,                                                             &
429               usm_energy_balance
[2007]430
[3761]431    USE virtual_measurement_mod,                                                                   &
[3988]432        ONLY:  dt_virtual_measurement,                                                             &
433               time_virtual_measurement,                                                           &
434               vm_data_output,                                                                     &
435               vm_sampling,                                                                        &
436               vm_time_start
[2259]437
[4466]438
[4420]439    USE wind_turbine_model_mod,                                                                    &
440        ONLY:  dt_data_output_wtm, time_wtm, wind_turbine, wtm_data_output
[1914]441
[3761]442#if defined( _OPENACC )
[4444]443    USE arrays_3d,                                                                                 &
[4466]444        ONLY:  d, dd2zu, ddzu, ddzw,                                                               &
445               diss_l_u,                                                                           &
446               diss_l_v,                                                                           &
447               diss_l_w,                                                                           &
448               diss_s_u,                                                                           &
449               diss_s_v,                                                                           &
450               diss_s_w,                                                                           &
451               drho_air, drho_air_zw, dzw, e,                                                      &
452               flux_l_u,                                                                           &
453               flux_l_v,                                                                           &
454               flux_l_w,                                                                           &
455               flux_s_u,                                                                           &
456               flux_s_v,                                                                           &
457               flux_s_w,                                                                           &
458               heatflux_output_conversion,                                                         &
[4508]459               kh, km, momentumflux_output_conversion, nc, ni, nr, p, ptdf_x, ptdf_y, qc, qi, qr, rdf,     &
[4444]460               rdf_sc, rho_air, rho_air_zw, s, tdiss_m, te_m, tpt_m, tu_m, tv_m, tw_m, ug, u_init, &
[4508]461               u_stokes_zu, vg, v_init, v_stokes_zu, w, zu
[2365]462
[3761]463    USE control_parameters,                                                                        &
464        ONLY:  tsc
465
466    USE indices,                                                                                   &
[4346]467        ONLY:  advc_flags_m, advc_flags_s, nyn, nyng, nys, nysg, nz, nzb_max, wall_flags_total_0
[3761]468
469    USE statistics,                                                                                &
470        ONLY:  rmask, statistic_regions, sums_l, sums_l_l, sums_us2_ws_l,                          &
471               sums_wsus_ws_l, sums_vs2_ws_l, sums_wsvs_ws_l, sums_ws2_ws_l, sums_wspts_ws_l,      &
472               sums_wsqs_ws_l, sums_wssas_ws_l, sums_wsqcs_ws_l, sums_wsqrs_ws_l, sums_wsncs_ws_l, &
[4508]473               sums_wsnrs_ws_l, sums_wsss_ws_l, weight_substep, sums_salsa_ws_l, sums_wsqis_ws_l,  &
474               sums_wsnis_ws_l
[3761]475
476    USE surface_mod,                                                                               &
477        ONLY:  bc_h, enter_surface_arrays, exit_surface_arrays
478#endif
479
480
[1]481    IMPLICIT NONE
482
[3298]483    CHARACTER (LEN=9) ::  time_to_string   !<
[3864]484
[4356]485    INTEGER(iwp) ::  hour                !< hour of current time
486    INTEGER(iwp) ::  hour_call_emis = -1 !< last hour where emission was called
487    INTEGER(iwp) ::  ib                  !< index for aerosol size bins
488    INTEGER(iwp) ::  ic                  !< index for aerosol mass bins
489    INTEGER(iwp) ::  icc                 !< additional index for aerosol mass bins
490    INTEGER(iwp) ::  ig                  !< index for salsa gases
[4444]491    INTEGER(iwp) ::  mid                 !< masked output running index
[4356]492    INTEGER(iwp) ::  n                   !< loop counter for chemistry species
[3014]493
[1918]494    REAL(wp) ::  dt_3d_old  !< temporary storage of timestep to be used for
495                            !< steering of run control output interval
[3241]496    REAL(wp) ::  time_since_reference_point_save  !< original value of
497                                                  !< time_since_reference_point
498
[3634]499
[3761]500!
501!-- Copy data from arrays_3d
[4466]502!$ACC DATA &
[3634]503!$ACC COPY(d(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl:nxr)) &
[4170]504!$ACC COPY(diss(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
[3634]505!$ACC COPY(e(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
506!$ACC COPY(u(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
507!$ACC COPY(v(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
508!$ACC COPY(w(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
509!$ACC COPY(kh(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
510!$ACC COPY(km(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
511!$ACC COPY(p(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
512!$ACC COPY(pt(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg))
513
514!$ACC DATA &
[4466]515!$ACC COPYIN(diss_l_u(0:nz+1,nys:nyn,0), flux_l_u(0:nz+1,nys:nyn,0)) &
516!$ACC COPYIN(diss_l_v(0:nz+1,nys:nyn,0), flux_l_v(0:nz+1,nys:nyn,0)) &
517!$ACC COPYIN(diss_l_w(0:nz+1,nys:nyn,0), flux_l_w(0:nz+1,nys:nyn,0)) &
518!$ACC COPYIN(diss_s_u(0:nz+1,0), flux_s_u(0:nz+1,0)) &
519!$ACC COPYIN(diss_s_v(0:nz+1,0), flux_s_v(0:nz+1,0)) &
520!$ACC COPYIN(diss_s_w(0:nz+1,0), flux_s_w(0:nz+1,0)) &
[4170]521!$ACC COPY(diss_p(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
[3634]522!$ACC COPY(e_p(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
523!$ACC COPY(u_p(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
524!$ACC COPY(v_p(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
525!$ACC COPY(w_p(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
526!$ACC COPY(pt_p(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
527!$ACC COPY(tend(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
[4170]528!$ACC COPY(tdiss_m(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
[3634]529!$ACC COPY(te_m(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
530!$ACC COPY(tu_m(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
531!$ACC COPY(tv_m(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
532!$ACC COPY(tw_m(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
533!$ACC COPY(tpt_m(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg))
534
535!$ACC DATA &
536!$ACC COPYIN(rho_air(nzb:nzt+1), drho_air(nzb:nzt+1)) &
537!$ACC COPYIN(rho_air_zw(nzb:nzt+1), drho_air_zw(nzb:nzt+1)) &
538!$ACC COPYIN(zu(nzb:nzt+1)) &
539!$ACC COPYIN(dzu(1:nzt+1), dzw(1:nzt+1)) &
540!$ACC COPYIN(ddzu(1:nzt+1), dd2zu(1:nzt)) &
541!$ACC COPYIN(ddzw(1:nzt+1)) &
[3658]542!$ACC COPYIN(heatflux_output_conversion(nzb:nzt+1)) &
543!$ACC COPYIN(momentumflux_output_conversion(nzb:nzt+1)) &
[3634]544!$ACC COPYIN(rdf(nzb+1:nzt), rdf_sc(nzb+1:nzt)) &
545!$ACC COPYIN(ptdf_x(nxlg:nxrg), ptdf_y(nysg:nyng)) &
546!$ACC COPYIN(ref_state(0:nz+1)) &
547!$ACC COPYIN(u_init(0:nz+1), v_init(0:nz+1)) &
548!$ACC COPYIN(u_stokes_zu(nzb:nzt+1), v_stokes_zu(nzb:nzt+1)) &
549!$ACC COPYIN(pt_init(0:nz+1)) &
550!$ACC COPYIN(ug(0:nz+1), vg(0:nz+1))
551
[3761]552!
553!-- Copy data from control_parameters
[3634]554!$ACC DATA &
555!$ACC COPYIN(tsc(1:5))
556
[3761]557!
[4472]558!-- Copy data from grid_variables
559!$ACC DATA &
560!$ACC COPYIN(ddx, ddy)
561
562!
[3761]563!-- Copy data from indices
[3634]564!$ACC DATA &
[4111]565!$ACC COPYIN(advc_flags_m(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
566!$ACC COPYIN(advc_flags_s(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
[4346]567!$ACC COPYIN(wall_flags_total_0(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg))
[3634]568
[3761]569!
