source: palm/trunk/SOURCE/time_integration.f90 @ 1384

Last change on this file since 1384 was 1384, checked in by raasch, 7 years ago

output of location messages to stdout

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 37.3 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! location messages added
23!
24! Former revisions:
25! -----------------
26! $Id: time_integration.f90 1384 2014-05-02 14:31:06Z raasch $
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    CALL location_message( 'beginning with time-stepping' )
253!
254!-- Start of the time loop
255    DO  WHILE ( simulated_time < end_time  .AND.  .NOT. stop_dt  .AND. &
256                .NOT. terminate_run )
257
258       CALL cpu_log( log_point_s(10), 'timesteps', 'start' )
259
260!
261!--    Determine size of next time step
262       IF ( simulated_time /= 0.0_wp )  THEN
263          CALL timestep
264       ENDIF
265
266!
267!--    Determine ug, vg and w_subs in dependence on data from external file
268!--    LSF_DATA
269       IF ( large_scale_forcing .AND. lsf_vert )  THEN
270           CALL ls_forcing_vert ( simulated_time )
271           sums_ls_l = 0.0_wp
272       ENDIF
273
274!
275!--    Set pt_init and q_init to the current profiles taken from
276!--    NUDGING_DATA
277       IF ( nudging )  THEN
278           CALL nudge_ref ( simulated_time )
279!
280!--        Store temperature gradient at the top boundary for possible Neumann
281!--        boundary condition
282           bc_pt_t_val = ( pt_init(nzt+1) - pt_init(nzt) ) / dzu(nzt+1)
283           bc_q_t_val  = ( q_init(nzt+1) - q_init(nzt) ) / dzu(nzt+1)
284       ENDIF
285
286!
287!--    Execute the user-defined actions
288       CALL user_actions( 'before_timestep' )
289
290!
291!--    Start of intermediate step loop
292       intermediate_timestep_count = 0
293       DO  WHILE ( intermediate_timestep_count < &
294                   intermediate_timestep_count_max )
295
296          intermediate_timestep_count = intermediate_timestep_count + 1
297
298!
299!--       Set the steering factors for the prognostic equations which depend
300!--       on the timestep scheme
301          CALL timestep_scheme_steering
302
303!
304!--       Calculate those variables needed in the tendency terms which need
305!--       global communication
306          IF ( .NOT. use_single_reference_value  .AND. &
307               .NOT. use_initial_profile_as_reference )  THEN
308!
309!--          Horizontally averaged profiles to be used as reference state in
310!--          buoyancy terms (WARNING: only the respective last call of
311!--          calc_mean_profile defines the reference state!)
312             IF ( .NOT. neutral )  THEN
313                CALL calc_mean_profile( pt, 4 )
314                ref_state(:)  = hom(:,1,4,0) ! this is used in the buoyancy term
315             ENDIF
316             IF ( ocean )  THEN
317                CALL calc_mean_profile( rho, 64 )
318                ref_state(:)  = hom(:,1,64,0)
319             ENDIF
320             IF ( humidity )  THEN
321                CALL calc_mean_profile( vpt, 44 )
322                ref_state(:)  = hom(:,1,44,0)
323             ENDIF
324
325          ENDIF
326
327          IF ( .NOT. constant_diffusion )  CALL production_e_init
328          IF ( ( ws_scheme_mom .OR. ws_scheme_sca )  .AND.  &
329               intermediate_timestep_count == 1 )  CALL ws_statistics
330!
331!--       In case of nudging calculate current nudging time scale and horizontal
332!--       means of u, v, pt and q
333          IF ( nudging )  THEN
334             CALL calc_tnudge( simulated_time )
335             CALL calc_mean_profile( u, 1 )
336             CALL calc_mean_profile( v, 2 )
337             CALL calc_mean_profile( pt, 4 )
338             CALL calc_mean_profile( q, 41 )
339          ENDIF
340
341!
