source: palm/trunk/SOURCE/time_integration.f90 @ 4520

Last change on this file since 4520 was 4511, checked in by raasch, 5 years ago

chemistry decycling replaced by explicit setting of lateral boundary conditions

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 73.0 KB
Line 
1!> @file time_integration.f90
2!------------------------------------------------------------------------------!
3! This file is part of the PALM model system.
4!
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.
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 1997-2020 Leibniz Universitaet Hannover
18!------------------------------------------------------------------------------!
19!
20! Current revisions:
21! ------------------
22!
23!
24! Former revisions:
25! -----------------
26! $Id: time_integration.f90 4511 2020-04-30 12:20:40Z schwenkel $
27! chemistry decycling replaced by explicit setting of lateral boundary conditions
28!
29! 4508 2020-04-24 13:32:20Z raasch
30! salsa decycling replaced by explicit setting of lateral boundary conditions
31!
32! 4502 2020-04-17 16:14:16Z schwenkel
33! Implementation of ice microphysics
34!
35! 4472 2020-03-24 12:21:00Z Giersch
36! OPENACC COPYIN directive for ddx and ddy added
37!
38! 4466 2020-03-20 16:14:41Z suehring
39! Add advection fluxes to ACC copyin
40!
41! 4457 2020-03-11 14:20:43Z raasch
42! use statement for exchange horiz added
43!
44! 4444 2020-03-05 15:59:50Z raasch
45! bugfix: cpp-directives for serial mode added
46!
47! 4420 2020-02-24 14:13:56Z maronga
48! Added output control for wind turbine model
49!
50! 4403 2020-02-12 13:08:46Z banzhafs
51! Allowing both existing and on-demand emission read modes
52!
53! 4360 2020-01-07 11:25:50Z suehring
54! Bugfix, hour_call_emis uninitialized at first call of time_integration
55!
56! 4346 2019-12-18 11:55:56Z motisi
57! Introduction of wall_flags_total_0, which currently sets bits based on static
58! topography information used in wall_flags_static_0
59!
60! 4329 2019-12-10 15:46:36Z motisi
61! Renamed wall_flags_0 to wall_flags_static_0
62!
63! 4281 2019-10-29 15:15:39Z schwenkel
64! Moved boundary conditions to module interface
65!
66! 4276 2019-10-28 16:03:29Z schwenkel
67! Further modularization of lpm code components
68!
69! 4275 2019-10-28 15:34:55Z schwenkel
70! Move call oft lpm to the end of intermediate timestep loop
71!
72! 4268 2019-10-17 11:29:38Z schwenkel
73! Removing module specific boundary conditions an put them into their modules
74!
75! 4227 2019-09-10 18:04:34Z gronemeier
76! implement new palm_date_time_mod
77!
78! 4226 2019-09-10 17:03:24Z suehring
79! Changes in interface for the offline nesting
80!
81! 4182 2019-08-22 15:20:23Z scharf
82! Corrected "Former revisions" section
83!
84! 4170 2019-08-19 17:12:31Z gronemeier
85! copy diss, diss_p, tdiss_m to GPU
86!
87! 4144 2019-08-06 09:11:47Z raasch
88! relational operators .EQ., .NE., etc. replaced by ==, /=, etc.
89!
90! 4126 2019-07-30 11:09:11Z gronemeier
91! renamed routine to calculate uv exposure
92!
93! 4111 2019-07-22 18:16:57Z suehring
94! advc_flags_1 / advc_flags_2 renamed to advc_flags_m / advc_flags_s
95!
96! 4069 2019-07-01 14:05:51Z Giersch
97! Masked output running index mid has been introduced as a local variable to
98! avoid runtime error (Loop variable has been modified) in time_integration
99!
100! 4064 2019-07-01 05:33:33Z gronemeier
101! Moved call to radiation module out of intermediate time loop
102!
103! 4048 2019-06-21 21:00:21Z knoop
104! Moved production_e_init call into turbulence_closure_mod
105!
106! 4047 2019-06-21 18:58:09Z knoop
107! Added remainings of swap_timelevel upon its dissolution
108!
109! 4043 2019-06-18 16:59:00Z schwenkel
110! Further LPM modularization
111!
112! 4039 2019-06-18 10:32:41Z suehring
113! Rename subroutines in module for diagnostic quantities
114!
115! 4029 2019-06-14 14:04:35Z raasch
116! exchange of ghost points and boundary conditions separated for chemical species and SALSA module,
117! bugfix: decycling of chemistry species after nesting data transfer
118!
119! 4022 2019-06-12 11:52:39Z suehring
120! Call synthetic turbulence generator at last RK3 substep right after boundary
121! conditions are updated in offline nesting in order to assure that
122! perturbations are always imposed
123!
124! 4017 2019-06-06 12:16:46Z schwenkel
125! Mass (volume) flux correction included to ensure global mass conservation for child domains.
126!
127! 3994 2019-05-22 18:08:09Z suehring
128! output of turbulence intensity added
129!
130! 3988 2019-05-22 11:32:37Z kanani
131! Implement steerable output interval for virtual measurements
132!
133! 3968 2019-05-13 11:04:01Z suehring
134! replace nspec_out with n_matched_vars
135!
136! 3929 2019-04-24 12:52:08Z banzhafs
137! Reverse changes back from revision 3878: use chem_boundary_conds instead of
138! chem_boundary_conds_decycle
139!
140!
141! 3885 2019-04-11 11:29:34Z kanani
142! Changes related to global restructuring of location messages and introduction
143! of additional debug messages
144!
145! 3879 2019-04-08 20:25:23Z knoop
146! Moved wtm_forces to module_interface_actions
147!
148! 3872 2019-04-08 15:03:06Z knoop
149! Modifications made for salsa:
150! - Call salsa_emission_update at each time step but do the checks within
151!   salsa_emission_update (i.e. skip_time_do_salsa >= time_since_reference_point
152!   and next_aero_emission_update <= time_since_reference_point ).
153! - Renamed nbins --> nbins_aerosol, ncc_tot --> ncomponents_mass and
154!   ngast --> ngases_salsa and loop indices b, c and sg to ib, ic and ig
155! - Apply nesting for salsa variables
156! - Removed cpu_log calls speciffic for salsa.
157!
158! 3833 2019-03-28 15:04:04Z forkel
159! added USE chem_gasphase_mod, replaced nspec by nspec since fixed compounds are not integrated
160!
161! 3820 2019-03-27 11:53:41Z forkel
162! renamed do_emiss to emissions_anthropogenic (ecc)
163!
164!
165! 3774 2019-03-04 10:52:49Z moh.hefny
166! rephrase if statement to avoid unallocated array in case of
167! nesting_offline is false (crashing during debug mode)
168!
169! 3761 2019-02-25 15:31:42Z raasch $
170! module section re-formatted and openacc required variables moved to separate section,
171! re-formatting to 100 char line width
172!
173! 3745 2019-02-15 18:57:56Z suehring
174! Call indoor model after first timestep
175!
176! 3744 2019-02-15 18:38:58Z suehring
177! - Moved call of bio_calculate_thermal_index_maps from biometeorology module to
178! time_integration to make sure averaged input is updated before calculating.
179!
180! 3739 2019-02-13 08:05:17Z dom_dwd_user
181! Removed everything related to "time_bio_results" as this is never used.
182!
183! 3724 2019-02-06 16:28:23Z kanani
184! Correct double-used log_point_s unit
185!
186! 3719 2019-02-06 13:10:18Z kanani
187! - removed wind_turbine cpu measurement, since same time is measured inside
188!   wtm_forces subroutine as special measures
189! - moved the numerous vnest cpulog to special measures
190! - extended radiation cpulog over entire radiation part,
191!   moved radiation_interactions cpulog to special measures
192! - moved some cpu_log calls to this routine for better overview
193!
194! 3705 2019-01-29 19:56:39Z suehring
195! Data output for virtual measurements added
196!
197! 3704 2019-01-29 19:51:41Z suehring
198! Rename subroutines for surface-data output
199!
200! 3647 2019-01-02 14:10:44Z kanani
201! Bugfix: add time_since_reference_point to IF clause for data_output calls
202! (otherwise skip_time_* values don't come into affect with dt_do* = 0.0).
203! Clean up indoor_model and biometeorology model call.
204!
205! Revision 1.1  1997/08/11 06:19:04  raasch
206! Initial revision
207!
208!
209! Description:
210! ------------
211!> Integration in time of the model equations, statistical analysis and graphic
212!> output
213!------------------------------------------------------------------------------!