570!-- Copy data from surface_mod
[3634]571!$ACC DATA &
572!$ACC COPYIN(bc_h(0:1)) &
573!$ACC COPYIN(bc_h(0)%i(1:bc_h(0)%ns)) &
574!$ACC COPYIN(bc_h(0)%j(1:bc_h(0)%ns)) &
575!$ACC COPYIN(bc_h(0)%k(1:bc_h(0)%ns)) &
576!$ACC COPYIN(bc_h(1)%i(1:bc_h(1)%ns)) &
577!$ACC COPYIN(bc_h(1)%j(1:bc_h(1)%ns)) &
578!$ACC COPYIN(bc_h(1)%k(1:bc_h(1)%ns))
579
[3761]580!
581!-- Copy data from statistics
[3634]582!$ACC DATA &
[3658]583!$ACC COPYIN(hom(0:nz+1,1:2,1:4,0)) &
[3634]584!$ACC COPYIN(rmask(nysg:nyng,nxlg:nxrg,0:statistic_regions)) &
585!$ACC COPYIN(weight_substep(1:intermediate_timestep_count_max)) &
[3658]586!$ACC COPY(sums_l(nzb:nzt+1,1:pr_palm,0)) &
[3634]587!$ACC COPY(sums_l_l(nzb:nzt+1,0:statistic_regions,0)) &
588!$ACC COPY(sums_us2_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
589!$ACC COPY(sums_wsus_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
590!$ACC COPY(sums_vs2_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
591!$ACC COPY(sums_wsvs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
592!$ACC COPY(sums_ws2_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
593!$ACC COPY(sums_wspts_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
594!$ACC COPY(sums_wssas_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
595!$ACC COPY(sums_wsqs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
596!$ACC COPY(sums_wsqcs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
[4502]597!$ACC COPY(sums_wsqis_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
[3634]598!$ACC COPY(sums_wsqrs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
599!$ACC COPY(sums_wsncs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
[4502]600!$ACC COPY(sums_wsnis_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
[3634]601!$ACC COPY(sums_wsnrs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
602!$ACC COPY(sums_wsss_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
603!$ACC COPY(sums_salsa_ws_l(nzb:nzt+1,0))
604
[4472]605!
606!-- Next statement is to avoid compiler warnings about unused variables. Please
607!-- remove in case that you are using them. ddx and ddy need to be defined in
608!-- time_integration because of ACC COPYIN directive.
609    ddx = ddx
610    ddy = ddy
611
[3761]612#if defined( _OPENACC )
[3658]613    CALL enter_surface_arrays
614#endif
615
[1]616!
[1918]617!-- At beginning determine the first time step
618    CALL timestep
[4444]619
620#if defined( __parallel )
[1764]621!
622!-- Synchronize the timestep in case of nested run.
623    IF ( nested_run )  THEN
[1878]624!
625!--    Synchronization by unifying the time step.
626!--    Global minimum of all time-steps is used for all.
627       CALL pmci_synchronize
[1764]628    ENDIF
[4444]629#endif
[1764]630
[1918]631!
632!-- Determine and print out the run control quantities before the first time
633!-- step of this run. For the initial run, some statistics (e.g. divergence)
[3004]634!-- need to be determined first --> CALL flow_statistics at the beginning of
635!-- run_control
[1]636    CALL run_control
[108]637!
[4466]638!-- Data exchange between coupled models in case that a call has been omitted
[108]639!-- at the end of the previous run of a job chain.
[4564]640    IF ( coupling_mode /= 'uncoupled'  .AND.  run_coupled )  THEN
[108]641!
[4466]642!--    In case of model termination initiated by the local model the coupler
643!--    must not be called because this would again cause an MPI hang.
[1918]644       DO WHILE ( time_coupling >= dt_coupling  .AND.  terminate_coupled == 0 )
[108]645          CALL surface_coupler
646          time_coupling = time_coupling - dt_coupling
647       ENDDO
[3761]648       IF (time_coupling == 0.0_wp  .AND.  time_since_reference_point < dt_coupling )  THEN
[348]649          time_coupling = time_since_reference_point
650       ENDIF
[108]651    ENDIF
652
[3885]653    CALL location_message( 'atmosphere (and/or ocean) time-stepping', 'start' )
[3761]654
[1]655!
656!-- Start of the time loop
[3761]657    DO  WHILE ( simulated_time < end_time  .AND.  .NOT. stop_dt  .AND. .NOT. terminate_run )
[1]658
659       CALL cpu_log( log_point_s(10), 'timesteps', 'start' )
[4444]660
[4667]661       IF ( debug_output_timestep )  THEN
662           WRITE( debug_string, * ) 'time_integration', simulated_time
663           CALL debug_message( debug_string, 'start' )
664       ENDIF
665
[1]666!
[4466]667!--    Determine ug, vg and w_subs in dependence on data from external file
[1241]668!--    LSF_DATA
[1365]669       IF ( large_scale_forcing .AND. lsf_vert )  THEN
[1241]670           CALL ls_forcing_vert ( simulated_time )
[1365]671           sums_ls_l = 0.0_wp
[1241]672       ENDIF
673
674!
[4466]675!--    Set pt_init and q_init to the current profiles taken from
676!--    NUDGING_DATA
[1380]677       IF ( nudging )  THEN
678           CALL nudge_ref ( simulated_time )
679!
680!--        Store temperature gradient at the top boundary for possible Neumann
681!--        boundary condition
682           bc_pt_t_val = ( pt_init(nzt+1) - pt_init(nzt) ) / dzu(nzt+1)
683           bc_q_t_val  = ( q_init(nzt+1) - q_init(nzt) ) / dzu(nzt+1)
[3298]684           IF ( air_chemistry )  THEN
[4511]685              DO  n = 1, nvar
686                 bc_cs_t_val = (  chem_species(n)%conc_pr_init(nzt+1)                              &
687                                - chem_species(n)%conc_pr_init(nzt) )                              &
[3298]688                               / dzu(nzt+1)
689              ENDDO
690           ENDIF
[3864]691           IF ( salsa  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_do_salsa )  THEN
692              DO  ib = 1, nbins_aerosol
693                 bc_an_t_val = ( aerosol_number(ib)%init(nzt+1) - aerosol_number(ib)%init(nzt) ) / &
694                               dzu(nzt+1)
695                 DO  ic = 1, ncomponents_mass
696                    icc = ( ic - 1 ) * nbins_aerosol + ib
697                    bc_am_t_val = ( aerosol_mass(icc)%init(nzt+1) - aerosol_mass(icc)%init(nzt) ) /&
698                                  dzu(nzt+1)
699                 ENDDO
700              ENDDO
701              IF ( .NOT. salsa_gases_from_chem )  THEN
702                 DO  ig = 1, ngases_salsa
703                    bc_gt_t_val = ( salsa_gas(ig)%init(nzt+1) - salsa_gas(ig)%init(nzt) ) /        &
704                                  dzu(nzt+1)
705                 ENDDO
706              ENDIF
707           ENDIF
[1380]708       ENDIF
[2696]709!
[4466]710!--    Input of boundary data.
[4226]711       IF ( nesting_offline )  CALL nesting_offl_input
[1380]712!
[4276]713!--    Execute all other module actions routines
[3684]714       CALL module_interface_actions( 'before_timestep' )
[4466]715
[4508]716!
[1]717!--    Start of intermediate step loop
718       intermediate_timestep_count = 0
[3761]719       DO  WHILE ( intermediate_timestep_count < intermediate_timestep_count_max )
[1]720
721          intermediate_timestep_count = intermediate_timestep_count + 1
722
723!
724!--       Set the steering factors for the prognostic equations which depend
725!--       on the timestep scheme
726          CALL timestep_scheme_steering
727
728!
[1128]729!--       Calculate those variables needed in the tendency terms which need
730!--       global communication
[3761]731          IF ( .NOT. use_single_reference_value  .AND.  .NOT. use_initial_profile_as_reference )   &
732          THEN
[1179]733!