342!--       Solve the prognostic equations. A fast cache optimized version with
343!--       only one single loop is used in case of Piascek-Williams advection
344!--       scheme. NEC vector machines use a different version, because
345!--       in the other versions a good vectorization is prohibited due to
346!--       inlining problems.
347          IF ( loop_optimization == 'cache' )  THEN
348             CALL prognostic_equations_cache
349          ELSEIF ( loop_optimization == 'vector' )  THEN
350             CALL prognostic_equations_vector
351          ELSEIF ( loop_optimization == 'acc' )  THEN
352             i_left  = nxl;         i_right = nxr
353             j_south = nys;         j_north = nyn
354             CALL prognostic_equations_acc
355
356!             i_left  = nxl;         i_right = nxl+nbgp-1
357!             j_south = nys;         j_north = nyn
358!             CALL prognostic_equations_acc
359!             i_left  = nxr-nbgp+1;  i_right = nxr
360!             j_south = nys;         j_north = nyn
361!             CALL prognostic_equations_acc
362
363!
364!--          Exchange of ghost points (lateral boundary conditions)
365             IF ( background_communication )  THEN
366
367                CALL cpu_log( log_point(26), 'exchange-horiz-progn', 'start' )
368               
369                send_receive = 'lr'
370                sendrecv_in_background = .TRUE.
371                req          = 0
372                req_count    = 0
373
374                IF ( numprocs == 1 )  THEN    ! workaround for single-core GPU runs
375                   on_device = .TRUE.         ! to be removed after complete porting
376                ELSE                          ! of ghost point exchange
377                   !$acc update host( e_p, pt_p, u_p, v_p, w_p )
378                ENDIF
379
380                CALL exchange_horiz( u_p, nbgp )
381                CALL exchange_horiz( v_p, nbgp )
382                CALL exchange_horiz( w_p, nbgp )
383                CALL exchange_horiz( pt_p, nbgp )
384                IF ( .NOT. constant_diffusion )  CALL exchange_horiz( e_p, nbgp )
385                IF ( ocean )  THEN
386                   CALL exchange_horiz( sa_p, nbgp )
387                   CALL exchange_horiz( rho, nbgp )
388                  CALL exchange_horiz( prho, nbgp )
389                ENDIF
390                IF (humidity  .OR.  passive_scalar)  THEN
391                   CALL exchange_horiz( q_p, nbgp )
392                   IF ( cloud_physics .AND. icloud_scheme == 0 )  THEN
393                      CALL exchange_horiz( qr_p, nbgp )
394                      CALL exchange_horiz( nr_p, nbgp )
395                   ENDIF
396                ENDIF
397                IF ( cloud_droplets )  THEN
398                   CALL exchange_horiz( ql, nbgp )
399                   CALL exchange_horiz( ql_c, nbgp )
400                   CALL exchange_horiz( ql_v, nbgp )
401                   CALL exchange_horiz( ql_vp, nbgp )
402                ENDIF
403                IF ( wang_kernel  .OR.  turbulence )  CALL exchange_horiz( diss, nbgp )
404
405                IF ( numprocs == 1 )  THEN    ! workaround for single-core GPU runs
406                   on_device = .FALSE.        ! to be removed after complete porting
407                ELSE                          ! of ghost point exchange
408                   !$acc update device( e_p, pt_p, u_p, v_p, w_p )
409                ENDIF
410
411                sendrecv_in_background = .FALSE.
412
413                CALL cpu_log( log_point(26), 'exchange-horiz-progn', 'pause' )
414
415             ENDIF
416
417!             i_left  = nxl+nbgp;    i_right = nxr-nbgp
418!             j_south = nys;         j_north = nys+nbgp-1
419!             CALL prognostic_equations_acc
420!             i_left  = nxl+nbgp;    i_right = nxr-nbgp
421!             j_south = nyn-nbgp+1;  j_north = nyn
422!             CALL prognostic_equations_acc
423
424             IF ( background_communication )  THEN
425                CALL cpu_log( log_point(41), 'exchange-horiz-wait', 'start' )
426#if defined( __parallel )
427                CALL MPI_WAITALL( req_count, req, wait_stat, ierr )
428#endif
429                CALL cpu_log( log_point(41), 'exchange-horiz-wait', 'pause' )
430
431                CALL cpu_log( log_point(26), 'exchange-horiz-progn', 'continue' )
432
433                send_receive = 'ns'
434                sendrecv_in_background = .TRUE.