214 SUBROUTINE time_integration
215
216
217    USE advec_ws,                                                                                  &
218        ONLY:  ws_statistics
219
220    USE arrays_3d,                                                                                 &
221        ONLY:  diss, diss_p, dzu, e_p, nc_p, ni_p, nr_p, prho, pt, pt_p, pt_init, q, qc_p, qr_p,   &
222               q_init, q_p, qi_p, ref_state, rho_ocean, sa_p, s_p, tend, u, u_p, v, vpt, v_p, w_p
223
224#if defined( __parallel )  &&  ! defined( _OPENACC )
225    USE arrays_3d,                                                                                 &
226        ONLY:  e, nc, ni, nr, qc, qi, qr, s, w
227#endif
228
229    USE biometeorology_mod,                                                                        &
230        ONLY:  bio_calculate_thermal_index_maps, thermal_comfort, bio_calculate_uv_exposure,       &
231               uv_exposure
232
233    USE bulk_cloud_model_mod,                                                                      &
234        ONLY: bulk_cloud_model, calc_liquid_water_content, collision_turbulence,                   &
235              microphysics_ice_extension, microphysics_morrison, microphysics_seifert
236
237    USE calc_mean_profile_mod,                                                                     &
238        ONLY:  calc_mean_profile
239
240    USE chem_emissions_mod,                                                                        &
241        ONLY:  chem_emissions_setup, chem_emissions_update_on_demand
242
243    USE chem_gasphase_mod,                                                                         &
244        ONLY:  nvar
245
246    USE chem_modules,                                                                              &
247        ONLY:  bc_cs_t_val, chem_species, communicator_chem, emissions_anthropogenic,              &
248               emiss_read_legacy_mode, n_matched_vars
249
250    USE control_parameters,                                                                        &
251        ONLY:  advected_distance_x, advected_distance_y, air_chemistry, average_count_3d,          &
252               averaging_interval, averaging_interval_pr, bc_lr_cyc, bc_ns_cyc, bc_pt_t_val,       &
253               bc_q_t_val, biometeorology, call_psolver_at_all_substeps,  child_domain,            &
254               constant_flux_layer, constant_heatflux, create_disturbances,        &
255               dopr_n, constant_diffusion, coupling_mode, coupling_start_time,                     &
256               current_timestep_number, disturbance_created, disturbance_energy_limit, dist_range, &
257               do_sum, dt_3d, dt_averaging_input, dt_averaging_input_pr, dt_coupling,              &
258               dt_data_output_av, dt_disturb, dt_do2d_xy, dt_do2d_xz, dt_do2d_yz, dt_do3d,         &
259               dt_domask,dt_dopts, dt_dopr, dt_dopr_listing, dt_dots, dt_run_control,              &
260               end_time, first_call_lpm, first_call_mas, galilei_transformation, humidity,         &
261               indoor_model, intermediate_timestep_count, intermediate_timestep_count_max,         &
262               land_surface, large_scale_forcing, loop_optimization, lsf_surf, lsf_vert, masks,    &
263               multi_agent_system_end, multi_agent_system_start, nesting_offline, neutral,         &
264               nr_timesteps_this_run, nudging, ocean_mode, passive_scalar, pt_reference,           &
265               pt_slope_offset, random_heatflux, rans_tke_e, run_coupled, salsa,                   &
266               simulated_time, simulated_time_chr, skip_time_do2d_xy, skip_time_do2d_xz,           &
267               skip_time_do2d_yz, skip_time_do3d, skip_time_domask, skip_time_dopr,                &
268               skip_time_data_output_av, sloping_surface, stop_dt, surface_output,                 &
269               terminate_coupled, terminate_run, timestep_scheme, time_coupling, time_do2d_xy,     &
270               time_do2d_xz, time_do2d_yz, time_do3d, time_domask, time_dopr, time_dopr_av,        &
271               time_dopr_listing, time_dopts, time_dosp, time_dosp_av, time_dots, time_do_av,      &
272               time_do_sla, time_disturb, time_run_control, time_since_reference_point,            &
273               timestep_count, turbulent_inflow, turbulent_outflow, urban_surface,                 &
274               use_initial_profile_as_reference, use_single_reference_value, u_gtrans, v_gtrans,   &
275               virtual_flight, virtual_measurement, ws_scheme_mom, ws_scheme_sca
276
277#if defined( __parallel )
278    USE control_parameters,                                                                        &
279        ONLY:  rans_mode
280#endif
281
282    USE cpulog,                                                                                    &
283        ONLY:  cpu_log, log_point, log_point_s
284
285    USE diagnostic_output_quantities_mod,                                                          &
286        ONLY:  doq_calculate,                                                                      &
287               timestep_number_at_prev_calc
288
289    USE exchange_horiz_mod,                                                                        &
290        ONLY:  exchange_horiz
291
292    USE flight_mod,                                                                                &
293        ONLY:  flight_measurement
294
295    USE grid_variables,                                                                            &
296        ONLY:  ddx, ddy
297
298    USE indices,                                                                                   &
299        ONLY:  nbgp, nx, nxl, nxlg, nxr, nxrg, nzb, nzt
300
301    USE indoor_model_mod,                                                                          &
302        ONLY:  dt_indoor, im_main_heatcool, time_indoor
303
304    USE interfaces
305
306    USE kinds
307
308    USE land_surface_model_mod,                                                                    &
309        ONLY:  lsm_boundary_condition, lsm_energy_balance, lsm_soil_model, skip_time_do_lsm
310
311    USE lagrangian_particle_model_mod,                                                             &
312        ONLY:  lpm_data_output_ptseries
313
314    USE lsf_nudging_mod,                                                                           &
315        ONLY:  calc_tnudge, ls_forcing_surf, ls_forcing_vert, nudge_ref
316
317    USE module_interface,                                                                          &
318        ONLY:  module_interface_actions, module_interface_swap_timelevel,                          &
319               module_interface_boundary_conditions
320
321    USE multi_agent_system_mod,                                                                    &
322        ONLY:  agents_active, multi_agent_system
323
324    USE nesting_offl_mod,                                                                          &
325        ONLY:  nesting_offl_bc,                                                                    &
326               nesting_offl_geostrophic_wind,                                                      &
327               nesting_offl_input,                                                                 &
328               nesting_offl_interpolation_factor,                                                  &
329               nesting_offl_mass_conservation
330
331    USE netcdf_data_input_mod,                                                                     &
332        ONLY:  chem_emis, chem_emis_att
333
334    USE ocean_mod,                                                                                 &
335        ONLY:  prho_reference
336
337    USE palm_date_time_mod,                                                                        &
338        ONLY:  get_date_time
339
340    USE particle_attributes,                                                                       &
341        ONLY:  particle_advection, particle_advection_start, use_sgs_for_particles, wang_kernel
342
343    USE pegrid
344
345#if defined( __parallel )
346    USE pmc_interface,                                                                             &
347        ONLY:  nested_run, nesting_mode, pmci_boundary_conds, pmci_datatrans, pmci_synchronize,    &
348        pmci_ensure_nest_mass_conservation, pmci_ensure_nest_mass_conservation_vertical,           &
349        pmci_set_swaplevel
350#endif
351
352    USE progress_bar,                                                                              &
353        ONLY:  finish_progress_bar, output_progress_bar
354
355    USE prognostic_equations_mod,                                                                  &
356        ONLY:  prognostic_equations_cache, prognostic_equations_vector
357
358    USE radiation_model_mod,                                                                       &
359        ONLY: dt_radiation, force_radiation_call, radiation, radiation_control,                    &
360              radiation_interaction, radiation_interactions, skip_time_do_radiation, time_radiation
361
362    USE salsa_mod,                                                                                 &
363        ONLY: aerosol_number, aerosol_mass, bc_am_t_val, bc_an_t_val, bc_gt_t_val,                 &
364              communicator_salsa, nbins_aerosol, ncomponents_mass, ngases_salsa,                   &
365              salsa_boundary_conditions, salsa_emission_update, salsa_gas, salsa_gases_from_chem,  &
366              skip_time_do_salsa
367
368    USE spectra_mod,                                                                               &
369        ONLY: average_count_sp, averaging_interval_sp, calc_spectra, dt_dosp, skip_time_dosp
370
371    USE statistics,                                                                                &
372        ONLY:  flow_statistics_called, hom, pr_palm, sums_ls_l
373
374
375    USE surface_layer_fluxes_mod,                                                                  &
376        ONLY:  surface_layer_fluxes
377