734!--          Horizontally averaged profiles to be used as reference state in
735!--          buoyancy terms (WARNING: only the respective last call of
736!--          calc_mean_profile defines the reference state!)
[1365]737             IF ( .NOT. neutral )  THEN
738                CALL calc_mean_profile( pt, 4 )
739                ref_state(:)  = hom(:,1,4,0) ! this is used in the buoyancy term
740             ENDIF
[3294]741             IF ( ocean_mode )  THEN
[2031]742                CALL calc_mean_profile( rho_ocean, 64 )
[1365]743                ref_state(:)  = hom(:,1,64,0)
744             ENDIF
745             IF ( humidity )  THEN
746                CALL calc_mean_profile( vpt, 44 )
747                ref_state(:)  = hom(:,1,44,0)
748             ENDIF
[2617]749!
750!--          Assure that ref_state does not become zero at any level
[4466]751!--          ( might be the case if a vertical level is completely occupied
[2617]752!--            with topography ).
[3761]753             ref_state = MERGE( MAXVAL(ref_state), ref_state, ref_state == 0.0_wp )
[1179]754          ENDIF
755
[3761]756          IF ( ( ws_scheme_mom .OR. ws_scheme_sca )  .AND.  intermediate_timestep_count == 1 )     &
757          THEN
758             CALL ws_statistics
759          ENDIF
[1365]760!
761!--       In case of nudging calculate current nudging time scale and horizontal
[1380]762!--       means of u, v, pt and q
[1365]763          IF ( nudging )  THEN
764             CALL calc_tnudge( simulated_time )
765             CALL calc_mean_profile( u, 1 )
766             CALL calc_mean_profile( v, 2 )
767             CALL calc_mean_profile( pt, 4 )
768             CALL calc_mean_profile( q, 41 )
769          ENDIF
[1128]770!
[3876]771!--       Execute all other module actions routunes
772          CALL module_interface_actions( 'before_prognostic_equations' )
773!
[1]774!--       Solve the prognostic equations. A fast cache optimized version with
775!--       only one single loop is used in case of Piascek-Williams advection
776!--       scheme. NEC vector machines use a different version, because
777!--       in the other versions a good vectorization is prohibited due to
778!--       inlining problems.
[1019]779          IF ( loop_optimization == 'cache' )  THEN
780             CALL prognostic_equations_cache
781          ELSEIF ( loop_optimization == 'vector' )  THEN
[63]782             CALL prognostic_equations_vector
[1]783          ENDIF
[4508]784
[1]785!
[3159]786!--       Movement of agents in multi agent system
[3761]787          IF ( agents_active  .AND.  time_since_reference_point >= multi_agent_system_start  .AND. &
788               time_since_reference_point <= multi_agent_system_end  .AND.                         &
789               intermediate_timestep_count == 1 )                                                  &
790          THEN
[3159]791             CALL multi_agent_system
792             first_call_mas = .FALSE.
793          ENDIF
794
795!
[1]796!--       Exchange of ghost points (lateral boundary conditions)
[2118]797          CALL cpu_log( log_point(26), 'exchange-horiz-progn', 'start' )
[1113]798
[2118]799          CALL exchange_horiz( u_p, nbgp )
800          CALL exchange_horiz( v_p, nbgp )
801          CALL exchange_horiz( w_p, nbgp )
802          CALL exchange_horiz( pt_p, nbgp )
803          IF ( .NOT. constant_diffusion )  CALL exchange_horiz( e_p, nbgp )
[3761]804          IF ( rans_tke_e  .OR.  wang_kernel  .OR.  collision_turbulence                           &
[2696]805               .OR.  use_sgs_for_particles )  THEN
806             IF ( rans_tke_e )  THEN
807                CALL exchange_horiz( diss_p, nbgp )
808             ELSE
809                CALL exchange_horiz( diss, nbgp )
810             ENDIF
811          ENDIF
[3294]812          IF ( ocean_mode )  THEN
[2118]813             CALL exchange_horiz( sa_p, nbgp )
814             CALL exchange_horiz( rho_ocean, nbgp )
815             CALL exchange_horiz( prho, nbgp )
816          ENDIF
817          IF ( humidity )  THEN
818             CALL exchange_horiz( q_p, nbgp )
[3274]819             IF ( bulk_cloud_model .AND. microphysics_morrison )  THEN
[2292]820                CALL exchange_horiz( qc_p, nbgp )
821                CALL exchange_horiz( nc_p, nbgp )
822             ENDIF
[3274]823             IF ( bulk_cloud_model .AND. microphysics_seifert )  THEN
[2118]824                CALL exchange_horiz( qr_p, nbgp )
825                CALL exchange_horiz( nr_p, nbgp )
[1053]826             ENDIF
[4521]827             IF ( bulk_cloud_model .AND. microphysics_ice_phase )  THEN
[4502]828                CALL exchange_horiz( qi_p, nbgp )
829                CALL exchange_horiz( ni_p, nbgp )
830             ENDIF
[2118]831          ENDIF
[2696]832          IF ( passive_scalar )  CALL exchange_horiz( s_p, nbgp )
[3929]833          IF ( air_chemistry )  THEN
[4511]834             DO  n = 1, nvar
835                CALL exchange_horiz( chem_species(n)%conc_p, nbgp,                                 &
836                                     alternative_communicator = communicator_chem )
[4029]837             ENDDO
838          ENDIF
839
840          IF ( salsa  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_do_salsa )  THEN
841             DO  ib = 1, nbins_aerosol
[4508]842                CALL exchange_horiz( aerosol_number(ib)%conc_p, nbgp,                              &
843                                     alternative_communicator = communicator_salsa )
[4029]844                DO  ic = 1, ncomponents_mass
845                   icc = ( ic - 1 ) * nbins_aerosol + ib
[4508]846                   CALL exchange_horiz( aerosol_mass(icc)%conc_p, nbgp,                            &
847                                        alternative_communicator = communicator_salsa )
[4029]848                ENDDO
849             ENDDO
850             IF ( .NOT. salsa_gases_from_chem )  THEN
851                DO  ig = 1, ngases_salsa
[4508]852                   CALL exchange_horiz( salsa_gas(ig)%conc_p, nbgp,                                &
853                                        alternative_communicator = communicator_salsa )
[4029]854                ENDDO
855             ENDIF
856          ENDIF
[4508]857
[4029]858          CALL cpu_log( log_point(26), 'exchange-horiz-progn', 'stop' )
859
[3929]860!
[4029]861!--       Boundary conditions for the prognostic quantities (except of the
[4281]862!--       velocities at the outflow in case of a non-cyclic lateral wall) and
863!--       boundary conditions for module-specific variables
[4268]864          CALL module_interface_boundary_conditions
[4508]865
[1]866!
[4047]867!--       Incrementing timestep counter
868          timestep_count = timestep_count + 1
[73]869
[4047]870          CALL cpu_log( log_point(28), 'swap_timelevel', 'start' )
[2365]871!
[4047]872!--       Set the swap level for all modules
873          CALL module_interface_swap_timelevel( MOD( timestep_count, 2) )
[4444]874
875#if defined( __parallel )
[4047]876!
877!--       Set the swap level for steering the pmc data transfer
878          IF ( nested_run )  CALL pmci_set_swaplevel( MOD( timestep_count, 2) + 1 )  !> @todo: why the +1 ?
[4444]879#endif
[4047]880
881          CALL cpu_log( log_point(28), 'swap_timelevel', 'stop' )
882
[4444]883#if defined( __parallel )
[1764]884          IF ( nested_run )  THEN
[1797]885
[1764]886             CALL cpu_log( log_point(60), 'nesting', 'start' )
[1762]887!
[1933]888!--          Domain nesting. The data transfer subroutines pmci_parent_datatrans
889!--          and pmci_child_datatrans are called inside the wrapper
[1797]890!--          subroutine pmci_datatrans according to the control parameters
891!--          nesting_mode and nesting_datatransfer_mode.
892!--          TO_DO: why is nesting_mode given as a parameter here?