435                req          = 0
436                req_count    = 0
437
438                IF ( numprocs == 1 )  THEN    ! workaround for single-core GPU runs
439                   on_device = .TRUE.         ! to be removed after complete porting
440                ELSE                          ! of ghost point exchange
441                   !$acc update host( e_p, pt_p, u_p, v_p, w_p )
442                ENDIF
443
444                CALL exchange_horiz( u_p, nbgp )
445                CALL exchange_horiz( v_p, nbgp )
446                CALL exchange_horiz( w_p, nbgp )
447                CALL exchange_horiz( pt_p, nbgp )
448                IF ( .NOT. constant_diffusion )  CALL exchange_horiz( e_p, nbgp )
449                IF ( ocean )  THEN
450                   CALL exchange_horiz( sa_p, nbgp )
451                   CALL exchange_horiz( rho, nbgp )
452                  CALL exchange_horiz( prho, nbgp )
453                ENDIF
454                IF (humidity  .OR.  passive_scalar)  THEN
455                   CALL exchange_horiz( q_p, nbgp )
456                   IF ( cloud_physics .AND. icloud_scheme == 0 )  THEN
457                      CALL exchange_horiz( qr_p, nbgp )
458                      CALL exchange_horiz( nr_p, nbgp )
459                   ENDIF
460                ENDIF
461                IF ( cloud_droplets )  THEN
462                   CALL exchange_horiz( ql, nbgp )
463                   CALL exchange_horiz( ql_c, nbgp )
464                   CALL exchange_horiz( ql_v, nbgp )
465                   CALL exchange_horiz( ql_vp, nbgp )
466                ENDIF
467                IF ( wang_kernel  .OR.  turbulence )  CALL exchange_horiz( diss, nbgp )
468
469                IF ( numprocs == 1 )  THEN    ! workaround for single-core GPU runs
470                   on_device = .FALSE.        ! to be removed after complete porting
471                ELSE                          ! of ghost point exchange
472                   !$acc update device( e_p, pt_p, u_p, v_p, w_p )
473                ENDIF
474
475                sendrecv_in_background = .FALSE.
476
477                CALL cpu_log( log_point(26), 'exchange-horiz-progn', 'stop' )
478
479             ENDIF
480
481!             i_left  = nxl+nbgp;    i_right = nxr-nbgp
482!             j_south = nys+nbgp;    j_north = nyn-nbgp
483!             CALL prognostic_equations_acc
484
485             IF ( background_communication )  THEN
486                CALL cpu_log( log_point(41), 'exchange-horiz-wait', 'continue' )
487#if defined( __parallel )
488                CALL MPI_WAITALL( req_count, req, wait_stat, ierr )
489#endif
490                send_receive = 'al'
491                CALL cpu_log( log_point(41), 'exchange-horiz-wait', 'stop' )
492             ENDIF
493
494          ENDIF
495
496!
497!--       Particle transport/physics with the Lagrangian particle model
498!--       (only once during intermediate steps, because it uses an Euler-step)
499!--       ### particle model should be moved before prognostic_equations, in order
500!--       to regard droplet interactions directly
501          IF ( particle_advection  .AND.                         &
502               simulated_time >= particle_advection_start  .AND. &
503               intermediate_timestep_count == 1 )  THEN
504             CALL lpm
505             first_call_lpm = .FALSE.
506          ENDIF
507
508!
509!--       Interaction of droplets with temperature and specific humidity.
