source: palm/trunk/SOURCE/time_integration.f90 @ 1381

Last change on this file since 1381 was 1381, checked in by heinze, 7 years ago

last commit documented

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 37.2 KB
Line 
1 SUBROUTINE time_integration
2
3!--------------------------------------------------------------------------------!
4! This file is part of PALM.
5!
6! PALM is free software: you can redistribute it and/or modify it under the terms
7! of the GNU General Public License as published by the Free Software Foundation,
8! either version 3 of the License, or (at your option) any later version.
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!
17! Copyright 1997-2014 Leibniz Universitaet Hannover
18!--------------------------------------------------------------------------------!
19!
20! Current revisions:
21! ------------------
22!
23!
24! Former revisions:
25! -----------------
26! $Id: time_integration.f90 1381 2014-04-28 12:41:59Z heinze $
27!
28! 1380 2014-04-28 12:40:45Z heinze
29! CALL of nudge_ref added
30! bc_pt_t_val and bc_q_t_val are updated in case nudging is used
31!
32! 1365 2014-04-22 15:03:56Z boeske
33! Reset sums_ls_l to zero at each timestep
34! +sums_ls_l
35! Calculation of reference state (previously in subroutine calc_mean_profile)
36
37! 1342 2014-03-26 17:04:47Z kanani
38! REAL constants defined as wp-kind
39!
40! 1320 2014-03-20 08:40:49Z raasch
41! ONLY-attribute added to USE-statements,
42! kind-parameters added to all INTEGER and REAL declaration statements,
43! kinds are defined in new module kinds,
44! old module precision_kind is removed,
45! revision history before 2012 removed,
46! comment fields (!:) to be used for variable explanations added to
47! all variable declaration statements
48! 1318 2014-03-17 13:35:16Z raasch
49! module interfaces removed
50!
51! 1308 2014-03-13 14:58:42Z fricke
52! +netcdf_data_format_save
53! For masked data, parallel netcdf output is not tested so far, hence
54! netcdf_data_format is switched back to non-paralell output.
55!
56! 1276 2014-01-15 13:40:41Z heinze
57! Use LSF_DATA also in case of Dirichlet bottom boundary condition for scalars
58!
59! 1257 2013-11-08 15:18:40Z raasch
60! acc-update-host directive for timestep removed
61!
62! 1241 2013-10-30 11:36:58Z heinze
63! Generalize calc_mean_profile for wider use
64! Determine shf and qsws in dependence on data from LSF_DATA
65! Determine ug and vg in dependence on data from LSF_DATA
66! 1221 2013-09-10 08:59:13Z raasch
67! host update of arrays before timestep is called
68!
69! 1179 2013-06-14 05:57:58Z raasch
70! mean profiles for reference state are only calculated if required,
71! small bugfix for background communication
72!
73! 1171 2013-05-30 11:27:45Z raasch
74! split of prognostic_equations deactivated (comment lines), for the time being
75!
76! 1128 2013-04-12 06:19:32Z raasch
77! asynchronous transfer of ghost point data realized for acc-optimized version:
78! prognostic_equations are first called two times for those points required for
79! the left-right and north-south exchange, respectively, and then for the
80! remaining points,
81! those parts requiring global communication moved from prognostic_equations to
82! here
83!
84! 1115 2013-03-26 18:16:16Z hoffmann
85! calculation of qr and nr is restricted to precipitation
86!
87! 1113 2013-03-10 02:48:14Z raasch
88! GPU-porting of boundary conditions,
89! openACC directives updated
90! formal parameter removed from routine boundary_conds
91!
92! 1111 2013-03-08 23:54:10Z raasch
93! +internal timestep counter for cpu statistics added,
94! openACC directives updated
95!
96! 1092 2013-02-02 11:24:22Z raasch
97! unused variables removed
98!
99! 1065 2012-11-22 17:42:36Z hoffmann
100! exchange of diss (dissipation rate) in case of turbulence = .TRUE. added
101!
102! 1053 2012-11-13 17:11:03Z hoffmann
103! exchange of ghost points for nr, qr added
104!
105! 1036 2012-10-22 13:43:42Z raasch
106! code put under GPL (PALM 3.9)
107!
108! 1019 2012-09-28 06:46:45Z raasch
109! non-optimized version of prognostic_equations removed
110!
111! 1015 2012-09-27 09:23:24Z raasch
112! +call of prognostic_equations_acc
113!
114! 1001 2012-09-13 14:08:46Z raasch
115! all actions concerning leapfrog- and upstream-spline-scheme removed
116!
117! 849 2012-03-15 10:35:09Z raasch
118! advec_particles renamed lpm, first_call_advec_particles renamed first_call_lpm
119!
120! 825 2012-02-19 03:03:44Z raasch
121! wang_collision_kernel renamed wang_kernel
122!
123! Revision 1.1  1997/08/11 06:19:04  raasch
124! Initial revision
125!
126!
127! Description:
128! ------------
129! Integration in time of the model equations, statistical analysis and graphic
130! output
131!------------------------------------------------------------------------------!