893             CALL pmci_datatrans( nesting_mode )
[1762]894
[3761]895             IF ( TRIM( nesting_mode ) == 'two-way' .OR.  nesting_mode == 'vertical' )  THEN
[4029]896
897                CALL cpu_log( log_point_s(92), 'exchange-horiz-nest', 'start' )
[1762]898!
[1933]899!--             Exchange_horiz is needed for all parent-domains after the
[1764]900!--             anterpolation
901                CALL exchange_horiz( u, nbgp )
902                CALL exchange_horiz( v, nbgp )
903                CALL exchange_horiz( w, nbgp )
[2174]904                IF ( .NOT. neutral )  CALL exchange_horiz( pt, nbgp )
905
906                IF ( humidity )  THEN
907
908                   CALL exchange_horiz( q, nbgp )
909
[3274]910                   IF ( bulk_cloud_model  .AND.  microphysics_morrison )  THEN
[2292]911                       CALL exchange_horiz( qc, nbgp )
912                       CALL exchange_horiz( nc, nbgp )
913                   ENDIF
[3274]914                   IF ( bulk_cloud_model  .AND.  microphysics_seifert )  THEN
[2174]915                       CALL exchange_horiz( qr, nbgp )
916                       CALL exchange_horiz( nr, nbgp )
917                   ENDIF
[4521]918                   IF ( bulk_cloud_model  .AND.  microphysics_ice_phase )  THEN
[4508]919                      CALL exchange_horiz( qi, nbgp )
920                      CALL exchange_horiz( ni, nbgp )
[4502]921                   ENDIF
[4508]922
[2174]923                ENDIF
924
[4466]925                IF ( passive_scalar )  CALL exchange_horiz( s, nbgp )
[3864]926
[2174]927                IF ( .NOT. constant_diffusion )  CALL exchange_horiz( e, nbgp )
[2773]928
[3761]929                IF ( .NOT. constant_diffusion  .AND.  rans_mode  .AND.  rans_tke_e )  THEN
[2938]930                   CALL exchange_horiz( diss, nbgp )
[3761]931                ENDIF
[2938]932
[2773]933                IF ( air_chemistry )  THEN
[3929]934                   DO  n = 1, nvar
[4511]935                      CALL exchange_horiz( chem_species(n)%conc, nbgp,                             &
936                                           alternative_communicator = communicator_chem )
[2773]937                   ENDDO
938                ENDIF
939
[3864]940                IF ( salsa  .AND. time_since_reference_point >= skip_time_do_salsa )  THEN
941                   DO  ib = 1, nbins_aerosol
[4508]942                      CALL exchange_horiz( aerosol_number(ib)%conc, nbgp,                          &
943                                           alternative_communicator = communicator_salsa )
[3864]944                      DO  ic = 1, ncomponents_mass
945                         icc = ( ic - 1 ) * nbins_aerosol + ib
[4508]946                         CALL exchange_horiz( aerosol_mass(icc)%conc, nbgp,                        &
947                                              alternative_communicator = communicator_salsa )
[3864]948                      ENDDO
949                   ENDDO
950                   IF ( .NOT. salsa_gases_from_chem )  THEN
951                      DO  ig = 1, ngases_salsa
[4508]952                         CALL exchange_horiz( salsa_gas(ig)%conc, nbgp,                            &
953                                              alternative_communicator = communicator_salsa )
[3864]954                      ENDDO
955                   ENDIF
956                ENDIF
[4029]957                CALL cpu_log( log_point_s(92), 'exchange-horiz-nest', 'stop' )
[3864]958
[1762]959             ENDIF
[4029]960
[1762]961!
[2311]962!--          Set boundary conditions again after interpolation and anterpolation.
963             CALL pmci_boundary_conds
[1764]964
965             CALL cpu_log( log_point(60), 'nesting', 'stop' )
966
[1762]967          ENDIF
[4444]968#endif
[1762]969
970!
[1]971!--       Temperature offset must be imposed at cyclic boundaries in x-direction
972!--       when a sloping surface is used
973          IF ( sloping_surface )  THEN
[3761]974             IF ( nxl ==  0 )  pt(:,:,nxlg:nxl-1) = pt(:,:,nxlg:nxl-1) - pt_slope_offset
975             IF ( nxr == nx )  pt(:,:,nxr+1:nxrg) = pt(:,:,nxr+1:nxrg) + pt_slope_offset
[1]976          ENDIF
977
978!
[4565]979!--       Increase temperature pt(0) according to pt_surface_heating_rate (convert from K/h to K/s)
[4573]980          IF ( pt_surface_heating_rate /= 0.0_wp .AND. intermediate_timestep_count == 1 ) THEN
981             pt(0,:,:) = pt(0,:,:) + dt_3d * pt_surface_heating_rate / 3600.0_wp
[4565]982          ENDIF
983
984!
[151]985!--       Impose a turbulent inflow using the recycling method
[3719]986          IF ( turbulent_inflow )  CALL inflow_turbulence
[151]987
988!
[2050]989!--       Set values at outflow boundary using the special outflow condition
[3719]990          IF ( turbulent_outflow )  CALL outflow_turbulence
[2050]991
992!
[1]993!--       Impose a random perturbation on the horizontal velocity field
[3761]994          IF ( create_disturbances  .AND.  ( call_psolver_at_all_substeps  .AND.                   &
995               intermediate_timestep_count == intermediate_timestep_count_max )                    &
996               .OR. ( .NOT. call_psolver_at_all_substeps  .AND.  intermediate_timestep_count == 1 ) ) &
[1]997          THEN
998             time_disturb = time_disturb + dt_3d
999             IF ( time_disturb >= dt_disturb )  THEN
[3761]1000                IF ( disturbance_energy_limit /= 0.0_wp  .AND.                                     &
[1736]1001                     hom(nzb+5,1,pr_palm,0) < disturbance_energy_limit )  THEN
[2232]1002                   CALL disturb_field( 'u', tend, u )
1003                   CALL disturb_field( 'v', tend, v )
[3761]1004                ELSEIF ( ( .NOT. bc_lr_cyc  .OR.  .NOT. bc_ns_cyc )                                &
1005                         .AND. .NOT. child_domain  .AND.  .NOT.  nesting_offline )                 &
[3182]1006                THEN
[1]1007!
1008!--                Runs with a non-cyclic lateral wall need perturbations
1009!--                near the inflow throughout the whole simulation
1010                   dist_range = 1
[2232]1011                   CALL disturb_field( 'u', tend, u )
1012                   CALL disturb_field( 'v', tend, v )
[1]1013                   dist_range = 0
1014                ENDIF
1015                time_disturb = time_disturb - dt_disturb
1016             ENDIF
1017          ENDIF
1018
1019!
[4466]1020!--       Map forcing data derived from larger scale model onto domain
[4226]1021!--       boundaries. Further, update geostrophic wind components.
[3761]1022          IF ( nesting_offline  .AND.  intermediate_timestep_count ==                              &
[4226]1023                                       intermediate_timestep_count_max  )  THEN
[4466]1024!--          Determine interpolation factor before boundary conditions and geostrophic wind
[4226]1025!--          is updated.
1026             CALL nesting_offl_interpolation_factor
[3347]1027             CALL nesting_offl_bc
[4581]1028!              CALL nesting_offl_geostrophic_wind
[4226]1029          ENDIF
[2938]1030!
[4022]1031!--       Impose a turbulent inflow using synthetic generated turbulence.
1032          IF ( use_syn_turb_gen  .AND.                                                             &
1033               intermediate_timestep_count == intermediate_timestep_count_max )  THEN
[3719]1034             CALL cpu_log( log_point(57), 'synthetic_turbulence_gen', 'start' )
[3347]1035             CALL stg_main
[3719]1036             CALL cpu_log( log_point(57), 'synthetic_turbulence_gen', 'stop' )
[2696]1037          ENDIF
1038!
[3347]1039!--       Ensure mass conservation. This need to be done after imposing
1040!--       synthetic turbulence and top boundary condition for pressure is set to
[4466]1041!--       Neumann conditions.
[3347]1042!--       Is this also required in case of Dirichlet?