510!--       Droplet condensation and evaporation is calculated within
511!--       advec_particles.
512          IF ( cloud_droplets  .AND.  &
513               intermediate_timestep_count == intermediate_timestep_count_max )&
514          THEN
515             CALL interaction_droplets_ptq
516          ENDIF
517
518!
519!--       Exchange of ghost points (lateral boundary conditions)
520          IF ( .NOT. background_communication )  THEN
521
522             CALL cpu_log( log_point(26), 'exchange-horiz-progn', 'start' )
523
524             IF ( numprocs == 1 )  THEN    ! workaround for single-core GPU runs
525                on_device = .TRUE.         ! to be removed after complete porting
526             ELSE                          ! of ghost point exchange
527                !$acc update host( e_p, pt_p, u_p, v_p, w_p )
528             ENDIF
529
530             CALL exchange_horiz( u_p, nbgp )
531             CALL exchange_horiz( v_p, nbgp )
532             CALL exchange_horiz( w_p, nbgp )
533             CALL exchange_horiz( pt_p, nbgp )
534             IF ( .NOT. constant_diffusion )  CALL exchange_horiz( e_p, nbgp )
535             IF ( ocean )  THEN
536                CALL exchange_horiz( sa_p, nbgp )
537                CALL exchange_horiz( rho, nbgp )
538                CALL exchange_horiz( prho, nbgp )
539             ENDIF
540             IF (humidity  .OR.  passive_scalar)  THEN
541                CALL exchange_horiz( q_p, nbgp )
542                IF ( cloud_physics .AND. icloud_scheme == 0  .AND.  &
543                     precipitation )  THEN
544                   CALL exchange_horiz( qr_p, nbgp )
545                   CALL exchange_horiz( nr_p, nbgp )
546                ENDIF
547             ENDIF
548             IF ( cloud_droplets )  THEN
549                CALL exchange_horiz( ql, nbgp )
550                CALL exchange_horiz( ql_c, nbgp )
551                CALL exchange_horiz( ql_v, nbgp )
552                CALL exchange_horiz( ql_vp, nbgp )
553             ENDIF
554             IF ( wang_kernel  .OR.  turbulence )  CALL exchange_horiz( diss, nbgp )
555
556             IF ( numprocs == 1 )  THEN    ! workaround for single-core GPU runs
557                on_device = .FALSE.        ! to be removed after complete porting
558             ELSE                          ! of ghost point exchange
559                !$acc update device( e_p, pt_p, u_p, v_p, w_p )
560             ENDIF
561
562             CALL cpu_log( log_point(26), 'exchange-horiz-progn', 'stop' )
563
564          ENDIF
565
566!
567!--       Boundary conditions for the prognostic quantities (except of the
568!--       velocities at the outflow in case of a non-cyclic lateral wall)
569          CALL boundary_conds
570
571!
572!--       Swap the time levels in preparation for the next time step.
573          CALL swap_timelevel
574
575!
576!--       Temperature offset must be imposed at cyclic boundaries in x-direction
577!--       when a sloping surface is used
578          IF ( sloping_surface )  THEN
579             IF ( nxl ==  0 )  pt(:,:,nxlg:nxl-1) = pt(:,:,nxlg:nxl-1) - &
580                                                    pt_slope_offset
581             IF ( nxr == nx )  pt(:,:,nxr+1:nxrg) = pt(:,:,nxr+1:nxrg) + &
582                                                    pt_slope_offset
583          ENDIF
584
585!
586!--       Impose a turbulent inflow using the recycling method
587          IF ( turbulent_inflow )  CALL  inflow_turbulence
588
589!