132
133    USE advec_ws,                                                              &
134        ONLY:  ws_statistics
135
136    USE arrays_3d,                                                             &
137        ONLY:  diss, dzu, e_p, nr_p, prho, pt, pt_p, pt_init, q_init, q, ql,   &
138               ql_c, ql_v, ql_vp, qr_p, q_p, ref_state, rho, sa_p, tend, u,    &
139               u_p, v, vpt, v_p, w_p
140
141    USE calc_mean_profile_mod,                                                 &
142        ONLY:  calc_mean_profile
143
144    USE control_parameters,                                                    &
145        ONLY:  advected_distance_x, advected_distance_y, average_count_3d,     &
146               average_count_sp, averaging_interval, averaging_interval_pr,    &
147               averaging_interval_sp, bc_lr_cyc, bc_ns_cyc, bc_pt_t_val,       &
148               bc_q_t_val, call_psolver_at_all_substeps, cloud_droplets,       &
149               cloud_physics, constant_heatflux, create_disturbances, dopr_n,  &
150               constant_diffusion, coupling_mode, coupling_start_time,         &
151               current_timestep_number, disturbance_created,                   &
152               disturbance_energy_limit, dist_range, do_sum, dt_3d,            &
153               dt_averaging_input, dt_averaging_input_pr, dt_coupling,         &
154               dt_data_output_av, dt_disturb, dt_do2d_xy, dt_do2d_xz,          &
155               dt_do2d_yz, dt_do3d, dt_domask,dt_dopts, dt_dopr,               &
156               dt_dopr_listing, dt_dosp, dt_dots, dt_dvrp, dt_run_control,     &
157               end_time, first_call_lpm, galilei_transformation, humidity,     &
158               icloud_scheme, intermediate_timestep_count,                     &
159               intermediate_timestep_count_max, large_scale_forcing,           &
160               loop_optimization, lsf_surf, lsf_vert, masks, mid,              &
161               netcdf_data_format, neutral, nr_timesteps_this_run, nudging,    &
162               ocean, on_device, passive_scalar, prandtl_layer, precipitation, &
163               prho_reference, pt_reference, pt_slope_offset, random_heatflux, &
164               run_coupled, simulated_time, simulated_time_chr,                &
165               skip_time_do2d_xy, skip_time_do2d_xz, skip_time_do2d_yz,        &
166               skip_time_do3d, skip_time_domask, skip_time_dopr,               &
167               skip_time_dosp, skip_time_data_output_av, sloping_surface,      &
168               stop_dt, terminate_coupled, terminate_run, timestep_scheme,     &
169               time_coupling, time_do2d_xy, time_do2d_xz, time_do2d_yz,        &
170               time_do3d, time_domask, time_dopr, time_dopr_av,                &
171               time_dopr_listing, time_dopts, time_dosp, time_dosp_av,         &
172               time_dots, time_do_av, time_do_sla, time_disturb, time_dvrp,    &
173               time_run_control, time_since_reference_point, turbulence,       &
174               turbulent_inflow, use_initial_profile_as_reference,             &
175               use_single_reference_value, u_gtrans, v_gtrans, ws_scheme_mom,  &
176               ws_scheme_sca
177
178    USE cpulog,                                                                &
179        ONLY:  cpu_log, log_point, log_point_s
180
181    USE indices,                                                               &
182        ONLY:  i_left, i_right, j_north, j_south, nbgp, nx, nxl, nxlg, nxr,    &
183               nxrg, nyn, nys, nzb, nzt, nzb_u_inner, nzb_v_inner
184
185    USE interaction_droplets_ptq_mod,                                          &
186        ONLY:  interaction_droplets_ptq
187
188    USE kinds
189
190    USE ls_forcing_mod,                                                        &
191        ONLY:  ls_forcing_surf, ls_forcing_vert
192
193    USE nudge_mod,                                                             &
194        ONLY:  calc_tnudge, nudge_ref
195
196    USE particle_attributes,                                                   &
197        ONLY:  particle_advection, particle_advection_start, wang_kernel
198
199    USE pegrid
200
201    USE production_e_mod,                                                      &
202        ONLY:  production_e_init
203
204    USE prognostic_equations_mod,                                              &
205        ONLY:  prognostic_equations_acc, prognostic_equations_cache,           &
206               prognostic_equations_vector
207
208    USE statistics,                                                            &
209        ONLY:  flow_statistics_called, hom, pr_palm, sums_ls_l
210
211    USE user_actions_mod,                                                      &
212        ONLY:  user_actions
213
214    IMPLICIT NONE
215
216    CHARACTER (LEN=9) ::  time_to_string          !:
217
218    INTEGER(iwp)      ::  netcdf_data_format_save !:
219
220!
221!-- At the beginning of a simulation determine the time step as well as
222!-- determine and print out the run control parameters
223    IF ( simulated_time == 0.0_wp )  CALL timestep
224
225    CALL run_control
226
227
228!
229!-- Data exchange between coupled models in case that a call has been omitted
230!-- at the end of the previous run of a job chain.
231    IF ( coupling_mode /= 'uncoupled'  .AND.  run_coupled )  THEN
232!
233!--    In case of model termination initiated by the local model the coupler
234!--    must not be called because this would again cause an MPI hang.