378    USE surface_data_output_mod,                                                                   &
379        ONLY:  average_count_surf, averaging_interval_surf, dt_dosurf, dt_dosurf_av,               &
380               surface_data_output, surface_data_output_averaging, skip_time_dosurf,               &
381               skip_time_dosurf_av, time_dosurf, time_dosurf_av
382
383    USE surface_mod,                                                                               &
384        ONLY:  surf_def_h, surf_lsm_h, surf_usm_h
385
386    USE synthetic_turbulence_generator_mod,                                                        &
387        ONLY:  dt_stg_call, dt_stg_adjust, parametrize_inflow_turbulence, stg_adjust, stg_main,    &
388               time_stg_adjust, time_stg_call, use_syn_turb_gen
389
390    USE turbulence_closure_mod,                                                                    &
391        ONLY:  tcm_diffusivities
392
393    USE urban_surface_mod,                                                                         &
394        ONLY:  usm_boundary_condition, usm_material_heat_model, usm_material_model,                &
395               usm_surface_energy_balance, usm_green_heat_model
396
397    USE vertical_nesting_mod,                                                                      &
398        ONLY:  vnested, vnest_init
399
400#if defined( __parallel )
401    USE vertical_nesting_mod,                                                                      &
402        ONLY:  vnest_anterpolate, vnest_anterpolate_e, vnest_boundary_conds,                       &
403               vnest_boundary_conds_khkm, vnest_deallocate, vnest_init_fine, vnest_start_time
404#endif
405
406    USE virtual_measurement_mod,                                                                   &
407        ONLY:  dt_virtual_measurement,                                                             &
408               time_virtual_measurement,                                                           &
409               vm_data_output,                                                                     &
410               vm_sampling,                                                                        &
411               vm_time_start
412
413
414    USE wind_turbine_model_mod,                                                                    &
415        ONLY:  dt_data_output_wtm, time_wtm, wind_turbine, wtm_data_output
416
417#if defined( _OPENACC )
418    USE arrays_3d,                                                                                 &
419        ONLY:  d, dd2zu, ddzu, ddzw,                                                               &
420               diss_l_u,                                                                           &
421               diss_l_v,                                                                           &
422               diss_l_w,                                                                           &
423               diss_s_u,                                                                           &
424               diss_s_v,                                                                           &
425               diss_s_w,                                                                           &
426               drho_air, drho_air_zw, dzw, e,                                                      &
427               flux_l_u,                                                                           &
428               flux_l_v,                                                                           &
429               flux_l_w,                                                                           &
430               flux_s_u,                                                                           &
431               flux_s_v,                                                                           &
432               flux_s_w,                                                                           &
433               heatflux_output_conversion,                                                         &
434               kh, km, momentumflux_output_conversion, nc, ni, nr, p, ptdf_x, ptdf_y, qc, qi, qr, rdf,     &
435               rdf_sc, rho_air, rho_air_zw, s, tdiss_m, te_m, tpt_m, tu_m, tv_m, tw_m, ug, u_init, &
436               u_stokes_zu, vg, v_init, v_stokes_zu, w, zu
437
438    USE control_parameters,                                                                        &
439        ONLY:  tsc
440
441    USE indices,                                                                                   &
442        ONLY:  advc_flags_m, advc_flags_s, nyn, nyng, nys, nysg, nz, nzb_max, wall_flags_total_0
443
444    USE statistics,                                                                                &
445        ONLY:  rmask, statistic_regions, sums_l, sums_l_l, sums_us2_ws_l,                          &
446               sums_wsus_ws_l, sums_vs2_ws_l, sums_wsvs_ws_l, sums_ws2_ws_l, sums_wspts_ws_l,      &
447               sums_wsqs_ws_l, sums_wssas_ws_l, sums_wsqcs_ws_l, sums_wsqrs_ws_l, sums_wsncs_ws_l, &
448               sums_wsnrs_ws_l, sums_wsss_ws_l, weight_substep, sums_salsa_ws_l, sums_wsqis_ws_l,  &
449               sums_wsnis_ws_l
450
451    USE surface_mod,                                                                               &
452        ONLY:  bc_h, enter_surface_arrays, exit_surface_arrays
453#endif
454
455
456    IMPLICIT NONE
457
458    CHARACTER (LEN=9) ::  time_to_string   !<
459
460    INTEGER(iwp) ::  hour                !< hour of current time
461    INTEGER(iwp) ::  hour_call_emis = -1 !< last hour where emission was called
462    INTEGER(iwp) ::  ib                  !< index for aerosol size bins
463    INTEGER(iwp) ::  ic                  !< index for aerosol mass bins
464    INTEGER(iwp) ::  icc                 !< additional index for aerosol mass bins
465    INTEGER(iwp) ::  ig                  !< index for salsa gases
466    INTEGER(iwp) ::  mid                 !< masked output running index
467    INTEGER(iwp) ::  n                   !< loop counter for chemistry species
468
469    REAL(wp) ::  dt_3d_old  !< temporary storage of timestep to be used for
470                            !< steering of run control output interval
471    REAL(wp) ::  time_since_reference_point_save  !< original value of
472                                                  !< time_since_reference_point
473
474
475!
476!-- Copy data from arrays_3d
477!$ACC DATA &
478!$ACC COPY(d(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl:nxr)) &
479!$ACC COPY(diss(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
480!$ACC COPY(e(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
481!$ACC COPY(u(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
482!$ACC COPY(v(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
483!$ACC COPY(w(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
484!$ACC COPY(kh(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
485!$ACC COPY(km(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
486!$ACC COPY(p(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
487!$ACC COPY(pt(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg))
488
489!$ACC DATA &
490!$ACC COPYIN(diss_l_u(0:nz+1,nys:nyn,0), flux_l_u(0:nz+1,nys:nyn,0)) &
491!$ACC COPYIN(diss_l_v(0:nz+1,nys:nyn,0), flux_l_v(0:nz+1,nys:nyn,0)) &
492!$ACC COPYIN(diss_l_w(0:nz+1,nys:nyn,0), flux_l_w(0:nz+1,nys:nyn,0)) &
493!$ACC COPYIN(diss_s_u(0:nz+1,0), flux_s_u(0:nz+1,0)) &
494!$ACC COPYIN(diss_s_v(0:nz+1,0), flux_s_v(0:nz+1,0)) &
495!$ACC COPYIN(diss_s_w(0:nz+1,0), flux_s_w(0:nz+1,0)) &
496!$ACC COPY(diss_p(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
497!$ACC COPY(e_p(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
498!$ACC COPY(u_p(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
499!$ACC COPY(v_p(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
500!$ACC COPY(w_p(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
501!$ACC COPY(pt_p(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
502!$ACC COPY(tend(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
503!$ACC COPY(tdiss_m(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
504!$ACC COPY(te_m(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
505!$ACC COPY(tu_m(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
506!$ACC COPY(tv_m(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
507!$ACC COPY(tw_m(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
508!$ACC COPY(tpt_m(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg))
509
510!$ACC DATA &
511!$ACC COPYIN(rho_air(nzb:nzt+1), drho_air(nzb:nzt+1)) &
512!$ACC COPYIN(rho_air_zw(nzb:nzt+1), drho_air_zw(nzb:nzt+1)) &
513!$ACC COPYIN(zu(nzb:nzt+1)) &
514!$ACC COPYIN(dzu(1:nzt+1), dzw(1:nzt+1)) &
515!$ACC COPYIN(ddzu(1:nzt+1), dd2zu(1:nzt)) &
516!$ACC COPYIN(ddzw(1:nzt+1)) &
517!$ACC COPYIN(heatflux_output_conversion(nzb:nzt+1)) &
518!$ACC COPYIN(momentumflux_output_conversion(nzb:nzt+1)) &
519!$ACC COPYIN(rdf(nzb+1:nzt), rdf_sc(nzb+1:nzt)) &
520!$ACC COPYIN(ptdf_x(nxlg:nxrg), ptdf_y(nysg:nyng)) &
521!$ACC COPYIN(ref_state(0:nz+1)) &
522!$ACC COPYIN(u_init(0:nz+1), v_init(0:nz+1)) &
523!$ACC COPYIN(u_stokes_zu(nzb:nzt+1), v_stokes_zu(nzb:nzt+1)) &
524!$ACC COPYIN(pt_init(0:nz+1)) &
525!$ACC COPYIN(ug(0:nz+1), vg(0:nz+1))
526
527!
528!-- Copy data from control_parameters
529!$ACC DATA &
530!$ACC COPYIN(tsc(1:5))
531
532!
533!-- Copy data from grid_variables
534!$ACC DATA &
535!$ACC COPYIN(ddx, ddy)
536
537!
538!-- Copy data from indices
539!$ACC DATA &
540!$ACC COPYIN(advc_flags_m(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
541!$ACC COPYIN(advc_flags_s(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
542!$ACC COPYIN(wall_flags_total_0(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg))
543
544!
545!-- Copy data from surface_mod
546!$ACC DATA &
547!$ACC COPYIN(bc_h(0:1)) &
548!$ACC COPYIN(bc_h(0)%i(1:bc_h(0)%ns)) &
549!$ACC COPYIN(bc_h(0)%j(1:bc_h(0)%ns)) &
550!$ACC COPYIN(bc_h(0)%k(1:bc_h(0)%ns)) &
551!$ACC COPYIN(bc_h(1)%i(1:bc_h(1)%ns)) &
552!$ACC COPYIN(bc_h(1)%j(1:bc_h(1)%ns)) &
553!$ACC COPYIN(bc_h(1)%k(1:bc_h(1)%ns))
554
555!