590!--       Impose a random perturbation on the horizontal velocity field
591          IF ( create_disturbances  .AND.                                      &
592               ( call_psolver_at_all_substeps  .AND.                           &
593               intermediate_timestep_count == intermediate_timestep_count_max )&
594          .OR. ( .NOT. call_psolver_at_all_substeps  .AND.                     &
595               intermediate_timestep_count == 1 ) )                            &
596          THEN
597             time_disturb = time_disturb + dt_3d
598             IF ( time_disturb >= dt_disturb )  THEN
599                !$acc update host( u, v )
600                IF ( numprocs == 1 )  on_device = .FALSE.  ! workaround, remove later
601                IF ( hom(nzb+5,1,pr_palm,0) < disturbance_energy_limit )  THEN
602                   CALL disturb_field( nzb_u_inner, tend, u )
603                   CALL disturb_field( nzb_v_inner, tend, v )
604                ELSEIF ( .NOT. bc_lr_cyc  .OR.  .NOT. bc_ns_cyc )  THEN
605!
606!--                Runs with a non-cyclic lateral wall need perturbations
607!--                near the inflow throughout the whole simulation
608                   dist_range = 1
609                   CALL disturb_field( nzb_u_inner, tend, u )
610                   CALL disturb_field( nzb_v_inner, tend, v )
611                   dist_range = 0
612                ENDIF
613                IF ( numprocs == 1 )  on_device = .TRUE.  ! workaround, remove later
614                !$acc update device( u, v )
615                time_disturb = time_disturb - dt_disturb
616             ENDIF
617          ENDIF
618
619!
620!--       Reduce the velocity divergence via the equation for perturbation
621!--       pressure.
622          IF ( intermediate_timestep_count == 1  .OR. &
623                call_psolver_at_all_substeps )  THEN
624             CALL pres
625          ENDIF
626
627!
628!--       If required, compute liquid water content
629          IF ( cloud_physics )  THEN
630             CALL calc_liquid_water_content
631             !$acc update device( ql )
632          ENDIF
633!
634!--       If required, compute virtual potential temperature
635          IF ( humidity )  THEN
636             CALL compute_vpt
637             !$acc update device( vpt )
638          ENDIF
639!
640!--       Compute the diffusion quantities
641          IF ( .NOT. constant_diffusion )  THEN
642
643!
644!--          Determine surface fluxes shf and qsws and surface values
645!--          pt_surface and q_surface in dependence on data from external
646!--          file LSF_DATA respectively
647             IF ( ( large_scale_forcing .AND. lsf_surf ) .AND. &
648                 intermediate_timestep_count == intermediate_timestep_count_max )&
649             THEN
650                CALL ls_forcing_surf ( simulated_time )
651             ENDIF
652
653!
654!--          First the vertical fluxes in the Prandtl layer are being computed
655             IF ( prandtl_layer )  THEN
656                CALL cpu_log( log_point(19), 'prandtl_fluxes', 'start' )
657                CALL prandtl_fluxes
658                CALL cpu_log( log_point(19), 'prandtl_fluxes', 'stop' )
659             ENDIF
660
661!
662!--          Compute the diffusion coefficients
663             CALL cpu_log( log_point(17), 'diffusivities', 'start' )
664             IF ( .NOT. humidity ) THEN
665                IF ( ocean )  THEN
666                   CALL diffusivities( prho, prho_reference )
667                ELSE
668                   CALL diffusivities( pt, pt_reference )
669                ENDIF
670             ELSE
671                CALL diffusivities( vpt, pt_reference )
672             ENDIF
673             CALL cpu_log( log_point(17), 'diffusivities', 'stop' )
674
675          ENDIF
676
677       ENDDO   ! Intermediate step loop
678
679!