235       DO WHILE ( time_coupling >= dt_coupling .AND. terminate_coupled == 0 )
236          CALL surface_coupler
237          time_coupling = time_coupling - dt_coupling
238       ENDDO
239       IF (time_coupling == 0.0_wp .AND. time_since_reference_point < dt_coupling)&
240       THEN
241          time_coupling = time_since_reference_point
242       ENDIF
243    ENDIF
244
245
246#if defined( __dvrp_graphics )
247!
248!-- Time measurement with dvrp software 
249    CALL DVRP_LOG_EVENT( 2, current_timestep_number )
250#endif
251
252!
253!-- Start of the time loop
254    DO  WHILE ( simulated_time < end_time  .AND.  .NOT. stop_dt  .AND. &
255                .NOT. terminate_run )
256
257       CALL cpu_log( log_point_s(10), 'timesteps', 'start' )
258
259!
260!--    Determine size of next time step
261       IF ( simulated_time /= 0.0_wp )  THEN
262          CALL timestep
263       ENDIF
264
265!
266!--    Determine ug, vg and w_subs in dependence on data from external file
267!--    LSF_DATA
268       IF ( large_scale_forcing .AND. lsf_vert )  THEN
269           CALL ls_forcing_vert ( simulated_time )
270           sums_ls_l = 0.0_wp
271       ENDIF
272
273!
274!--    Set pt_init and q_init to the current profiles taken from
275!--    NUDGING_DATA
276       IF ( nudging )  THEN
277           CALL nudge_ref ( simulated_time )
278!
279!--        Store temperature gradient at the top boundary for possible Neumann
280!--        boundary condition
281           bc_pt_t_val = ( pt_init(nzt+1) - pt_init(nzt) ) / dzu(nzt+1)
282           bc_q_t_val  = ( q_init(nzt+1) - q_init(nzt) ) / dzu(nzt+1)
283       ENDIF
284
285!
286!--    Execute the user-defined actions
287       CALL user_actions( 'before_timestep' )
288
289!
290!--    Start of intermediate step loop
291       intermediate_timestep_count = 0
292       DO  WHILE ( intermediate_timestep_count < &
293                   intermediate_timestep_count_max )
294
295          intermediate_timestep_count = intermediate_timestep_count + 1
296
297!
298!--       Set the steering factors for the prognostic equations which depend
299!--       on the timestep scheme
300          CALL timestep_scheme_steering
301
302!
303!--       Calculate those variables needed in the tendency terms which need
304!--       global communication
305          IF ( .NOT. use_single_reference_value  .AND. &
306               .NOT. use_initial_profile_as_reference )  THEN
307!
308!--          Horizontally averaged profiles to be used as reference state in
309!--          buoyancy terms (WARNING: only the respective last call of
310!--          calc_mean_profile defines the reference state!)
311             IF ( .NOT. neutral )  THEN
312                CALL calc_mean_profile( pt, 4 )
313                ref_state(:)  = hom(:,1,4,0) ! this is used in the buoyancy term
314             ENDIF
315             IF ( ocean )  THEN
316                CALL calc_mean_profile( rho, 64 )
317                ref_state(:)  = hom(:,1,64,0)
318             ENDIF
319             IF ( humidity )  THEN
320                CALL calc_mean_profile( vpt, 44 )
321                ref_state(:)  = hom(:,1,44,0)
322             ENDIF
323
324          ENDIF
325
326          IF ( .NOT. constant_diffusion )  CALL production_e_init
327          IF ( ( ws_scheme_mom .OR. ws_scheme_sca )  .AND.  &
328               intermediate_timestep_count == 1 )  CALL ws_statistics
329!
330!--       In case of nudging calculate current nudging time scale and horizontal
331!--       means of u, v, pt and q
332          IF ( nudging )  THEN
333             CALL calc_tnudge( simulated_time )
334             CALL calc_mean_profile( u, 1 )
335             CALL calc_mean_profile( v, 2 )
336             CALL calc_mean_profile( pt, 4 )
337             CALL calc_mean_profile( q, 41 )
338          ENDIF
339
340!
341!--       Solve the prognostic equations. A fast cache optimized version with
342!--       only one single loop is used in case of Piascek-Williams advection
343!--       scheme. NEC vector machines use a different version, because
344!--       in the other versions a good vectorization is prohibited due to
345!--       inlining problems.
346          IF ( loop_optimization == 'cache' )  THEN
347             CALL prognostic_equations_cache
348          ELSEIF ( loop_optimization == 'vector' )  THEN
349             CALL prognostic_equations_vector
350          ELSEIF ( loop_optimization == 'acc' )  THEN
351             i_left  = nxl;         i_right = nxr
352             j_south = nys;         j_north = nyn
353             CALL prognostic_equations_acc
354
355!             i_left  = nxl;         i_right = nxl+nbgp-1
356!             j_south = nys;         j_north = nyn
357!             CALL prognostic_equations_acc
358!             i_left  = nxr-nbgp+1;  i_right = nxr
359!             j_south = nys;         j_north = nyn
360!             CALL prognostic_equations_acc
361
362!
363!--          Exchange of ghost points (lateral boundary conditions)
364             IF ( background_communication )  THEN
365
366                CALL cpu_log( log_point(26), 'exchange-horiz-progn', 'start' )
367               
368                send_receive = 'lr'
369                sendrecv_in_background = .TRUE.