556!-- Copy data from statistics
557!$ACC DATA &
558!$ACC COPYIN(hom(0:nz+1,1:2,1:4,0)) &
559!$ACC COPYIN(rmask(nysg:nyng,nxlg:nxrg,0:statistic_regions)) &
560!$ACC COPYIN(weight_substep(1:intermediate_timestep_count_max)) &
561!$ACC COPY(sums_l(nzb:nzt+1,1:pr_palm,0)) &
562!$ACC COPY(sums_l_l(nzb:nzt+1,0:statistic_regions,0)) &
563!$ACC COPY(sums_us2_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
564!$ACC COPY(sums_wsus_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
565!$ACC COPY(sums_vs2_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
566!$ACC COPY(sums_wsvs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
567!$ACC COPY(sums_ws2_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
568!$ACC COPY(sums_wspts_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
569!$ACC COPY(sums_wssas_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
570!$ACC COPY(sums_wsqs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
571!$ACC COPY(sums_wsqcs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
572!$ACC COPY(sums_wsqis_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
573!$ACC COPY(sums_wsqrs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
574!$ACC COPY(sums_wsncs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
575!$ACC COPY(sums_wsnis_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
576!$ACC COPY(sums_wsnrs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
577!$ACC COPY(sums_wsss_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
578!$ACC COPY(sums_salsa_ws_l(nzb:nzt+1,0))
579
580!
581!-- Next statement is to avoid compiler warnings about unused variables. Please
582!-- remove in case that you are using them. ddx and ddy need to be defined in
583!-- time_integration because of ACC COPYIN directive.
584    ddx = ddx
585    ddy = ddy
586
587#if defined( _OPENACC )
588    CALL enter_surface_arrays
589#endif
590
591!
592!-- At beginning determine the first time step
593    CALL timestep
594
595#if defined( __parallel )
596!
597!-- Synchronize the timestep in case of nested run.
598    IF ( nested_run )  THEN
599!
600!--    Synchronization by unifying the time step.
601!--    Global minimum of all time-steps is used for all.
602       CALL pmci_synchronize
603    ENDIF
604#endif
605
606!
607!-- Determine and print out the run control quantities before the first time
608!-- step of this run. For the initial run, some statistics (e.g. divergence)
609!-- need to be determined first --> CALL flow_statistics at the beginning of
610!-- run_control
611    CALL run_control
612!
613!-- Data exchange between coupled models in case that a call has been omitted
614!-- at the end of the previous run of a job chain.
615    IF ( coupling_mode /= 'uncoupled'  .AND.  run_coupled  .AND. .NOT. vnested )  THEN
616!
617!--    In case of model termination initiated by the local model the coupler
618!--    must not be called because this would again cause an MPI hang.
619       DO WHILE ( time_coupling >= dt_coupling  .AND.  terminate_coupled == 0 )
620          CALL surface_coupler
621          time_coupling = time_coupling - dt_coupling
622       ENDDO
623       IF (time_coupling == 0.0_wp  .AND.  time_since_reference_point < dt_coupling )  THEN
624          time_coupling = time_since_reference_point
625       ENDIF
626    ENDIF
627
628    CALL location_message( 'atmosphere (and/or ocean) time-stepping', 'start' )
629
630!
631!-- Start of the time loop
632    DO  WHILE ( simulated_time < end_time  .AND.  .NOT. stop_dt  .AND. .NOT. terminate_run )
633
634       CALL cpu_log( log_point_s(10), 'timesteps', 'start' )
635
636#if defined( __parallel )
637!
638!--    Vertical nesting: initialize fine grid
639       IF ( vnested ) THEN
640          IF ( .NOT. vnest_init  .AND.  simulated_time >= vnest_start_time )  THEN
641             CALL cpu_log( log_point_s(22), 'vnest_init', 'start' )
642             CALL vnest_init_fine
643             vnest_init = .TRUE.
644             CALL cpu_log( log_point_s(22), 'vnest_init', 'stop' )
645          ENDIF
646       ENDIF
647#endif
648
649!
650!--    Determine ug, vg and w_subs in dependence on data from external file
651!--    LSF_DATA
652       IF ( large_scale_forcing .AND. lsf_vert )  THEN
653           CALL ls_forcing_vert ( simulated_time )
654           sums_ls_l = 0.0_wp
655       ENDIF
656
657!
658!--    Set pt_init and q_init to the current profiles taken from
659!--    NUDGING_DATA
660       IF ( nudging )  THEN
661           CALL nudge_ref ( simulated_time )
662!
663!--        Store temperature gradient at the top boundary for possible Neumann
664!--        boundary condition
665           bc_pt_t_val = ( pt_init(nzt+1) - pt_init(nzt) ) / dzu(nzt+1)
666           bc_q_t_val  = ( q_init(nzt+1) - q_init(nzt) ) / dzu(nzt+1)
667           IF ( air_chemistry )  THEN
668              DO  n = 1, nvar
669                 bc_cs_t_val = (  chem_species(n)%conc_pr_init(nzt+1)                              &
670                                - chem_species(n)%conc_pr_init(nzt) )                              &
671                               / dzu(nzt+1)
672              ENDDO
673           ENDIF
674           IF ( salsa  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_do_salsa )  THEN
675              DO  ib = 1, nbins_aerosol
676                 bc_an_t_val = ( aerosol_number(ib)%init(nzt+1) - aerosol_number(ib)%init(nzt) ) / &
677                               dzu(nzt+1)
678                 DO  ic = 1, ncomponents_mass
679                    icc = ( ic - 1 ) * nbins_aerosol + ib
680                    bc_am_t_val = ( aerosol_mass(icc)%init(nzt+1) - aerosol_mass(icc)%init(nzt) ) /&
681                                  dzu(nzt+1)
682                 ENDDO
683              ENDDO
684              IF ( .NOT. salsa_gases_from_chem )  THEN
685                 DO  ig = 1, ngases_salsa
686                    bc_gt_t_val = ( salsa_gas(ig)%init(nzt+1) - salsa_gas(ig)%init(nzt) ) /        &
687                                  dzu(nzt+1)
688                 ENDDO
689              ENDIF
690           ENDIF
691       ENDIF
692!
693!--    Input of boundary data.
694       IF ( nesting_offline )  CALL nesting_offl_input
695!
696!--    Execute all other module actions routines
697       CALL module_interface_actions( 'before_timestep' )
698
699!
700!--    Start of intermediate step loop
701       intermediate_timestep_count = 0
702       DO  WHILE ( intermediate_timestep_count < intermediate_timestep_count_max )
703
704          intermediate_timestep_count = intermediate_timestep_count + 1
705
706!
707!--       Set the steering factors for the prognostic equations which depend
708!--       on the timestep scheme
709          CALL timestep_scheme_steering
710
711!
712!--       Calculate those variables needed in the tendency terms which need
713!--       global communication
714          IF ( .NOT. use_single_reference_value  .AND.  .NOT. use_initial_profile_as_reference )   &
715          THEN
716!
717!--          Horizontally averaged profiles to be used as reference state in
718!--          buoyancy terms (WARNING: only the respective last call of
719!--          calc_mean_profile defines the reference state!)
720             IF ( .NOT. neutral )  THEN
721                CALL calc_mean_profile( pt, 4 )
722                ref_state(:)  = hom(:,1,4,0) ! this is used in the buoyancy term
723             ENDIF
724             IF ( ocean_mode )  THEN
725                CALL calc_mean_profile( rho_ocean, 64 )
726                ref_state(:)  = hom(:,1,64,0)
727             ENDIF
728             IF ( humidity )  THEN
729                CALL calc_mean_profile( vpt, 44 )
730                ref_state(:)  = hom(:,1,44,0)
731             ENDIF
732!
733!--          Assure that ref_state does not become zero at any level
734!--          ( might be the case if a vertical level is completely occupied
735!--            with topography ).
736             ref_state = MERGE( MAXVAL(ref_state), ref_state, ref_state == 0.0_wp )
737          ENDIF
738
739          IF ( ( ws_scheme_mom .OR. ws_scheme_sca )  .AND.  intermediate_timestep_count == 1 )     &
740          THEN
741             CALL ws_statistics
742          ENDIF
743!
744!--       In case of nudging calculate current nudging time scale and horizontal
745!--       means of u, v, pt and q
746          IF ( nudging )  THEN
747             CALL calc_tnudge( simulated_time )
748             CALL calc_mean_profile( u, 1 )
749             CALL calc_mean_profile( v, 2 )
750             CALL calc_mean_profile( pt, 4 )
751             CALL calc_mean_profile( q, 41 )
752          ENDIF
753!
754!--       Execute all other module actions routunes
755          CALL module_interface_actions( 'before_prognostic_equations' )
756!