680!--    Increase simulation time and output times
681       nr_timesteps_this_run      = nr_timesteps_this_run + 1
682       current_timestep_number    = current_timestep_number + 1
683       simulated_time             = simulated_time   + dt_3d
684       simulated_time_chr         = time_to_string( simulated_time )
685       time_since_reference_point = simulated_time - coupling_start_time
686
687       IF ( simulated_time >= skip_time_data_output_av )  THEN
688          time_do_av         = time_do_av       + dt_3d
689       ENDIF
690       IF ( simulated_time >= skip_time_do2d_xy )  THEN
691          time_do2d_xy       = time_do2d_xy     + dt_3d
692       ENDIF
693       IF ( simulated_time >= skip_time_do2d_xz )  THEN
694          time_do2d_xz       = time_do2d_xz     + dt_3d
695       ENDIF
696       IF ( simulated_time >= skip_time_do2d_yz )  THEN
697          time_do2d_yz       = time_do2d_yz     + dt_3d
698       ENDIF
699       IF ( simulated_time >= skip_time_do3d    )  THEN
700          time_do3d          = time_do3d        + dt_3d
701       ENDIF
702       DO  mid = 1, masks
703          IF ( simulated_time >= skip_time_domask(mid) )  THEN
704             time_domask(mid)= time_domask(mid) + dt_3d
705          ENDIF
706       ENDDO
707       time_dvrp          = time_dvrp        + dt_3d
708       IF ( simulated_time >= skip_time_dosp )  THEN
709          time_dosp       = time_dosp        + dt_3d
710       ENDIF
711       time_dots          = time_dots        + dt_3d
712       IF ( .NOT. first_call_lpm )  THEN
713          time_dopts      = time_dopts       + dt_3d
714       ENDIF
715       IF ( simulated_time >= skip_time_dopr )  THEN
716          time_dopr       = time_dopr        + dt_3d
717       ENDIF
718       time_dopr_listing          = time_dopr_listing        + dt_3d
719       time_run_control   = time_run_control + dt_3d
720
721!
722!--    Data exchange between coupled models
723       IF ( coupling_mode /= 'uncoupled'  .AND.  run_coupled )  THEN
724          time_coupling = time_coupling + dt_3d
725
726!
727!--       In case of model termination initiated by the local model
728!--       (terminate_coupled > 0), the coupler must be skipped because it would
729!--       cause an MPI intercomminucation hang.
730!--       If necessary, the coupler will be called at the beginning of the
731!--       next restart run.
732          DO WHILE ( time_coupling >= dt_coupling .AND. terminate_coupled == 0 )
733             CALL surface_coupler
734             time_coupling = time_coupling - dt_coupling
735          ENDDO
736       ENDIF
737
738!
739!--    Execute user-defined actions
740       CALL user_actions( 'after_integration' )
741
742!
743!--    If Galilei transformation is used, determine the distance that the
744!--    model has moved so far
745       IF ( galilei_transformation )  THEN
746          advected_distance_x = advected_distance_x + u_gtrans * dt_3d
747          advected_distance_y = advected_distance_y + v_gtrans * dt_3d
748       ENDIF
749
750!
751!--    Check, if restart is necessary (because cpu-time is expiring or
752!--    because it is forced by user) and set stop flag
753!--    This call is skipped if the remote model has already initiated a restart.
754       IF ( .NOT. terminate_run )  CALL check_for_restart
755
756!
757!--    Carry out statistical analysis and output at the requested output times.
758!--    The MOD function is used for calculating the output time counters (like
759!--    time_dopr) in order to regard a possible decrease of the output time
760!--    interval in case of restart runs
761
762!
763!--    Set a flag indicating that so far no statistics have been created
764!--    for this time step
765       flow_statistics_called = .FALSE.
766
767!
768!--    If required, call flow_statistics for averaging in time
769       IF ( averaging_interval_pr /= 0.0_wp  .AND.  &
770            ( dt_dopr - time_dopr ) <= averaging_interval_pr  .AND.  &
771            simulated_time >= skip_time_dopr )  THEN
772          time_dopr_av = time_dopr_av + dt_3d
773          IF ( time_dopr_av >= dt_averaging_input_pr )  THEN
774             do_sum = .TRUE.
775             time_dopr_av = MOD( time_dopr_av, &
776                                    MAX( dt_averaging_input_pr, dt_3d ) )
777          ENDIF
778       ENDIF
779       IF ( do_sum )  CALL flow_statistics
780
781!