370                req          = 0
371                req_count    = 0
372
373                IF ( numprocs == 1 )  THEN    ! workaround for single-core GPU runs
374                   on_device = .TRUE.         ! to be removed after complete porting
375                ELSE                          ! of ghost point exchange
376                   !$acc update host( e_p, pt_p, u_p, v_p, w_p )
377                ENDIF
378
379                CALL exchange_horiz( u_p, nbgp )
380                CALL exchange_horiz( v_p, nbgp )
381                CALL exchange_horiz( w_p, nbgp )
382                CALL exchange_horiz( pt_p, nbgp )
383                IF ( .NOT. constant_diffusion )  CALL exchange_horiz( e_p, nbgp )
384                IF ( ocean )  THEN
385                   CALL exchange_horiz( sa_p, nbgp )
386                   CALL exchange_horiz( rho, nbgp )
387                  CALL exchange_horiz( prho, nbgp )
388                ENDIF
389                IF (humidity  .OR.  passive_scalar)  THEN
390                   CALL exchange_horiz( q_p, nbgp )
391                   IF ( cloud_physics .AND. icloud_scheme == 0 )  THEN
392                      CALL exchange_horiz( qr_p, nbgp )
393                      CALL exchange_horiz( nr_p, nbgp )
394                   ENDIF
395                ENDIF
396                IF ( cloud_droplets )  THEN
397                   CALL exchange_horiz( ql, nbgp )
398                   CALL exchange_horiz( ql_c, nbgp )
399                   CALL exchange_horiz( ql_v, nbgp )
400                   CALL exchange_horiz( ql_vp, nbgp )
401                ENDIF
402                IF ( wang_kernel  .OR.  turbulence )  CALL exchange_horiz( diss, nbgp )
403
404                IF ( numprocs == 1 )  THEN    ! workaround for single-core GPU runs
405                   on_device = .FALSE.        ! to be removed after complete porting
406                ELSE                          ! of ghost point exchange
407                   !$acc update device( e_p, pt_p, u_p, v_p, w_p )
408                ENDIF
409
410                sendrecv_in_background = .FALSE.
411
412                CALL cpu_log( log_point(26), 'exchange-horiz-progn', 'pause' )
413
414             ENDIF
415
416!             i_left  = nxl+nbgp;    i_right = nxr-nbgp
417!             j_south = nys;         j_north = nys+nbgp-1
418!             CALL prognostic_equations_acc
419!             i_left  = nxl+nbgp;    i_right = nxr-nbgp
420!             j_south = nyn-nbgp+1;  j_north = nyn
421!             CALL prognostic_equations_acc
422
423             IF ( background_communication )  THEN
424                CALL cpu_log( log_point(41), 'exchange-horiz-wait', 'start' )
425#if defined( __parallel )
426                CALL MPI_WAITALL( req_count, req, wait_stat, ierr )
427#endif
428                CALL cpu_log( log_point(41), 'exchange-horiz-wait', 'pause' )
429
430                CALL cpu_log( log_point(26), 'exchange-horiz-progn', 'continue' )
431
432                send_receive = 'ns'
433                sendrecv_in_background = .TRUE.
434                req          = 0
435                req_count    = 0
436
437                IF ( numprocs == 1 )  THEN    ! workaround for single-core GPU runs
438                   on_device = .TRUE.         ! to be removed after complete porting
439                ELSE                          ! of ghost point exchange
440                   !$acc update host( e_p, pt_p, u_p, v_p, w_p )
441                ENDIF
442
443                CALL exchange_horiz( u_p, nbgp )
444                CALL exchange_horiz( v_p, nbgp )
445                CALL exchange_horiz( w_p, nbgp )
446                CALL exchange_horiz( pt_p, nbgp )
447                IF ( .NOT. constant_diffusion )  CALL exchange_horiz( e_p, nbgp )
448                IF ( ocean )  THEN
449                   CALL exchange_horiz( sa_p, nbgp )
450                   CALL exchange_horiz( rho, nbgp )
451                  CALL exchange_horiz( prho, nbgp )
452                ENDIF
453                IF (humidity  .OR.  passive_scalar)  THEN
454                   CALL exchange_horiz( q_p, nbgp )
455                   IF ( cloud_physics .AND. icloud_scheme == 0 )  THEN
456                      CALL exchange_horiz( qr_p, nbgp )
457                      CALL exchange_horiz( nr_p, nbgp )
458                   ENDIF
459                ENDIF
460                IF ( cloud_droplets )  THEN
461                   CALL exchange_horiz( ql, nbgp )
462                   CALL exchange_horiz( ql_c, nbgp )
463                   CALL exchange_horiz( ql_v, nbgp )
464                   CALL exchange_horiz( ql_vp, nbgp )
465                ENDIF
466                IF ( wang_kernel  .OR.  turbulence )  CALL exchange_horiz( diss, nbgp )
467
468                IF ( numprocs == 1 )  THEN    ! workaround for single-core GPU runs
469                   on_device = .FALSE.        ! to be removed after complete porting
470                ELSE                          ! of ghost point exchange
471                   !$acc update device( e_p, pt_p, u_p, v_p, w_p )
472                ENDIF
473
474                sendrecv_in_background = .FALSE.