757!--       Solve the prognostic equations. A fast cache optimized version with
758!--       only one single loop is used in case of Piascek-Williams advection
759!--       scheme. NEC vector machines use a different version, because
760!--       in the other versions a good vectorization is prohibited due to
761!--       inlining problems.
762          IF ( loop_optimization == 'cache' )  THEN
763             CALL prognostic_equations_cache
764          ELSEIF ( loop_optimization == 'vector' )  THEN
765             CALL prognostic_equations_vector
766          ENDIF
767
768!
769!--       Movement of agents in multi agent system
770          IF ( agents_active  .AND.  time_since_reference_point >= multi_agent_system_start  .AND. &
771               time_since_reference_point <= multi_agent_system_end  .AND.                         &
772               intermediate_timestep_count == 1 )                                                  &
773          THEN
774             CALL multi_agent_system
775             first_call_mas = .FALSE.
776          ENDIF
777
778!
779!--       Exchange of ghost points (lateral boundary conditions)
780          CALL cpu_log( log_point(26), 'exchange-horiz-progn', 'start' )
781
782          CALL exchange_horiz( u_p, nbgp )
783          CALL exchange_horiz( v_p, nbgp )
784          CALL exchange_horiz( w_p, nbgp )
785          CALL exchange_horiz( pt_p, nbgp )
786          IF ( .NOT. constant_diffusion )  CALL exchange_horiz( e_p, nbgp )
787          IF ( rans_tke_e  .OR.  wang_kernel  .OR.  collision_turbulence                           &
788               .OR.  use_sgs_for_particles )  THEN
789             IF ( rans_tke_e )  THEN
790                CALL exchange_horiz( diss_p, nbgp )
791             ELSE
792                CALL exchange_horiz( diss, nbgp )
793             ENDIF
794          ENDIF
795          IF ( ocean_mode )  THEN
796             CALL exchange_horiz( sa_p, nbgp )
797             CALL exchange_horiz( rho_ocean, nbgp )
798             CALL exchange_horiz( prho, nbgp )
799          ENDIF
800          IF ( humidity )  THEN
801             CALL exchange_horiz( q_p, nbgp )
802             IF ( bulk_cloud_model .AND. microphysics_morrison )  THEN
803                CALL exchange_horiz( qc_p, nbgp )
804                CALL exchange_horiz( nc_p, nbgp )
805             ENDIF
806             IF ( bulk_cloud_model .AND. microphysics_seifert )  THEN
807                CALL exchange_horiz( qr_p, nbgp )
808                CALL exchange_horiz( nr_p, nbgp )
809             ENDIF
810             IF ( bulk_cloud_model .AND. microphysics_ice_extension )  THEN
811                CALL exchange_horiz( qi_p, nbgp )
812                CALL exchange_horiz( ni_p, nbgp )
813             ENDIF
814          ENDIF
815          IF ( passive_scalar )  CALL exchange_horiz( s_p, nbgp )
816          IF ( air_chemistry )  THEN
817             DO  n = 1, nvar
818                CALL exchange_horiz( chem_species(n)%conc_p, nbgp,                                 &
819                                     alternative_communicator = communicator_chem )
820             ENDDO
821          ENDIF
822
823          IF ( salsa  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_do_salsa )  THEN
824             DO  ib = 1, nbins_aerosol
825                CALL exchange_horiz( aerosol_number(ib)%conc_p, nbgp,                              &
826                                     alternative_communicator = communicator_salsa )
827                DO  ic = 1, ncomponents_mass
828                   icc = ( ic - 1 ) * nbins_aerosol + ib
829                   CALL exchange_horiz( aerosol_mass(icc)%conc_p, nbgp,                            &
830                                        alternative_communicator = communicator_salsa )
831                ENDDO
832             ENDDO
833             IF ( .NOT. salsa_gases_from_chem )  THEN
834                DO  ig = 1, ngases_salsa
835                   CALL exchange_horiz( salsa_gas(ig)%conc_p, nbgp,                                &
836                                        alternative_communicator = communicator_salsa )
837                ENDDO
838             ENDIF
839          ENDIF
840
841          CALL cpu_log( log_point(26), 'exchange-horiz-progn', 'stop' )
842
843!
844!--       Boundary conditions for the prognostic quantities (except of the
845!--       velocities at the outflow in case of a non-cyclic lateral wall) and
846!--       boundary conditions for module-specific variables
847          CALL module_interface_boundary_conditions
848
849!
850!--       Incrementing timestep counter
851          timestep_count = timestep_count + 1
852
853          CALL cpu_log( log_point(28), 'swap_timelevel', 'start' )
854!
855!--       Set the swap level for all modules
856          CALL module_interface_swap_timelevel( MOD( timestep_count, 2) )
857
858#if defined( __parallel )
859!
860!--       Set the swap level for steering the pmc data transfer
861          IF ( nested_run )  CALL pmci_set_swaplevel( MOD( timestep_count, 2) + 1 )  !> @todo: why the +1 ?
862#endif
863
864          CALL cpu_log( log_point(28), 'swap_timelevel', 'stop' )
865
866#if defined( __parallel )
867!
868!--       Vertical nesting: Interpolate fine grid data to the coarse grid
869          IF ( vnest_init ) THEN
870             CALL cpu_log( log_point_s(37), 'vnest_anterpolate', 'start' )
871             CALL vnest_anterpolate
872             CALL cpu_log( log_point_s(37), 'vnest_anterpolate', 'stop' )
873          ENDIF
874
875          IF ( nested_run )  THEN
876
877             CALL cpu_log( log_point(60), 'nesting', 'start' )
878!
879!--          Domain nesting. The data transfer subroutines pmci_parent_datatrans
880!--          and pmci_child_datatrans are called inside the wrapper
881!--          subroutine pmci_datatrans according to the control parameters
882!--          nesting_mode and nesting_datatransfer_mode.
883!--          TO_DO: why is nesting_mode given as a parameter here?
884             CALL pmci_datatrans( nesting_mode )
885
886             IF ( TRIM( nesting_mode ) == 'two-way' .OR.  nesting_mode == 'vertical' )  THEN
887
888                CALL cpu_log( log_point_s(92), 'exchange-horiz-nest', 'start' )
889!
890!--             Exchange_horiz is needed for all parent-domains after the
891!--             anterpolation
892                CALL exchange_horiz( u, nbgp )
893                CALL exchange_horiz( v, nbgp )
894                CALL exchange_horiz( w, nbgp )
895                IF ( .NOT. neutral )  CALL exchange_horiz( pt, nbgp )
896
897                IF ( humidity )  THEN
898
899                   CALL exchange_horiz( q, nbgp )
900
901                   IF ( bulk_cloud_model  .AND.  microphysics_morrison )  THEN
902                       CALL exchange_horiz( qc, nbgp )
903                       CALL exchange_horiz( nc, nbgp )
904                   ENDIF
905                   IF ( bulk_cloud_model  .AND.  microphysics_seifert )  THEN
906                       CALL exchange_horiz( qr, nbgp )
907                       CALL exchange_horiz( nr, nbgp )
908                   ENDIF
909                   IF ( bulk_cloud_model  .AND.  microphysics_ice_extension )  THEN
910                      CALL exchange_horiz( qi, nbgp )
911                      CALL exchange_horiz( ni, nbgp )
912                   ENDIF
913
914                ENDIF
915
916                IF ( passive_scalar )  CALL exchange_horiz( s, nbgp )
917
918                IF ( .NOT. constant_diffusion )  CALL exchange_horiz( e, nbgp )
919
920                IF ( .NOT. constant_diffusion  .AND.  rans_mode  .AND.  rans_tke_e )  THEN
921                   CALL exchange_horiz( diss, nbgp )
922                ENDIF
923
924                IF ( air_chemistry )  THEN
925                   DO  n = 1, nvar
926                      CALL exchange_horiz( chem_species(n)%conc, nbgp,                             &
927                                           alternative_communicator = communicator_chem )
928                   ENDDO
929                ENDIF
930
931                IF ( salsa  .AND. time_since_reference_point >= skip_time_do_salsa )  THEN
932                   DO  ib = 1, nbins_aerosol
933                      CALL exchange_horiz( aerosol_number(ib)%conc, nbgp,                          &
934                                           alternative_communicator = communicator_salsa )
935                      DO  ic = 1, ncomponents_mass
936                         icc = ( ic - 1 ) * nbins_aerosol + ib
937                         CALL exchange_horiz( aerosol_mass(icc)%conc, nbgp,                        &
938                                              alternative_communicator = communicator_salsa )
939                      ENDDO
940                   ENDDO
941                   IF ( .NOT. salsa_gases_from_chem )  THEN
942                      DO  ig = 1, ngases_salsa
943                         CALL exchange_horiz( salsa_gas(ig)%conc, nbgp,                            &
944                                              alternative_communicator = communicator_salsa )
945                      ENDDO
946                   ENDIF
947                ENDIF
948                CALL cpu_log( log_point_s(92), 'exchange-horiz-nest', 'stop' )
949
950             ENDIF
951
952!