782!--    Sum-up 3d-arrays for later output of time-averaged 2d/3d/masked data
783       IF ( averaging_interval /= 0.0_wp  .AND.                                &
784            ( dt_data_output_av - time_do_av ) <= averaging_interval  .AND. &
785            simulated_time >= skip_time_data_output_av )                    &
786       THEN
787          time_do_sla = time_do_sla + dt_3d
788          IF ( time_do_sla >= dt_averaging_input )  THEN
789             CALL sum_up_3d_data
790             average_count_3d = average_count_3d + 1
791             time_do_sla = MOD( time_do_sla, MAX( dt_averaging_input, dt_3d ) )
792          ENDIF
793       ENDIF
794
795!
796!--    Calculate spectra for time averaging
797       IF ( averaging_interval_sp /= 0.0_wp  .AND.  &
798            ( dt_dosp - time_dosp ) <= averaging_interval_sp  .AND.  &
799            simulated_time >= skip_time_dosp )  THEN
800          time_dosp_av = time_dosp_av + dt_3d
801          IF ( time_dosp_av >= dt_averaging_input_pr )  THEN
802             CALL calc_spectra
803             time_dosp_av = MOD( time_dosp_av, &
804                                 MAX( dt_averaging_input_pr, dt_3d ) )
805          ENDIF
806       ENDIF
807
808!
809!--    Computation and output of run control parameters.
810!--    This is also done whenever perturbations have been imposed
811       IF ( time_run_control >= dt_run_control  .OR.                     &
812            timestep_scheme(1:5) /= 'runge'  .OR.  disturbance_created ) &
813       THEN
814          CALL run_control
815          IF ( time_run_control >= dt_run_control )  THEN
816             time_run_control = MOD( time_run_control, &
817                                     MAX( dt_run_control, dt_3d ) )
818          ENDIF
819       ENDIF
820
821!
822!--    Profile output (ASCII) on file
823       IF ( time_dopr_listing >= dt_dopr_listing )  THEN
824          CALL print_1d
825          time_dopr_listing = MOD( time_dopr_listing, MAX( dt_dopr_listing, &
826                                                           dt_3d ) )
827       ENDIF
828
829!
830!--    Graphic output for PROFIL
831       IF ( time_dopr >= dt_dopr )  THEN
832          IF ( dopr_n /= 0 )  CALL data_output_profiles
833          time_dopr = MOD( time_dopr, MAX( dt_dopr, dt_3d ) )
834          time_dopr_av = 0.0_wp    ! due to averaging (see above)
835       ENDIF
836
837!
838!--    Graphic output for time series
839       IF ( time_dots >= dt_dots )  THEN
840          CALL data_output_tseries
841          time_dots = MOD( time_dots, MAX( dt_dots, dt_3d ) )
842       ENDIF
843
844!
845!--    Output of spectra (formatted for use with PROFIL), in case of no
846!--    time averaging, spectra has to be calculated before
847       IF ( time_dosp >= dt_dosp )  THEN
848          IF ( average_count_sp == 0 )  CALL calc_spectra
849          CALL data_output_spectra
850          time_dosp = MOD( time_dosp, MAX( dt_dosp, dt_3d ) )
851       ENDIF
852
853!
854!--    2d-data output (cross-sections)
855       IF ( time_do2d_xy >= dt_do2d_xy )  THEN
856          CALL data_output_2d( 'xy', 0 )
857          time_do2d_xy = MOD( time_do2d_xy, MAX( dt_do2d_xy, dt_3d ) )
858       ENDIF
859       IF ( time_do2d_xz >= dt_do2d_xz )  THEN
860          CALL data_output_2d( 'xz', 0 )
861          time_do2d_xz = MOD( time_do2d_xz, MAX( dt_do2d_xz, dt_3d ) )
862       ENDIF
863       IF ( time_do2d_yz >= dt_do2d_yz )  THEN
864          CALL data_output_2d( 'yz', 0 )
865          time_do2d_yz = MOD( time_do2d_yz, MAX( dt_do2d_yz, dt_3d ) )
866       ENDIF
867
868!