475
476                CALL cpu_log( log_point(26), 'exchange-horiz-progn', 'stop' )
477
478             ENDIF
479
480!             i_left  = nxl+nbgp;    i_right = nxr-nbgp
481!             j_south = nys+nbgp;    j_north = nyn-nbgp
482!             CALL prognostic_equations_acc
483
484             IF ( background_communication )  THEN
485                CALL cpu_log( log_point(41), 'exchange-horiz-wait', 'continue' )
486#if defined( __parallel )
487                CALL MPI_WAITALL( req_count, req, wait_stat, ierr )
488#endif
489                send_receive = 'al'
490                CALL cpu_log( log_point(41), 'exchange-horiz-wait', 'stop' )
491             ENDIF
492
493          ENDIF
494
495!
496!--       Particle transport/physics with the Lagrangian particle model
497!--       (only once during intermediate steps, because it uses an Euler-step)
498!--       ### particle model should be moved before prognostic_equations, in order
499!--       to regard droplet interactions directly
500          IF ( particle_advection  .AND.                         &
501               simulated_time >= particle_advection_start  .AND. &
502               intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
503             CALL lpm
504             first_call_lpm = .FALSE.
505          ENDIF
506
507!
508!--       Interaction of droplets with temperature and specific humidity.
509!--       Droplet condensation and evaporation is calculated within
510!--       advec_particles.
511          IF ( cloud_droplets  .AND.  &
512               intermediate_timestep_count == intermediate_timestep_count_max )&
513          THEN
514             CALL interaction_droplets_ptq
515          ENDIF
516
517!
518!--       Exchange of ghost points (lateral boundary conditions)
519          IF ( .NOT. background_communication )  THEN
520
521             CALL cpu_log( log_point(26), 'exchange-horiz-progn', 'start' )
522
523             IF ( numprocs == 1 )  THEN    ! workaround for single-core GPU runs
524                on_device = .TRUE.         ! to be removed after complete porting
525             ELSE                          ! of ghost point exchange
526                !$acc update host( e_p, pt_p, u_p, v_p, w_p )
527             ENDIF
528
529             CALL exchange_horiz( u_p, nbgp )
530             CALL exchange_horiz( v_p, nbgp )
531             CALL exchange_horiz( w_p, nbgp )
532             CALL exchange_horiz( pt_p, nbgp )
533             IF ( .NOT. constant_diffusion )  CALL exchange_horiz( e_p, nbgp )
534             IF ( ocean )  THEN
535                CALL exchange_horiz( sa_p, nbgp )
536                CALL exchange_horiz( rho, nbgp )
537                CALL exchange_horiz( prho, nbgp )
538             ENDIF
539             IF (humidity  .OR.  passive_scalar)  THEN
540                CALL exchange_horiz( q_p, nbgp )
541                IF ( cloud_physics .AND. icloud_scheme == 0  .AND.  &
542                     precipitation )  THEN
543                   CALL exchange_horiz( qr_p, nbgp )
544                   CALL exchange_horiz( nr_p, nbgp )
545                ENDIF
546             ENDIF
547             IF ( cloud_droplets )  THEN
548                CALL exchange_horiz( ql, nbgp )
549                CALL exchange_horiz( ql_c, nbgp )
550                CALL exchange_horiz( ql_v, nbgp )
551                CALL exchange_horiz( ql_vp, nbgp )
552             ENDIF
553             IF ( wang_kernel  .OR.  turbulence )  CALL exchange_horiz( diss, nbgp )
554
555             IF ( numprocs == 1 )  THEN    ! workaround for single-core GPU runs
556                on_device = .FALSE.        ! to be removed after complete porting
557             ELSE                          ! of ghost point exchange
558                !$acc update device( e_p, pt_p, u_p, v_p, w_p )
559             ENDIF
560
561             CALL cpu_log( log_point(26), 'exchange-horiz-progn', 'stop' )
562
563          ENDIF
564
565!
566!--       Boundary conditions for the prognostic quantities (except of the
567!--       velocities at the outflow in case of a non-cyclic lateral wall)
568          CALL boundary_conds
569
570!
571!--       Swap the time levels in preparation for the next time step.
572          CALL swap_timelevel
573
574!
575!--       Temperature offset must be imposed at cyclic boundaries in x-direction
576!--       when a sloping surface is used
577          IF ( sloping_surface )  THEN
578             IF ( nxl ==  0 )  pt(:,:,nxlg:nxl-1) = pt(:,:,nxlg:nxl-1) - &
579                                                    pt_slope_offset
580             IF ( nxr == nx )  pt(:,:,nxr+1:nxrg) = pt(:,:,nxr+1:nxrg) + &
581                                                    pt_slope_offset
582          ENDIF
583
584!
585!--       Impose a turbulent inflow using the recycling method
586          IF ( turbulent_inflow )  CALL  inflow_turbulence
587
588!