953!--          Set boundary conditions again after interpolation and anterpolation.
954             CALL pmci_boundary_conds
955
956             CALL cpu_log( log_point(60), 'nesting', 'stop' )
957
958          ENDIF
959#endif
960
961!
962!--       Temperature offset must be imposed at cyclic boundaries in x-direction
963!--       when a sloping surface is used
964          IF ( sloping_surface )  THEN
965             IF ( nxl ==  0 )  pt(:,:,nxlg:nxl-1) = pt(:,:,nxlg:nxl-1) - pt_slope_offset
966             IF ( nxr == nx )  pt(:,:,nxr+1:nxrg) = pt(:,:,nxr+1:nxrg) + pt_slope_offset
967          ENDIF
968
969!
970!--       Impose a turbulent inflow using the recycling method
971          IF ( turbulent_inflow )  CALL inflow_turbulence
972
973!
974!--       Set values at outflow boundary using the special outflow condition
975          IF ( turbulent_outflow )  CALL outflow_turbulence
976
977!
978!--       Impose a random perturbation on the horizontal velocity field
979          IF ( create_disturbances  .AND.  ( call_psolver_at_all_substeps  .AND.                   &
980               intermediate_timestep_count == intermediate_timestep_count_max )                    &
981               .OR. ( .NOT. call_psolver_at_all_substeps  .AND.  intermediate_timestep_count == 1 ) ) &
982          THEN
983             time_disturb = time_disturb + dt_3d
984             IF ( time_disturb >= dt_disturb )  THEN
985                IF ( disturbance_energy_limit /= 0.0_wp  .AND.                                     &
986                     hom(nzb+5,1,pr_palm,0) < disturbance_energy_limit )  THEN
987                   CALL disturb_field( 'u', tend, u )
988                   CALL disturb_field( 'v', tend, v )
989                ELSEIF ( ( .NOT. bc_lr_cyc  .OR.  .NOT. bc_ns_cyc )                                &
990                         .AND. .NOT. child_domain  .AND.  .NOT.  nesting_offline )                 &
991                THEN
992!
993!--                Runs with a non-cyclic lateral wall need perturbations
994!--                near the inflow throughout the whole simulation
995                   dist_range = 1
996                   CALL disturb_field( 'u', tend, u )
997                   CALL disturb_field( 'v', tend, v )
998                   dist_range = 0
999                ENDIF
1000                time_disturb = time_disturb - dt_disturb
1001             ENDIF
1002          ENDIF
1003
1004!
1005!--       Map forcing data derived from larger scale model onto domain
1006!--       boundaries. Further, update geostrophic wind components.
1007          IF ( nesting_offline  .AND.  intermediate_timestep_count ==                              &
1008                                       intermediate_timestep_count_max  )  THEN
1009!--          Determine interpolation factor before boundary conditions and geostrophic wind
1010!--          is updated.
1011             CALL nesting_offl_interpolation_factor
1012             CALL nesting_offl_bc
1013             CALL nesting_offl_geostrophic_wind
1014          ENDIF
1015!
1016!--       Impose a turbulent inflow using synthetic generated turbulence.
1017          IF ( use_syn_turb_gen  .AND.                                                             &
1018               intermediate_timestep_count == intermediate_timestep_count_max )  THEN
1019             CALL cpu_log( log_point(57), 'synthetic_turbulence_gen', 'start' )
1020             CALL stg_main
1021             CALL cpu_log( log_point(57), 'synthetic_turbulence_gen', 'stop' )
1022          ENDIF
1023!
1024!--       Ensure mass conservation. This need to be done after imposing
1025!--       synthetic turbulence and top boundary condition for pressure is set to
1026!--       Neumann conditions.
1027!--       Is this also required in case of Dirichlet?
1028          IF ( nesting_offline )  CALL nesting_offl_mass_conservation
1029!
1030!--       Reduce the velocity divergence via the equation for perturbation
1031!--       pressure.
1032          IF ( intermediate_timestep_count == 1  .OR. &
1033                call_psolver_at_all_substeps )  THEN
1034
1035             IF (  vnest_init ) THEN
1036#if defined( __parallel )
1037!
1038!--             Compute pressure in the CG, interpolate top boundary conditions
1039!--             to the FG and then compute pressure in the FG
1040                IF ( coupling_mode == 'vnested_crse' )  CALL pres
1041
1042                CALL cpu_log( log_point_s(30), 'vnest_bc', 'start' )
1043                CALL vnest_boundary_conds
1044                CALL cpu_log( log_point_s(30), 'vnest_bc', 'stop' )
1045
1046                IF ( coupling_mode == 'vnested_fine' )  CALL pres
1047
1048!--             Anterpolate TKE, satisfy Germano Identity
1049                CALL cpu_log( log_point_s(28), 'vnest_anter_e', 'start' )
1050                CALL vnest_anterpolate_e
1051                CALL cpu_log( log_point_s(28), 'vnest_anter_e', 'stop' )
1052#else
1053                CONTINUE
1054#endif
1055
1056             ELSE
1057#if defined( __parallel )
1058!
1059!--             Mass (volume) flux correction to ensure global mass conservation for child domains.
1060                IF ( child_domain )  THEN
1061                   IF ( nesting_mode == 'vertical' )  THEN
1062                      CALL pmci_ensure_nest_mass_conservation_vertical
1063                   ELSE
1064                      CALL pmci_ensure_nest_mass_conservation
1065                   ENDIF
1066                ENDIF
1067#endif
1068                CALL pres
1069
1070             ENDIF
1071
1072          ENDIF
1073!
1074!--       Particle transport/physics with the Lagrangian particle model
1075!--       (only once during intermediate steps, because it uses an Euler-step)
1076!--       ### particle model should be moved before prognostic_equations, in order
1077!--       to regard droplet interactions directly
1078
1079          CALL module_interface_actions( 'after_pressure_solver' )
1080!
1081!--       Interaction of droplets with temperature and mixing ratio.
1082!--       Droplet condensation and evaporation is calculated within
1083!--       advec_particles.
1084!
1085!--       If required, compute liquid water content
1086          IF ( bulk_cloud_model )  THEN
1087             CALL calc_liquid_water_content
1088          ENDIF
1089!
1090!--       If required, compute virtual potential temperature
1091          IF ( humidity )  THEN
1092             CALL compute_vpt
1093          ENDIF
1094
1095!
1096!--       Compute the diffusion quantities
1097          IF ( .NOT. constant_diffusion )  THEN
1098
1099!
1100!--          Determine surface fluxes shf and qsws and surface values
1101!--          pt_surface and q_surface in dependence on data from external
1102!--          file LSF_DATA respectively
1103             IF ( ( large_scale_forcing .AND. lsf_surf ) .AND.                                     &
1104                 intermediate_timestep_count == intermediate_timestep_count_max )                  &
1105             THEN
1106                CALL ls_forcing_surf( simulated_time )
1107             ENDIF
1108
1109!
1110!--          First the vertical (and horizontal) fluxes in the surface
1111!--          (constant flux) layer are computed
1112             IF ( constant_flux_layer )  THEN
1113                CALL cpu_log( log_point(19), 'surface_layer_fluxes', 'start' )
1114                CALL surface_layer_fluxes
1115                CALL cpu_log( log_point(19), 'surface_layer_fluxes', 'stop' )
1116             ENDIF
1117!
1118!--          If required, solve the energy balance for the surface and run soil
1119!--          model. Call for horizontal as well as vertical surfaces
1120             IF ( land_surface .AND. time_since_reference_point >= skip_time_do_lsm)  THEN
1121
1122                CALL cpu_log( log_point(54), 'land_surface', 'start' )
1123!
1124!--             Call for horizontal upward-facing surfaces
1125                CALL lsm_energy_balance( .TRUE., -1 )
1126                CALL lsm_soil_model( .TRUE., -1, .TRUE. )
1127!
1128!--             Call for northward-facing surfaces
1129                CALL lsm_energy_balance( .FALSE., 0 )
1130                CALL lsm_soil_model( .FALSE., 0, .TRUE. )
1131!
1132!--             Call for southward-facing surfaces
1133                CALL lsm_energy_balance( .FALSE., 1 )
1134                CALL lsm_soil_model( .FALSE., 1, .TRUE. )
1135!
1136!--             Call for eastward-facing surfaces
1137                CALL lsm_energy_balance( .FALSE., 2 )
1138                CALL lsm_soil_model( .FALSE., 2, .TRUE. )
1139!
1140!--             Call for westward-facing surfaces
1141                CALL lsm_energy_balance( .FALSE., 3 )
1142                CALL lsm_soil_model( .FALSE., 3, .TRUE. )
1143
1144!
1145!--             At the end, set boundary conditons for potential temperature
1146!--             and humidity after running the land-surface model. This
1147!--             might be important for the nesting, where arrays are transfered.