1043          IF ( nesting_offline )  CALL nesting_offl_mass_conservation
1044!
[1]1045!--       Reduce the velocity divergence via the equation for perturbation
1046!--       pressure.
[4564]1047          IF ( intermediate_timestep_count == 1  .OR.  call_psolver_at_all_substeps )  THEN
[2365]1048
[4444]1049#if defined( __parallel )
[2365]1050!
[4564]1051!--          Mass (volume) flux correction to ensure global mass conservation for child domains.
1052             IF ( child_domain )  THEN
1053                IF ( nesting_mode == 'vertical' )  THEN
1054                   CALL pmci_ensure_nest_mass_conservation_vertical
1055                ELSE
1056                   CALL pmci_ensure_nest_mass_conservation
[4010]1057                ENDIF
[4564]1058             ENDIF
[4444]1059#endif
[4564]1060             CALL pres
[2365]1061
[1]1062          ENDIF
[4275]1063!
1064!--       Particle transport/physics with the Lagrangian particle model
1065!--       (only once during intermediate steps, because it uses an Euler-step)
1066!--       ### particle model should be moved before prognostic_equations, in order
1067!--       to regard droplet interactions directly
[1]1068
[4276]1069          CALL module_interface_actions( 'after_pressure_solver' )
[1]1070!
[4275]1071!--       Interaction of droplets with temperature and mixing ratio.
1072!--       Droplet condensation and evaporation is calculated within
1073!--       advec_particles.
1074!
[1]1075!--       If required, compute liquid water content
[3274]1076          IF ( bulk_cloud_model )  THEN
[1015]1077             CALL calc_liquid_water_content
1078          ENDIF
[2174]1079!
[4466]1080!--       If required, compute virtual potential temperature
1081          IF ( humidity )  THEN
1082             CALL compute_vpt
1083          ENDIF
[1585]1084
[1]1085!
1086!--       Compute the diffusion quantities
1087          IF ( .NOT. constant_diffusion )  THEN
1088
1089!
[4466]1090!--          Determine surface fluxes shf and qsws and surface values
1091!--          pt_surface and q_surface in dependence on data from external
[1276]1092!--          file LSF_DATA respectively
[3761]1093             IF ( ( large_scale_forcing .AND. lsf_surf ) .AND.                                     &
1094                 intermediate_timestep_count == intermediate_timestep_count_max )                  &
[1276]1095             THEN
[2320]1096                CALL ls_forcing_surf( simulated_time )
[1276]1097             ENDIF
1098
1099!
[4466]1100!--          First the vertical (and horizontal) fluxes in the surface
[2232]1101!--          (constant flux) layer are computed
[1691]1102             IF ( constant_flux_layer )  THEN
1103                CALL cpu_log( log_point(19), 'surface_layer_fluxes', 'start' )
1104                CALL surface_layer_fluxes
1105                CALL cpu_log( log_point(19), 'surface_layer_fluxes', 'stop' )
[1]1106             ENDIF
1107!
[4466]1108!--          If required, solve the energy balance for the surface and run soil
[2232]1109!--          model. Call for horizontal as well as vertical surfaces
[2696]1110             IF ( land_surface .AND. time_since_reference_point >= skip_time_do_lsm)  THEN
[1691]1111
1112                CALL cpu_log( log_point(54), 'land_surface', 'start' )
[4671]1113                CALL lsm_energy_balance( .FALSE. )
[4268]1114
[2696]1115!
1116!--             At the end, set boundary conditons for potential temperature
[4466]1117!--             and humidity after running the land-surface model. This
[2696]1118!--             might be important for the nesting, where arrays are transfered.
1119                CALL lsm_boundary_condition
[2232]1120
[4268]1121
[1691]1122                CALL cpu_log( log_point(54), 'land_surface', 'stop' )
1123             ENDIF
1124!
[4466]1125!--          If required, solve the energy balance for urban surfaces and run
[2007]1126!--          the material heat model
1127             IF (urban_surface) THEN
1128                CALL cpu_log( log_point(74), 'urban_surface', 'start' )
[4671]1129                CALL usm_energy_balance( .FALSE. )
[4268]1130
[2696]1131!
1132!--             At the end, set boundary conditons for potential temperature
[4466]1133!--             and humidity after running the urban-surface model. This
[2696]1134!--             might be important for the nesting, where arrays are transfered.
1135                CALL usm_boundary_condition
1136
[2007]1137                CALL cpu_log( log_point(74), 'urban_surface', 'stop' )
1138             ENDIF
1139!
[1]1140!--          Compute the diffusion coefficients
1141             CALL cpu_log( log_point(17), 'diffusivities', 'start' )
[75]1142             IF ( .NOT. humidity ) THEN
[3294]1143                IF ( ocean_mode )  THEN
[2696]1144                   CALL tcm_diffusivities( prho, prho_reference )
[97]1145                ELSE
[2696]1146                   CALL tcm_diffusivities( pt, pt_reference )
[97]1147                ENDIF
[1]1148             ELSE
[2696]1149                CALL tcm_diffusivities( vpt, pt_reference )
[1]1150             ENDIF
1151             CALL cpu_log( log_point(17), 'diffusivities', 'stop' )
[4444]1152
[1]1153          ENDIF
1154
1155       ENDDO   ! Intermediate step loop
[3634]1156
[1]1157!
[3634]1158!--    Will be used at some point by flow_statistics.
[3658]1159       !$ACC UPDATE &
[3634]1160       !$ACC HOST(sums_l_l(nzb:nzt+1,0:statistic_regions,0)) &
1161       !$ACC HOST(sums_us2_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1162       !$ACC HOST(sums_wsus_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1163       !$ACC HOST(sums_vs2_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1164       !$ACC HOST(sums_wsvs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1165       !$ACC HOST(sums_ws2_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1166       !$ACC HOST(sums_wspts_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1167       !$ACC HOST(sums_wssas_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1168       !$ACC HOST(sums_wsqs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1169       !$ACC HOST(sums_wsqcs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
[4502]1170       !$ACC HOST(sums_wsqis_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
[3634]1171       !$ACC HOST(sums_wsqrs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1172       !$ACC HOST(sums_wsncs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
[4502]1173       !$ACC HOST(sums_wsnis_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
[3634]1174       !$ACC HOST(sums_wsnrs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1175       !$ACC HOST(sums_wsss_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1176       !$ACC HOST(sums_salsa_ws_l(nzb:nzt+1,0))
1177
1178!
[4064]1179!--    If required, calculate radiative fluxes and heating rates
[4669]1180       IF ( radiation  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_do_radiation )  THEN
[4064]1181
1182          time_radiation = time_radiation + dt_3d
1183
1184          IF ( time_radiation >= dt_radiation  .OR.  force_radiation_call )  THEN
1185
1186             CALL cpu_log( log_point(50), 'radiation', 'start' )
1187
[4669]1188             IF ( time_radiation >= dt_radiation )  THEN
[4064]1189                time_radiation = time_radiation - dt_radiation
1190             ENDIF
1191
1192!
1193!--          Adjust the current time to the time step of the radiation model.
[4466]1194!--          Needed since radiation is pre-calculated and stored only on apparent
[4064]1195!--          solar positions
1196             time_since_reference_point_save = time_since_reference_point
[4669]1197             time_since_reference_point = time_since_reference_point -                            &
1198                                          MODULO(time_since_reference_point, dt_radiation)
[4064]1199
1200             CALL radiation_control
1201
1202             IF ( ( urban_surface  .OR.  land_surface )  .AND.  radiation_interactions )  THEN
1203                CALL cpu_log( log_point_s(46), 'radiation_interaction', 'start' )
1204                CALL radiation_interaction
1205                CALL cpu_log( log_point_s(46), 'radiation_interaction', 'stop' )
1206             ENDIF
[4466]1207
[4064]1208!
1209!--          Return the current time to its original value
1210             time_since_reference_point = time_since_reference_point_save
[4669]1211!
1212!--          Reset forcing of radiation call
1213             force_radiation_call = .FALSE.