589!--       Impose a random perturbation on the horizontal velocity field
590          IF ( create_disturbances  .AND.                                      &
591               ( call_psolver_at_all_substeps  .AND.                           &
592               intermediate_timestep_count == intermediate_timestep_count_max )&
593          .OR. ( .NOT. call_psolver_at_all_substeps  .AND.                     &
594               intermediate_timestep_count == 1 ) )                            &
595          THEN
596             time_disturb = time_disturb + dt_3d
597             IF ( time_disturb >= dt_disturb )  THEN
598                !$acc update host( u, v )
599                IF ( numprocs == 1 )  on_device = .FALSE.  ! workaround, remove later
600                IF ( hom(nzb+5,1,pr_palm,0) < disturbance_energy_limit )  THEN
601                   CALL disturb_field( nzb_u_inner, tend, u )
602                   CALL disturb_field( nzb_v_inner, tend, v )
603                ELSEIF ( .NOT. bc_lr_cyc  .OR.  .NOT. bc_ns_cyc )  THEN
604!
605!--                Runs with a non-cyclic lateral wall need perturbations
606!--                near the inflow throughout the whole simulation
607                   dist_range = 1
608                   CALL disturb_field( nzb_u_inner, tend, u )
609                   CALL disturb_field( nzb_v_inner, tend, v )
610                   dist_range = 0
611                ENDIF
612                IF ( numprocs == 1 )  on_device = .TRUE.  ! workaround, remove later
613                !$acc update device( u, v )
614                time_disturb = time_disturb - dt_disturb
615             ENDIF
616          ENDIF
617
618!
619!--       Reduce the velocity divergence via the equation for perturbation
620!--       pressure.
621          IF ( intermediate_timestep_count == 1  .OR. &
622                call_psolver_at_all_substeps )  THEN
623             CALL pres
624          ENDIF
625
626!
627!--       If required, compute liquid water content
628          IF ( cloud_physics )  THEN
629             CALL calc_liquid_water_content
630             !$acc update device( ql )
631          ENDIF
632!
633!--       If required, compute virtual potential temperature
634          IF ( humidity )  THEN
635             CALL compute_vpt
636             !$acc update device( vpt )
637          ENDIF
638!
639!--       Compute the diffusion quantities
640          IF ( .NOT. constant_diffusion )  THEN
641
642!
643!--          Determine surface fluxes shf and qsws and surface values
644!--          pt_surface and q_surface in dependence on data from external
645!--          file LSF_DATA respectively
646             IF ( ( large_scale_forcing .AND. lsf_surf ) .AND. &
647                 intermediate_timestep_count == intermediate_timestep_count_max )&
648             THEN
649                CALL ls_forcing_surf ( simulated_time )
650             ENDIF
651
652!
653!--          First the vertical fluxes in the Prandtl layer are being computed
654             IF ( prandtl_layer )  THEN
655                CALL cpu_log( log_point(19), 'prandtl_fluxes', 'start' )
656                CALL prandtl_fluxes
657                CALL cpu_log( log_point(19), 'prandtl_fluxes', 'stop' )
658             ENDIF
659
660!
661!--          Compute the diffusion coefficients
662             CALL cpu_log( log_point(17), 'diffusivities', 'start' )
663             IF ( .NOT. humidity ) THEN
664                IF ( ocean )  THEN
665                   CALL diffusivities( prho, prho_reference )
666                ELSE
667                   CALL diffusivities( pt, pt_reference )
668                ENDIF
669             ELSE
670                CALL diffusivities( vpt, pt_reference )
671             ENDIF
672             CALL cpu_log( log_point(17), 'diffusivities', 'stop' )
673
674          ENDIF
675
676       ENDDO   ! Intermediate step loop
677
678!
679!--    Increase simulation time and output times
680       nr_timesteps_this_run      = nr_timesteps_this_run + 1
681       current_timestep_number    = current_timestep_number + 1
682       simulated_time             = simulated_time   + dt_3d
683       simulated_time_chr         = time_to_string( simulated_time )
684       time_since_reference_point = simulated_time - coupling_start_time
685
686       IF ( simulated_time >= skip_time_data_output_av )  THEN
687          time_do_av         = time_do_av       + dt_3d
688       ENDIF
689       IF ( simulated_time >= skip_time_do2d_xy )  THEN
690          time_do2d_xy       = time_do2d_xy     + dt_3d
691       ENDIF
692       IF ( simulated_time >= skip_time_do2d_xz )  THEN
693          time_do2d_xz       = time_do2d_xz     + dt_3d
694       ENDIF
695       IF ( simulated_time >= skip_time_do2d_yz )  THEN
696          time_do2d_yz       = time_do2d_yz     + dt_3d
697       ENDIF
698       IF ( simulated_time >= skip_time_do3d    )  THEN
699          time_do3d          = time_do3d        + dt_3d
700       ENDIF
701       DO  mid = 1, masks
702          IF ( simulated_time >= skip_time_domask(mid) )  THEN
703             time_domask(mid)= time_domask(mid) + dt_3d
704          ENDIF
705       ENDDO
706       time_dvrp          = time_dvrp        + dt_3d
707       IF ( simulated_time >= skip_time_dosp )  THEN
708          time_dosp       = time_dosp        + dt_3d
709       ENDIF
710       time_dots          = time_dots        + dt_3d
711       IF ( .NOT. first_call_lpm )  THEN
712          time_dopts      = time_dopts       + dt_3d
713       ENDIF
714       IF ( simulated_time >= skip_time_dopr )  THEN
715          time_dopr       = time_dopr        + dt_3d
716       ENDIF
717       time_dopr_listing          = time_dopr_listing        + dt_3d
718       time_run_control   = time_run_control + dt_3d
719
720!