1148                CALL lsm_boundary_condition
1149
1150
1151                CALL cpu_log( log_point(54), 'land_surface', 'stop' )
1152             ENDIF
1153!
1154!--          If required, solve the energy balance for urban surfaces and run
1155!--          the material heat model
1156             IF (urban_surface) THEN
1157                CALL cpu_log( log_point(74), 'urban_surface', 'start' )
1158
1159                CALL usm_surface_energy_balance( .FALSE. )
1160                IF ( usm_material_model )  THEN
1161                   CALL usm_green_heat_model
1162                   CALL usm_material_heat_model ( .FALSE. )
1163                ENDIF
1164
1165!
1166!--             At the end, set boundary conditons for potential temperature
1167!--             and humidity after running the urban-surface model. This
1168!--             might be important for the nesting, where arrays are transfered.
1169                CALL usm_boundary_condition
1170
1171                CALL cpu_log( log_point(74), 'urban_surface', 'stop' )
1172             ENDIF
1173!
1174!--          Compute the diffusion coefficients
1175             CALL cpu_log( log_point(17), 'diffusivities', 'start' )
1176             IF ( .NOT. humidity ) THEN
1177                IF ( ocean_mode )  THEN
1178                   CALL tcm_diffusivities( prho, prho_reference )
1179                ELSE
1180                   CALL tcm_diffusivities( pt, pt_reference )
1181                ENDIF
1182             ELSE
1183                CALL tcm_diffusivities( vpt, pt_reference )
1184             ENDIF
1185             CALL cpu_log( log_point(17), 'diffusivities', 'stop' )
1186
1187#if defined( __parallel )
1188!
1189!--          Vertical nesting: set fine grid eddy viscosity top boundary condition
1190             IF ( vnest_init )  CALL vnest_boundary_conds_khkm
1191#endif
1192
1193          ENDIF
1194
1195       ENDDO   ! Intermediate step loop
1196
1197!
1198!--    Will be used at some point by flow_statistics.
1199       !$ACC UPDATE &
1200       !$ACC HOST(sums_l_l(nzb:nzt+1,0:statistic_regions,0)) &
1201       !$ACC HOST(sums_us2_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1202       !$ACC HOST(sums_wsus_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1203       !$ACC HOST(sums_vs2_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1204       !$ACC HOST(sums_wsvs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1205       !$ACC HOST(sums_ws2_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1206       !$ACC HOST(sums_wspts_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1207       !$ACC HOST(sums_wssas_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1208       !$ACC HOST(sums_wsqs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1209       !$ACC HOST(sums_wsqcs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1210       !$ACC HOST(sums_wsqis_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1211       !$ACC HOST(sums_wsqrs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1212       !$ACC HOST(sums_wsncs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1213       !$ACC HOST(sums_wsnis_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1214       !$ACC HOST(sums_wsnrs_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1215       !$ACC HOST(sums_wsss_ws_l(nzb:nzt+1,0)) &
1216       !$ACC HOST(sums_salsa_ws_l(nzb:nzt+1,0))
1217
1218!
1219!--    If required, calculate radiative fluxes and heating rates
1220       IF ( radiation  .AND.  time_since_reference_point > skip_time_do_radiation )  THEN
1221
1222          time_radiation = time_radiation + dt_3d
1223
1224          IF ( time_radiation >= dt_radiation  .OR.  force_radiation_call )  THEN
1225
1226             CALL cpu_log( log_point(50), 'radiation', 'start' )
1227
1228             IF ( .NOT. force_radiation_call )  THEN
1229                time_radiation = time_radiation - dt_radiation
1230             ENDIF
1231
1232!
1233!--          Adjust the current time to the time step of the radiation model.
1234!--          Needed since radiation is pre-calculated and stored only on apparent
1235!--          solar positions
1236             time_since_reference_point_save = time_since_reference_point
1237             time_since_reference_point = REAL( FLOOR( time_since_reference_point /             &
1238                                                       dt_radiation ), wp ) * dt_radiation
1239
1240             CALL radiation_control
1241
1242             IF ( ( urban_surface  .OR.  land_surface )  .AND.  radiation_interactions )  THEN
1243                CALL cpu_log( log_point_s(46), 'radiation_interaction', 'start' )
1244                CALL radiation_interaction
1245                CALL cpu_log( log_point_s(46), 'radiation_interaction', 'stop' )
1246             ENDIF
1247
1248!
1249!--          Return the current time to its original value
1250             time_since_reference_point = time_since_reference_point_save
1251
1252             CALL cpu_log( log_point(50), 'radiation', 'stop' )
1253
1254          ENDIF
1255       ENDIF
1256
1257
1258!
1259!-- 20200203 (ECC)
1260!-- allows for emission update mode in legacy mode as well as on-demand mode
1261!-- note that under on-demand mode emission update is no longer restricted to
1262!-- an hourly frequency, but whenever the simulation time corresponds to an
1263!-- inrement in emission timestamp value
1264
1265!
1266!-- If required, consider chemical emissions
1267
1268       IF  ( air_chemistry .AND. emissions_anthropogenic )  THEN
1269
1270          IF  ( emiss_read_legacy_mode )  THEN
1271!
1272!-- get hourly index and updates emission data when the hour is passed
1273
1274             CALL get_date_time( time_since_reference_point, hour=hour )
1275
1276             IF  ( hour_call_emis /= hour )   THEN
1277
1278                CALL chem_emissions_setup( chem_emis_att, chem_emis, n_matched_vars )
1279                hour_call_emis = hour
1280
1281             ENDIF
1282
1283          ELSE
1284
1285             CALL chem_emissions_update_on_demand
1286
1287          ENDIF
1288
1289       ENDIF
1290
1291
1292!
1293!--    If required, consider aerosol emissions for the salsa model
1294       IF ( salsa )  THEN
1295!
1296!--       Call emission routine to update emissions if needed
1297          CALL salsa_emission_update
1298
1299       ENDIF
1300!
1301!--    If required, calculate indoor temperature, waste heat, heat flux
1302!--    through wall, etc.
1303!--    dt_indoor steers the frequency of the indoor model calculations.
1304!--    Note, at first timestep indoor model is called, in order to provide
1305!--    a waste heat flux.
1306       IF ( indoor_model )  THEN
1307
1308          time_indoor = time_indoor + dt_3d
1309
1310          IF ( time_indoor >= dt_indoor  .OR.  current_timestep_number == 0 )  THEN
1311
1312             time_indoor = time_indoor - dt_indoor
1313
1314             CALL cpu_log( log_point(76), 'indoor_model', 'start' )
1315             CALL im_main_heatcool
1316             CALL cpu_log( log_point(76), 'indoor_model', 'stop' )
1317
1318          ENDIF
1319       ENDIF
1320!
1321!--    Increase simulation time and output times
1322       nr_timesteps_this_run      = nr_timesteps_this_run + 1
1323       current_timestep_number    = current_timestep_number + 1
1324       simulated_time             = simulated_time   + dt_3d
1325       time_since_reference_point = simulated_time - coupling_start_time
1326       simulated_time_chr         = time_to_string( time_since_reference_point )
1327
1328
1329       IF ( time_since_reference_point >= skip_time_data_output_av )  THEN
1330          time_do_av         = time_do_av       + dt_3d
1331       ENDIF
1332       IF ( time_since_reference_point >= skip_time_do2d_xy )  THEN
1333          time_do2d_xy       = time_do2d_xy     + dt_3d
1334       ENDIF
1335       IF ( time_since_reference_point >= skip_time_do2d_xz )  THEN
1336          time_do2d_xz       = time_do2d_xz     + dt_3d
1337       ENDIF
1338       IF ( time_since_reference_point >= skip_time_do2d_yz )  THEN
1339          time_do2d_yz       = time_do2d_yz     + dt_3d
1340       ENDIF
1341       IF ( time_since_reference_point >= skip_time_do3d    )  THEN
1342          time_do3d          = time_do3d        + dt_3d
1343       ENDIF
1344       DO  mid = 1, masks
1345          IF ( time_since_reference_point >= skip_time_domask(mid) )  THEN
1346             time_domask(mid)= time_domask(mid) + dt_3d
1347          ENDIF
1348       ENDDO
1349       IF ( time_since_reference_point >= skip_time_dosp )  THEN
1350          time_dosp       = time_dosp        + dt_3d
1351       ENDIF
1352       time_dots          = time_dots        + dt_3d
1353       IF ( .NOT. first_call_lpm )  THEN
1354          time_dopts      = time_dopts       + dt_3d
1355       ENDIF
1356       IF ( time_since_reference_point >= skip_time_dopr )  THEN
1357          time_dopr       = time_dopr        + dt_3d
1358       ENDIF
1359       time_dopr_listing  = time_dopr_listing + dt_3d
1360       time_run_control   = time_run_control + dt_3d
1361!