[4064]1214
1215             CALL cpu_log( log_point(50), 'radiation', 'stop' )
1216
1217          ENDIF
1218       ENDIF
1219
[4466]1220
[4064]1221!
[4403]1222!-- 20200203 (ECC)
1223!-- allows for emission update mode in legacy mode as well as on-demand mode
1224!-- note that under on-demand mode emission update is no longer restricted to
1225!-- an hourly frequency, but whenever the simulation time corresponds to an
1226!-- inrement in emission timestamp value
1227
[3298]1228!
[4403]1229!-- If required, consider chemical emissions
1230
1231       IF  ( air_chemistry .AND. emissions_anthropogenic )  THEN
1232
1233          IF  ( emiss_read_legacy_mode )  THEN
1234!
1235!-- get hourly index and updates emission data when the hour is passed
1236
1237             CALL get_date_time( time_since_reference_point, hour=hour )
1238
1239             IF  ( hour_call_emis /= hour )   THEN
1240
1241                CALL chem_emissions_setup( chem_emis_att, chem_emis, n_matched_vars )
1242                hour_call_emis = hour
1243
1244             ENDIF
1245
1246          ELSE
1247
1248             CALL chem_emissions_update_on_demand
1249
[3298]1250          ENDIF
[4403]1251
[2766]1252       ENDIF
[4403]1253
1254
[3864]1255!
1256!--    If required, consider aerosol emissions for the salsa model
1257       IF ( salsa )  THEN
1258!
1259!--       Call emission routine to update emissions if needed
1260          CALL salsa_emission_update
[3569]1261
[3864]1262       ENDIF
[2696]1263!
[3469]1264!--    If required, calculate indoor temperature, waste heat, heat flux
1265!--    through wall, etc.
[3744]1266!--    dt_indoor steers the frequency of the indoor model calculations.
1267!--    Note, at first timestep indoor model is called, in order to provide
[4466]1268!--    a waste heat flux.
[3647]1269       IF ( indoor_model )  THEN
[3469]1270
1271          time_indoor = time_indoor + dt_3d
1272
[3761]1273          IF ( time_indoor >= dt_indoor  .OR.  current_timestep_number == 0 )  THEN
[3469]1274
1275             time_indoor = time_indoor - dt_indoor
1276
1277             CALL cpu_log( log_point(76), 'indoor_model', 'start' )
1278             CALL im_main_heatcool
1279             CALL cpu_log( log_point(76), 'indoor_model', 'stop' )
1280
1281          ENDIF
1282       ENDIF
1283!
[1]1284!--    Increase simulation time and output times
[1111]1285       nr_timesteps_this_run      = nr_timesteps_this_run + 1
[291]1286       current_timestep_number    = current_timestep_number + 1
1287       simulated_time             = simulated_time   + dt_3d
1288       time_since_reference_point = simulated_time - coupling_start_time
[2941]1289       simulated_time_chr         = time_to_string( time_since_reference_point )
[291]1290
[1957]1291
[3646]1292       IF ( time_since_reference_point >= skip_time_data_output_av )  THEN
[1]1293          time_do_av         = time_do_av       + dt_3d
1294       ENDIF
[3646]1295       IF ( time_since_reference_point >= skip_time_do2d_xy )  THEN
[1]1296          time_do2d_xy       = time_do2d_xy     + dt_3d
1297       ENDIF
[3646]1298       IF ( time_since_reference_point >= skip_time_do2d_xz )  THEN
[1]1299          time_do2d_xz       = time_do2d_xz     + dt_3d
1300       ENDIF
[3646]1301       IF ( time_since_reference_point >= skip_time_do2d_yz )  THEN
[1]1302          time_do2d_yz       = time_do2d_yz     + dt_3d
1303       ENDIF
[3646]1304       IF ( time_since_reference_point >= skip_time_do3d    )  THEN
[1]1305          time_do3d          = time_do3d        + dt_3d
1306       ENDIF
[410]1307       DO  mid = 1, masks
[3646]1308          IF ( time_since_reference_point >= skip_time_domask(mid) )  THEN
[410]1309             time_domask(mid)= time_domask(mid) + dt_3d
1310          ENDIF
1311       ENDDO
[3646]1312       IF ( time_since_reference_point >= skip_time_dosp )  THEN
[1]1313          time_dosp       = time_dosp        + dt_3d
1314       ENDIF
1315       time_dots          = time_dots        + dt_3d
[849]1316       IF ( .NOT. first_call_lpm )  THEN
[1]1317          time_dopts      = time_dopts       + dt_3d
1318       ENDIF
[3646]1319       IF ( time_since_reference_point >= skip_time_dopr )  THEN
[1]1320          time_dopr       = time_dopr        + dt_3d
1321       ENDIF
[3467]1322       time_dopr_listing  = time_dopr_listing + dt_3d
[1]1323       time_run_control   = time_run_control + dt_3d
[3347]1324!
[3421]1325!--    Increment time-counter for surface output
[3648]1326       IF ( surface_output )  THEN
[3646]1327          IF ( time_since_reference_point >= skip_time_dosurf )  THEN
[3421]1328             time_dosurf    = time_dosurf + dt_3d
1329          ENDIF
[3646]1330          IF ( time_since_reference_point >= skip_time_dosurf_av )  THEN
[3421]1331             time_dosurf_av = time_dosurf_av + dt_3d
1332          ENDIF
1333       ENDIF
1334!
[3988]1335!--    Increment time-counter for virtual measurements
1336       IF ( virtual_measurement  .AND.  vm_time_start <= time_since_reference_point )  THEN
1337          time_virtual_measurement = time_virtual_measurement + dt_3d
1338       ENDIF
[4466]1339
[3988]1340!
[4420]1341!--    Increment time-counter for wind turbine data output
1342       IF ( wind_turbine )  THEN
1343          time_wtm = time_wtm + dt_3d
1344       ENDIF
[4466]1345
[4420]1346!
[3347]1347!--    In case of synthetic turbulence generation and parametrized turbulence
[4466]1348!--    information, update the time counter and if required, adjust the
[3347]1349!--    STG to new atmospheric conditions.
1350       IF ( use_syn_turb_gen  )  THEN
1351          IF ( parametrize_inflow_turbulence )  THEN
1352             time_stg_adjust = time_stg_adjust + dt_3d
[3719]1353             IF ( time_stg_adjust >= dt_stg_adjust )  THEN
1354                CALL cpu_log( log_point(57), 'synthetic_turbulence_gen', 'start' )
1355                CALL stg_adjust
1356                CALL cpu_log( log_point(57), 'synthetic_turbulence_gen', 'stop' )
1357             ENDIF
[3347]1358          ENDIF
1359          time_stg_call = time_stg_call + dt_3d
1360       ENDIF
[1]1361
1362!
[102]1363!--    Data exchange between coupled models
[4564]1364       IF ( coupling_mode /= 'uncoupled'  .AND.  run_coupled )  THEN
[102]1365          time_coupling = time_coupling + dt_3d
[343]1366
[108]1367!
[4466]1368!--       In case of model termination initiated by the local model
1369!--       (terminate_coupled > 0), the coupler must be skipped because it would
[108]1370!--       cause an MPI intercomminucation hang.
[4466]1371!--       If necessary, the coupler will be called at the beginning of the
[108]1372!--       next restart run.
[3761]1373          DO WHILE ( time_coupling >= dt_coupling  .AND.  terminate_coupled == 0 )
[102]1374             CALL surface_coupler
1375             time_coupling = time_coupling - dt_coupling
1376          ENDDO
1377       ENDIF
1378
1379!
[3448]1380!--    Biometeorology calculation of stationary thermal indices
[3647]1381!--    Todo (kanani): biometeorology needs own time_... treatment.
1382!--                   It might be that time_do2d_xy differs from time_do3d,
1383!--                   and then we might get trouble with the biomet output,
1384!--                   because we can have 2d and/or 3d biomet output!!