721!--    Data exchange between coupled models
722       IF ( coupling_mode /= 'uncoupled'  .AND.  run_coupled )  THEN
723          time_coupling = time_coupling + dt_3d
724
725!
726!--       In case of model termination initiated by the local model
727!--       (terminate_coupled > 0), the coupler must be skipped because it would
728!--       cause an MPI intercomminucation hang.
729!--       If necessary, the coupler will be called at the beginning of the
730!--       next restart run.
731          DO WHILE ( time_coupling >= dt_coupling .AND. terminate_coupled == 0 )
732             CALL surface_coupler
733             time_coupling = time_coupling - dt_coupling
734          ENDDO
735       ENDIF
736
737!
738!--    Execute user-defined actions
739       CALL user_actions( 'after_integration' )
740
741!
742!--    If Galilei transformation is used, determine the distance that the
743!--    model has moved so far
744       IF ( galilei_transformation )  THEN
745          advected_distance_x = advected_distance_x + u_gtrans * dt_3d
746          advected_distance_y = advected_distance_y + v_gtrans * dt_3d
747       ENDIF
748
749!
750!--    Check, if restart is necessary (because cpu-time is expiring or
751!--    because it is forced by user) and set stop flag
752!--    This call is skipped if the remote model has already initiated a restart.
753       IF ( .NOT. terminate_run )  CALL check_for_restart
754
755!
756!--    Carry out statistical analysis and output at the requested output times.
757!--    The MOD function is used for calculating the output time counters (like
758!--    time_dopr) in order to regard a possible decrease of the output time
759!--    interval in case of restart runs
760
761!
762!--    Set a flag indicating that so far no statistics have been created
763!--    for this time step
764       flow_statistics_called = .FALSE.
765
766!
767!--    If required, call flow_statistics for averaging in time
768       IF ( averaging_interval_pr /= 0.0_wp  .AND.  &
769            ( dt_dopr - time_dopr ) <= averaging_interval_pr  .AND.  &
770            simulated_time >= skip_time_dopr )  THEN
771          time_dopr_av = time_dopr_av + dt_3d
772          IF ( time_dopr_av >= dt_averaging_input_pr )  THEN
773             do_sum = .TRUE.
774             time_dopr_av = MOD( time_dopr_av, &
775                                    MAX( dt_averaging_input_pr, dt_3d ) )
776          ENDIF
777       ENDIF
778       IF ( do_sum )  CALL flow_statistics
779
780!
781!--    Sum-up 3d-arrays for later output of time-averaged 2d/3d/masked data
782       IF ( averaging_interval /= 0.0_wp  .AND.                                &
783            ( dt_data_output_av - time_do_av ) <= averaging_interval  .AND. &
784            simulated_time >= skip_time_data_output_av )                    &
785       THEN
786          time_do_sla = time_do_sla + dt_3d
787          IF ( time_do_sla >= dt_averaging_input )  THEN
788             CALL sum_up_3d_data
789             average_count_3d = average_count_3d + 1
790             time_do_sla = MOD( time_do_sla, MAX( dt_averaging_input, dt_3d ) )
791          ENDIF
792       ENDIF
793
794!
795!--    Calculate spectra for time averaging
796       IF ( averaging_interval_sp /= 0.0_wp  .AND.  &
797            ( dt_dosp - time_dosp ) <= averaging_interval_sp  .AND.  &
798            simulated_time >= skip_time_dosp )  THEN
799          time_dosp_av = time_dosp_av + dt_3d
800          IF ( time_dosp_av >= dt_averaging_input_pr )  THEN
801             CALL calc_spectra
802             time_dosp_av = MOD( time_dosp_av, &
803                                 MAX( dt_averaging_input_pr, dt_3d ) )
804          ENDIF
805       ENDIF
806
807!
808!--    Computation and output of run control parameters.
809!--    This is also done whenever perturbations have been imposed
810       IF ( time_run_control >= dt_run_control  .OR.                     &
811            timestep_scheme(1:5) /= 'runge'  .OR.  disturbance_created ) &
812       THEN
813          CALL run_control
814          IF ( time_run_control >= dt_run_control )  THEN
815             time_run_control = MOD( time_run_control, &
816                                     MAX( dt_run_control, dt_3d ) )
817          ENDIF
818       ENDIF
819
820!
821!--    Profile output (ASCII) on file
822       IF ( time_dopr_listing >= dt_dopr_listing )  THEN
823          CALL print_1d
824          time_dopr_listing = MOD( time_dopr_listing, MAX( dt_dopr_listing, &
825                                                           dt_3d ) )
826       ENDIF
827
828!
829!--    Graphic output for PROFIL
830       IF ( time_dopr >= dt_dopr )  THEN
831          IF ( dopr_n /= 0 )  CALL data_output_profiles
832          time_dopr = MOD( time_dopr, MAX( dt_dopr, dt_3d ) )
833          time_dopr_av = 0.0_wp    ! due to averaging (see above)
834       ENDIF
835
836!