869!--    3d-data output (volume data)
870       IF ( time_do3d >= dt_do3d )  THEN
871          CALL data_output_3d( 0 )
872          time_do3d = MOD( time_do3d, MAX( dt_do3d, dt_3d ) )
873       ENDIF
874
875!
876!--    masked data output
877!--    Parallel netcdf output is not tested so far for masked data, hence
878!--    netcdf_data_format is switched back to non-paralell output.
879       netcdf_data_format_save = netcdf_data_format
880       IF ( netcdf_data_format == 5 ) netcdf_data_format = 3
881       IF ( netcdf_data_format == 6 ) netcdf_data_format = 4
882       DO  mid = 1, masks
883          IF ( time_domask(mid) >= dt_domask(mid) )  THEN
884             CALL data_output_mask( 0 )
885             time_domask(mid) = MOD( time_domask(mid),  &
886                                     MAX( dt_domask(mid), dt_3d ) )
887          ENDIF
888       ENDDO
889       netcdf_data_format = netcdf_data_format_save
890
891!
892!--    Output of time-averaged 2d/3d/masked data
893       IF ( time_do_av >= dt_data_output_av )  THEN
894          CALL average_3d_data
895          CALL data_output_2d( 'xy', 1 )
896          CALL data_output_2d( 'xz', 1 )
897          CALL data_output_2d( 'yz', 1 )
898          CALL data_output_3d( 1 )
899!--       Parallel netcdf output is not tested so far for masked data, hence
900!--       netcdf_data_format is switched back to non-paralell output.
901          netcdf_data_format_save = netcdf_data_format
902          IF ( netcdf_data_format == 5 ) netcdf_data_format = 3
903          IF ( netcdf_data_format == 6 ) netcdf_data_format = 4
904          DO  mid = 1, masks
905             CALL data_output_mask( 1 )
906          ENDDO
907          netcdf_data_format = netcdf_data_format_save
908          time_do_av = MOD( time_do_av, MAX( dt_data_output_av, dt_3d ) )
909       ENDIF
910
911!
912!--    Output of particle time series
913       IF ( particle_advection )  THEN
914          IF ( time_dopts >= dt_dopts  .OR. &
915               ( simulated_time >= particle_advection_start  .AND. &
916                 first_call_lpm ) )  THEN
917             CALL data_output_ptseries
918             time_dopts = MOD( time_dopts, MAX( dt_dopts, dt_3d ) )
919          ENDIF
920       ENDIF
921
922!
923!--    Output of dvrp-graphics (isosurface, particles, slicer)
924#if defined( __dvrp_graphics )
925       CALL DVRP_LOG_EVENT( -2, current_timestep_number-1 )
926#endif
927       IF ( time_dvrp >= dt_dvrp )  THEN
928          CALL data_output_dvrp
929          time_dvrp = MOD( time_dvrp, MAX( dt_dvrp, dt_3d ) )
930       ENDIF
931#if defined( __dvrp_graphics )
932       CALL DVRP_LOG_EVENT( 2, current_timestep_number )
933#endif
934
935!
936!--    If required, set the heat flux for the next time step at a random value
937       IF ( constant_heatflux  .AND.  random_heatflux )  CALL disturb_heatflux
938
939!
940!--    Execute user-defined actions
941       CALL user_actions( 'after_timestep' )
942
943       CALL cpu_log( log_point_s(10), 'timesteps', 'stop' )
944
945
946    ENDDO   ! time loop
947
948#if defined( __dvrp_graphics )
949    CALL DVRP_LOG_EVENT( -2, current_timestep_number )
950#endif
951
952    CALL location_message( 'finished time-stepping' )
953
954 END SUBROUTINE time_integration
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.