[3761]1385       IF ( biometeorology                                                                         &
1386            .AND. ( ( time_do3d >= dt_do3d  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_do3d )  &
1387                  .OR.                                                                             &
1388            ( time_do2d_xy >= dt_do2d_xy  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_do2d_xy ) &
[3647]1389                    ) )  THEN
[3569]1390!
1391!--       If required, do thermal comfort calculations
1392          IF ( thermal_comfort )  THEN
1393             CALL bio_calculate_thermal_index_maps ( .FALSE. )
1394          ENDIF
1395!
1396!--       If required, do UV exposure calculations
1397          IF ( uv_exposure )  THEN
[4126]1398             CALL bio_calculate_uv_exposure
[3569]1399          ENDIF
[3448]1400       ENDIF
1401
1402!
[3684]1403!--    Execute alle other module actions routunes
1404       CALL module_interface_actions( 'after_integration' )
[2817]1405
1406!
[1]1407!--    If Galilei transformation is used, determine the distance that the
1408!--    model has moved so far
1409       IF ( galilei_transformation )  THEN
1410          advected_distance_x = advected_distance_x + u_gtrans * dt_3d
1411          advected_distance_y = advected_distance_y + v_gtrans * dt_3d
1412       ENDIF
1413
1414!
1415!--    Check, if restart is necessary (because cpu-time is expiring or
1416!--    because it is forced by user) and set stop flag
[108]1417!--    This call is skipped if the remote model has already initiated a restart.
1418       IF ( .NOT. terminate_run )  CALL check_for_restart
[1]1419
1420!
1421!--    Carry out statistical analysis and output at the requested output times.
1422!--    The MOD function is used for calculating the output time counters (like
1423!--    time_dopr) in order to regard a possible decrease of the output time
1424!--    interval in case of restart runs
1425
1426!
1427!--    Set a flag indicating that so far no statistics have been created
1428!--    for this time step
1429       flow_statistics_called = .FALSE.
1430
1431!
1432!--    If required, call flow_statistics for averaging in time
[3761]1433       IF ( averaging_interval_pr /= 0.0_wp  .AND.                                                 &
1434            ( dt_dopr - time_dopr ) <= averaging_interval_pr  .AND.                                &
[3646]1435            time_since_reference_point >= skip_time_dopr )  THEN
[1]1436          time_dopr_av = time_dopr_av + dt_3d
1437          IF ( time_dopr_av >= dt_averaging_input_pr )  THEN
1438             do_sum = .TRUE.
[3761]1439             time_dopr_av = MOD( time_dopr_av, MAX( dt_averaging_input_pr, dt_3d ) )
[1]1440          ENDIF
1441       ENDIF
1442       IF ( do_sum )  CALL flow_statistics
1443
1444!
[410]1445!--    Sum-up 3d-arrays for later output of time-averaged 2d/3d/masked data
[3761]1446       IF ( averaging_interval /= 0.0_wp  .AND.                                                    &
1447            ( dt_data_output_av - time_do_av ) <= averaging_interval  .AND.                        &
1448            time_since_reference_point >= skip_time_data_output_av )                               &
[1]1449       THEN
1450          time_do_sla = time_do_sla + dt_3d
1451          IF ( time_do_sla >= dt_averaging_input )  THEN
[3994]1452             IF ( current_timestep_number > timestep_number_at_prev_calc )                         &
[4039]1453                CALL doq_calculate
[3994]1454
[1]1455             CALL sum_up_3d_data
1456             average_count_3d = average_count_3d + 1
1457             time_do_sla = MOD( time_do_sla, MAX( dt_averaging_input, dt_3d ) )
1458          ENDIF
1459       ENDIF
[3421]1460!
1461!--    Average surface data
[3648]1462       IF ( surface_output )  THEN
[3761]1463          IF ( averaging_interval_surf /= 0.0_wp                                                   &
1464                .AND.  ( dt_dosurf_av - time_dosurf_av ) <= averaging_interval_surf                &
[3647]1465                .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_dosurf_av )  THEN
[4466]1466             IF ( time_dosurf_av >= dt_averaging_input )  THEN
[3648]1467                CALL surface_data_output_averaging
[3421]1468                average_count_surf = average_count_surf + 1
1469             ENDIF
1470          ENDIF
1471       ENDIF
[1]1472
1473!
1474!--    Calculate spectra for time averaging
[3761]1475       IF ( averaging_interval_sp /= 0.0_wp  .AND. ( dt_dosp - time_dosp ) <= averaging_interval_sp&
1476            .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_dosp )  THEN
[1]1477          time_dosp_av = time_dosp_av + dt_3d
1478          IF ( time_dosp_av >= dt_averaging_input_pr )  THEN
1479             CALL calc_spectra
[3761]1480             time_dosp_av = MOD( time_dosp_av, MAX( dt_averaging_input_pr, dt_3d ) )
[1]1481          ENDIF
1482       ENDIF
1483
1484!
[1957]1485!--    Call flight module and output data
1486       IF ( virtual_flight )  THEN
1487          CALL flight_measurement
1488          CALL data_output_flight
1489       ENDIF
[3472]1490!
1491!--    Take virtual measurements
[3988]1492       IF ( virtual_measurement  .AND.  time_virtual_measurement >= dt_virtual_measurement         &
1493                                 .AND.  vm_time_start <= time_since_reference_point )  THEN
[3704]1494          CALL vm_sampling
1495          CALL vm_data_output
[3988]1496          time_virtual_measurement = MOD(      time_virtual_measurement,                           &
1497                                          MAX( dt_virtual_measurement, dt_3d ) )
[3704]1498       ENDIF
[4466]1499
[1957]1500!
[4420]1501!--    Output wind turbine data
1502       IF ( wind_turbine  .AND.  time_wtm >= dt_data_output_wtm )  THEN
1503          CALL wtm_data_output
1504          time_wtm = MOD( time_wtm, MAX( dt_data_output_wtm, dt_3d ) )
1505       ENDIF
[4466]1506
[4420]1507!
[1]1508!--    Profile output (ASCII) on file
1509       IF ( time_dopr_listing >= dt_dopr_listing )  THEN
1510          CALL print_1d
[3761]1511          time_dopr_listing = MOD( time_dopr_listing, MAX( dt_dopr_listing, dt_3d ) )
[1]1512       ENDIF
1513
1514!
1515!--    Graphic output for PROFIL
[3761]1516       IF ( time_dopr >= dt_dopr  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_dopr )  THEN
[1]1517          IF ( dopr_n /= 0 )  CALL data_output_profiles
1518          time_dopr = MOD( time_dopr, MAX( dt_dopr, dt_3d ) )
[1342]1519          time_dopr_av = 0.0_wp    ! due to averaging (see above)
[1]1520       ENDIF
1521
1522!
1523!--    Graphic output for time series
1524       IF ( time_dots >= dt_dots )  THEN
[48]1525          CALL data_output_tseries
[1]1526          time_dots = MOD( time_dots, MAX( dt_dots, dt_3d ) )
1527       ENDIF
1528
1529!
1530!--    Output of spectra (formatted for use with PROFIL), in case of no
1531!--    time averaging, spectra has to be calculated before
[3761]1532       IF ( time_dosp >= dt_dosp  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_dosp )  THEN
[1]1533          IF ( average_count_sp == 0 )  CALL calc_spectra
1534          CALL data_output_spectra
1535          time_dosp = MOD( time_dosp, MAX( dt_dosp, dt_3d ) )
1536       ENDIF
1537
1538!