837!--    Graphic output for time series
838       IF ( time_dots >= dt_dots )  THEN
839          CALL data_output_tseries
840          time_dots = MOD( time_dots, MAX( dt_dots, dt_3d ) )
841       ENDIF
842
843!
844!--    Output of spectra (formatted for use with PROFIL), in case of no
845!--    time averaging, spectra has to be calculated before
846       IF ( time_dosp >= dt_dosp )  THEN
847          IF ( average_count_sp == 0 )  CALL calc_spectra
848          CALL data_output_spectra
849          time_dosp = MOD( time_dosp, MAX( dt_dosp, dt_3d ) )
850       ENDIF
851
852!
853!--    2d-data output (cross-sections)
854       IF ( time_do2d_xy >= dt_do2d_xy )  THEN
855          CALL data_output_2d( 'xy', 0 )
856          time_do2d_xy = MOD( time_do2d_xy, MAX( dt_do2d_xy, dt_3d ) )
857       ENDIF
858       IF ( time_do2d_xz >= dt_do2d_xz )  THEN
859          CALL data_output_2d( 'xz', 0 )
860          time_do2d_xz = MOD( time_do2d_xz, MAX( dt_do2d_xz, dt_3d ) )
861       ENDIF
862       IF ( time_do2d_yz >= dt_do2d_yz )  THEN
863          CALL data_output_2d( 'yz', 0 )
864          time_do2d_yz = MOD( time_do2d_yz, MAX( dt_do2d_yz, dt_3d ) )
865       ENDIF
866
867!
868!--    3d-data output (volume data)
869       IF ( time_do3d >= dt_do3d )  THEN
870          CALL data_output_3d( 0 )
871          time_do3d = MOD( time_do3d, MAX( dt_do3d, dt_3d ) )
872       ENDIF
873
874!
875!--    masked data output
876!--    Parallel netcdf output is not tested so far for masked data, hence
877!--    netcdf_data_format is switched back to non-paralell output.
878       netcdf_data_format_save = netcdf_data_format
879       IF ( netcdf_data_format == 5 ) netcdf_data_format = 3
880       IF ( netcdf_data_format == 6 ) netcdf_data_format = 4
881       DO  mid = 1, masks
882          IF ( time_domask(mid) >= dt_domask(mid) )  THEN
883             CALL data_output_mask( 0 )
884             time_domask(mid) = MOD( time_domask(mid),  &
885                                     MAX( dt_domask(mid), dt_3d ) )
886          ENDIF
887       ENDDO
888       netcdf_data_format = netcdf_data_format_save
889
890!
891!--    Output of time-averaged 2d/3d/masked data
892       IF ( time_do_av >= dt_data_output_av )  THEN
893          CALL average_3d_data
894          CALL data_output_2d( 'xy', 1 )
895          CALL data_output_2d( 'xz', 1 )
896          CALL data_output_2d( 'yz', 1 )
897          CALL data_output_3d( 1 )
898!--       Parallel netcdf output is not tested so far for masked data, hence
899!--       netcdf_data_format is switched back to non-paralell output.
900          netcdf_data_format_save = netcdf_data_format
901          IF ( netcdf_data_format == 5 ) netcdf_data_format = 3
902          IF ( netcdf_data_format == 6 ) netcdf_data_format = 4
903          DO  mid = 1, masks
904             CALL data_output_mask( 1 )
905          ENDDO
906          netcdf_data_format = netcdf_data_format_save
907          time_do_av = MOD( time_do_av, MAX( dt_data_output_av, dt_3d ) )
908       ENDIF
909
910!
911!--    Output of particle time series
912       IF ( particle_advection )  THEN
913          IF ( time_dopts >= dt_dopts  .OR. &
914               ( simulated_time >= particle_advection_start  .AND. &
915                 first_call_lpm ) )  THEN
916             CALL data_output_ptseries
917             time_dopts = MOD( time_dopts, MAX( dt_dopts, dt_3d ) )
918          ENDIF
919       ENDIF
920
921!
922!--    Output of dvrp-graphics (isosurface, particles, slicer)
923#if defined( __dvrp_graphics )
924       CALL DVRP_LOG_EVENT( -2, current_timestep_number-1 )
925#endif
926       IF ( time_dvrp >= dt_dvrp )  THEN
927          CALL data_output_dvrp
928          time_dvrp = MOD( time_dvrp, MAX( dt_dvrp, dt_3d ) )
929       ENDIF
930#if defined( __dvrp_graphics )
931       CALL DVRP_LOG_EVENT( 2, current_timestep_number )
932#endif
933
934!
935!--    If required, set the heat flux for the next time step at a random value
936       IF ( constant_heatflux  .AND.  random_heatflux )  CALL disturb_heatflux
937
938!
939!--    Execute user-defined actions
940       CALL user_actions( 'after_timestep' )
941
942       CALL cpu_log( log_point_s(10), 'timesteps', 'stop' )
943
944
945    ENDDO   ! time loop
946
947#if defined( __dvrp_graphics )
948    CALL DVRP_LOG_EVENT( -2, current_timestep_number )
949#endif
950
951 END SUBROUTINE time_integration
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.