1539!--    2d-data output (cross-sections)
[3761]1540       IF ( time_do2d_xy >= dt_do2d_xy  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_do2d_xy )  THEN
[3994]1541          IF ( current_timestep_number > timestep_number_at_prev_calc )                            &
[4039]1542             CALL doq_calculate
[3994]1543
[1]1544          CALL data_output_2d( 'xy', 0 )
1545          time_do2d_xy = MOD( time_do2d_xy, MAX( dt_do2d_xy, dt_3d ) )
1546       ENDIF
[3761]1547       IF ( time_do2d_xz >= dt_do2d_xz  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_do2d_xz )  THEN
[3994]1548          IF ( current_timestep_number > timestep_number_at_prev_calc )                            &
1549
[4039]1550             CALL doq_calculate
[1]1551          CALL data_output_2d( 'xz', 0 )
1552          time_do2d_xz = MOD( time_do2d_xz, MAX( dt_do2d_xz, dt_3d ) )
1553       ENDIF
[3761]1554       IF ( time_do2d_yz >= dt_do2d_yz  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_do2d_yz )  THEN
[3994]1555          IF ( current_timestep_number > timestep_number_at_prev_calc )                            &
[4039]1556             CALL doq_calculate
[3994]1557
[1]1558          CALL data_output_2d( 'yz', 0 )
1559          time_do2d_yz = MOD( time_do2d_yz, MAX( dt_do2d_yz, dt_3d ) )
1560       ENDIF
1561
1562!
1563!--    3d-data output (volume data)
[3761]1564       IF ( time_do3d >= dt_do3d  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_do3d )  THEN
[3994]1565          IF ( current_timestep_number > timestep_number_at_prev_calc )                            &
[4039]1566             CALL doq_calculate
[3994]1567
[1]1568          CALL data_output_3d( 0 )
1569          time_do3d = MOD( time_do3d, MAX( dt_do3d, dt_3d ) )
1570       ENDIF
1571
1572!
[1783]1573!--    Masked data output
[410]1574       DO  mid = 1, masks
[3761]1575          IF ( time_domask(mid) >= dt_domask(mid)                                                  &
1576               .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_domask(mid) )  THEN
[3994]1577             IF ( current_timestep_number > timestep_number_at_prev_calc )                         &
[4039]1578                CALL doq_calculate
[3994]1579
[4069]1580             CALL data_output_mask( 0, mid )
[3761]1581             time_domask(mid) = MOD( time_domask(mid), MAX( dt_domask(mid), dt_3d ) )
[410]1582          ENDIF
1583       ENDDO
1584
1585!
1586!--    Output of time-averaged 2d/3d/masked data
[3761]1587       IF ( time_do_av >= dt_data_output_av                                                        &
1588            .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_data_output_av )  THEN
[1]1589          CALL average_3d_data
[3742]1590!
1591!--       Udate thermal comfort indices based on updated averaged input
1592          IF ( biometeorology  .AND.  thermal_comfort )  THEN
1593             CALL bio_calculate_thermal_index_maps ( .TRUE. )
1594          ENDIF
[1]1595          CALL data_output_2d( 'xy', 1 )
1596          CALL data_output_2d( 'xz', 1 )
1597          CALL data_output_2d( 'yz', 1 )
1598          CALL data_output_3d( 1 )
[410]1599          DO  mid = 1, masks
[4069]1600             CALL data_output_mask( 1, mid )
[410]1601          ENDDO
[1]1602          time_do_av = MOD( time_do_av, MAX( dt_data_output_av, dt_3d ) )
1603       ENDIF
[3421]1604!
1605!--    Output of surface data, instantaneous and averaged data
[3648]1606       IF ( surface_output )  THEN
[3761]1607          IF ( time_dosurf >= dt_dosurf  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_dosurf )  THEN
[3648]1608             CALL surface_data_output( 0 )
[3421]1609             time_dosurf = MOD( time_dosurf, MAX( dt_dosurf, dt_3d ) )
1610          ENDIF
[3761]1611          IF ( time_dosurf_av >= dt_dosurf_av  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_dosurf_av )  THEN
[3648]1612             CALL surface_data_output( 1 )
[3421]1613             time_dosurf_av = MOD( time_dosurf_av, MAX( dt_dosurf_av, dt_3d ) )
1614          ENDIF
1615       ENDIF
[1]1616
1617!
1618!--    Output of particle time series
[253]1619       IF ( particle_advection )  THEN
[3761]1620          IF ( time_dopts >= dt_dopts  .OR.                                                        &
1621               ( time_since_reference_point >= particle_advection_start  .AND.                     &
[849]1622                 first_call_lpm ) )  THEN
[4017]1623             CALL lpm_data_output_ptseries
[253]1624             time_dopts = MOD( time_dopts, MAX( dt_dopts, dt_3d ) )
1625          ENDIF
[1]1626       ENDIF
1627
1628!
[3719]1629!--    If required, set the heat flux for the next time step to a random value
[2232]1630       IF ( constant_heatflux  .AND.  random_heatflux )  THEN
[3719]1631          IF ( surf_def_h(0)%ns >= 1 )  THEN
1632             CALL cpu_log( log_point(23), 'disturb_heatflux', 'start' )
1633             CALL disturb_heatflux( surf_def_h(0) )
1634             CALL cpu_log( log_point(23), 'disturb_heatflux', 'stop' )
1635          ENDIF
[4671]1636          IF ( surf_lsm_h(0)%ns >= 1 )  THEN
[3719]1637             CALL cpu_log( log_point(23), 'disturb_heatflux', 'start' )
[4671]1638             CALL disturb_heatflux( surf_lsm_h(0) )
[3719]1639             CALL cpu_log( log_point(23), 'disturb_heatflux', 'stop' )
1640          ENDIF
[4671]1641          IF ( surf_usm_h(0)%ns >= 1 )  THEN
[3719]1642             CALL cpu_log( log_point(23), 'disturb_heatflux', 'start' )
[4671]1643             CALL disturb_heatflux( surf_usm_h(0) )
[3719]1644             CALL cpu_log( log_point(23), 'disturb_heatflux', 'stop' )
1645          ENDIF
[2232]1646       ENDIF
[1]1647
1648!
[3684]1649!--    Execute alle other module actions routunes
1650       CALL module_interface_actions( 'after_timestep' )
[2817]1651
1652!
[1918]1653!--    Determine size of next time step. Save timestep dt_3d because it is
1654!--    newly calculated in routine timestep, but required further below for
1655!--    steering the run control output interval
1656       dt_3d_old = dt_3d
1657       CALL timestep
1658
[4444]1659#if defined( __parallel )
[1918]1660!
[1925]1661!--    Synchronize the timestep in case of nested run.
1662       IF ( nested_run )  THEN
1663!
1664!--       Synchronize by unifying the time step.
1665!--       Global minimum of all time-steps is used for all.
1666          CALL pmci_synchronize
1667       ENDIF
[4444]1668#endif
[1925]1669
1670!
[1918]1671!--    Computation and output of run control parameters.
1672!--    This is also done whenever perturbations have been imposed
[3761]1673       IF ( time_run_control >= dt_run_control  .OR.                                               &
1674            timestep_scheme(1:5) /= 'runge'  .OR.  disturbance_created )                           &
[1918]1675       THEN
1676          CALL run_control
1677          IF ( time_run_control >= dt_run_control )  THEN
[3761]1678             time_run_control = MOD( time_run_control, MAX( dt_run_control, dt_3d_old ) )
[1918]1679          ENDIF
1680       ENDIF
1681
1682!
[1402]1683!--    Output elapsed simulated time in form of a progress bar on stdout
1684       IF ( myid == 0 )  CALL output_progress_bar
1685
[4667]1686       IF ( debug_output_timestep )  THEN
1687           WRITE( debug_string, * ) 'time_integration', simulated_time
1688           CALL debug_message( debug_string, 'end' )
1689       ENDIF
1690
[1]1691       CALL cpu_log( log_point_s(10), 'timesteps', 'stop' )
1692
[667]1693
[1]1694    ENDDO   ! time loop
[3448]1695
[3761]1696#if defined( _OPENACC )
[3658]1697    CALL exit_surface_arrays
1698#endif
[3634]1699!$ACC END DATA
1700!$ACC END DATA
1701!$ACC END DATA
1702!$ACC END DATA
1703!$ACC END DATA
1704!$ACC END DATA
1705!$ACC END DATA
[4472]1706!$ACC END DATA
[3634]1707
[1402]1708    IF ( myid == 0 )  CALL finish_progress_bar
1709
[3885]1710    CALL location_message( 'atmosphere (and/or ocean) time-stepping', 'finished' )
[1384]1711
[1]1712 END SUBROUTINE time_integration
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.