1362!--    Increment time-counter for surface output
1363       IF ( surface_output )  THEN
1364          IF ( time_since_reference_point >= skip_time_dosurf )  THEN
1365             time_dosurf    = time_dosurf + dt_3d
1366          ENDIF
1367          IF ( time_since_reference_point >= skip_time_dosurf_av )  THEN
1368             time_dosurf_av = time_dosurf_av + dt_3d
1369          ENDIF
1370       ENDIF
1371!
1372!--    Increment time-counter for virtual measurements
1373       IF ( virtual_measurement  .AND.  vm_time_start <= time_since_reference_point )  THEN
1374          time_virtual_measurement = time_virtual_measurement + dt_3d
1375       ENDIF
1376
1377!
1378!--    Increment time-counter for wind turbine data output
1379       IF ( wind_turbine )  THEN
1380          time_wtm = time_wtm + dt_3d
1381       ENDIF
1382
1383!
1384!--    In case of synthetic turbulence generation and parametrized turbulence
1385!--    information, update the time counter and if required, adjust the
1386!--    STG to new atmospheric conditions.
1387       IF ( use_syn_turb_gen  )  THEN
1388          IF ( parametrize_inflow_turbulence )  THEN
1389             time_stg_adjust = time_stg_adjust + dt_3d
1390             IF ( time_stg_adjust >= dt_stg_adjust )  THEN
1391                CALL cpu_log( log_point(57), 'synthetic_turbulence_gen', 'start' )
1392                CALL stg_adjust
1393                CALL cpu_log( log_point(57), 'synthetic_turbulence_gen', 'stop' )
1394             ENDIF
1395          ENDIF
1396          time_stg_call = time_stg_call + dt_3d
1397       ENDIF
1398
1399!
1400!--    Data exchange between coupled models
1401       IF ( coupling_mode /= 'uncoupled'  .AND.  run_coupled  .AND.  .NOT. vnested )  THEN
1402          time_coupling = time_coupling + dt_3d
1403
1404!
1405!--       In case of model termination initiated by the local model
1406!--       (terminate_coupled > 0), the coupler must be skipped because it would
1407!--       cause an MPI intercomminucation hang.
1408!--       If necessary, the coupler will be called at the beginning of the
1409!--       next restart run.
1410          DO WHILE ( time_coupling >= dt_coupling  .AND.  terminate_coupled == 0 )
1411             CALL surface_coupler
1412             time_coupling = time_coupling - dt_coupling
1413          ENDDO
1414       ENDIF
1415
1416!
1417!--    Biometeorology calculation of stationary thermal indices
1418!--    Todo (kanani): biometeorology needs own time_... treatment.
1419!--                   It might be that time_do2d_xy differs from time_do3d,
1420!--                   and then we might get trouble with the biomet output,
1421!--                   because we can have 2d and/or 3d biomet output!!
1422       IF ( biometeorology                                                                         &
1423            .AND. ( ( time_do3d >= dt_do3d  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_do3d )  &
1424                  .OR.                                                                             &
1425            ( time_do2d_xy >= dt_do2d_xy  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_do2d_xy ) &
1426                    ) )  THEN
1427!
1428!--       If required, do thermal comfort calculations
1429          IF ( thermal_comfort )  THEN
1430             CALL bio_calculate_thermal_index_maps ( .FALSE. )
1431          ENDIF
1432!
1433!--       If required, do UV exposure calculations
1434          IF ( uv_exposure )  THEN
1435             CALL bio_calculate_uv_exposure
1436          ENDIF
1437       ENDIF
1438
1439!
1440!--    Execute alle other module actions routunes
1441       CALL module_interface_actions( 'after_integration' )
1442
1443!
1444!--    If Galilei transformation is used, determine the distance that the
1445!--    model has moved so far
1446       IF ( galilei_transformation )  THEN
1447          advected_distance_x = advected_distance_x + u_gtrans * dt_3d
1448          advected_distance_y = advected_distance_y + v_gtrans * dt_3d
1449       ENDIF
1450
1451!
1452!--    Check, if restart is necessary (because cpu-time is expiring or
1453!--    because it is forced by user) and set stop flag
1454!--    This call is skipped if the remote model has already initiated a restart.
1455       IF ( .NOT. terminate_run )  CALL check_for_restart
1456
1457!
1458!--    Carry out statistical analysis and output at the requested output times.
1459!--    The MOD function is used for calculating the output time counters (like
1460!--    time_dopr) in order to regard a possible decrease of the output time
1461!--    interval in case of restart runs
1462
1463!
1464!--    Set a flag indicating that so far no statistics have been created
1465!--    for this time step
1466       flow_statistics_called = .FALSE.
1467
1468!
1469!--    If required, call flow_statistics for averaging in time
1470       IF ( averaging_interval_pr /= 0.0_wp  .AND.                                                 &
1471            ( dt_dopr - time_dopr ) <= averaging_interval_pr  .AND.                                &
1472            time_since_reference_point >= skip_time_dopr )  THEN
1473          time_dopr_av = time_dopr_av + dt_3d
1474          IF ( time_dopr_av >= dt_averaging_input_pr )  THEN
1475             do_sum = .TRUE.
1476             time_dopr_av = MOD( time_dopr_av, MAX( dt_averaging_input_pr, dt_3d ) )
1477          ENDIF
1478       ENDIF
1479       IF ( do_sum )  CALL flow_statistics
1480
1481!
1482!--    Sum-up 3d-arrays for later output of time-averaged 2d/3d/masked data
1483       IF ( averaging_interval /= 0.0_wp  .AND.                                                    &
1484            ( dt_data_output_av - time_do_av ) <= averaging_interval  .AND.                        &
1485            time_since_reference_point >= skip_time_data_output_av )                               &
1486       THEN
1487          time_do_sla = time_do_sla + dt_3d
1488          IF ( time_do_sla >= dt_averaging_input )  THEN
1489             IF ( current_timestep_number > timestep_number_at_prev_calc )                         &
1490                CALL doq_calculate
1491
1492             CALL sum_up_3d_data
1493             average_count_3d = average_count_3d + 1
1494             time_do_sla = MOD( time_do_sla, MAX( dt_averaging_input, dt_3d ) )
1495          ENDIF
1496       ENDIF
1497!
1498!--    Average surface data
1499       IF ( surface_output )  THEN
1500          IF ( averaging_interval_surf /= 0.0_wp                                                   &
1501                .AND.  ( dt_dosurf_av - time_dosurf_av ) <= averaging_interval_surf                &
1502                .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_dosurf_av )  THEN
1503             IF ( time_dosurf_av >= dt_averaging_input )  THEN
1504                CALL surface_data_output_averaging
1505                average_count_surf = average_count_surf + 1
1506             ENDIF
1507          ENDIF
1508       ENDIF
1509
1510!
1511!--    Calculate spectra for time averaging
1512       IF ( averaging_interval_sp /= 0.0_wp  .AND. ( dt_dosp - time_dosp ) <= averaging_interval_sp&
1513            .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_dosp )  THEN
1514          time_dosp_av = time_dosp_av + dt_3d
1515          IF ( time_dosp_av >= dt_averaging_input_pr )  THEN
1516             CALL calc_spectra
1517             time_dosp_av = MOD( time_dosp_av, MAX( dt_averaging_input_pr, dt_3d ) )
1518          ENDIF
1519       ENDIF
1520
1521!
1522!--    Call flight module and output data
1523       IF ( virtual_flight )  THEN
1524          CALL flight_measurement
1525          CALL data_output_flight
1526       ENDIF
1527!
1528!--    Take virtual measurements
1529       IF ( virtual_measurement  .AND.  time_virtual_measurement >= dt_virtual_measurement         &
1530                                 .AND.  vm_time_start <= time_since_reference_point )  THEN
1531          CALL vm_sampling
1532          CALL vm_data_output
1533          time_virtual_measurement = MOD(      time_virtual_measurement,                           &
1534                                          MAX( dt_virtual_measurement, dt_3d ) )
1535       ENDIF
1536
1537!
1538!--    Output wind turbine data
1539       IF ( wind_turbine  .AND.  time_wtm >= dt_data_output_wtm )  THEN
1540          CALL wtm_data_output
1541          time_wtm = MOD( time_wtm, MAX( dt_data_output_wtm, dt_3d ) )
1542       ENDIF
1543
1544!
1545!--    Profile output (ASCII) on file
1546       IF ( time_dopr_listing >= dt_dopr_listing )  THEN
1547          CALL print_1d
1548          time_dopr_listing = MOD( time_dopr_listing, MAX( dt_dopr_listing, dt_3d ) )
1549       ENDIF
1550
1551!
1552!--    Graphic output for PROFIL
1553       IF ( time_dopr >= dt_dopr  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_dopr )  THEN
1554          IF ( dopr_n /= 0 )  CALL data_output_profiles
1555          time_dopr = MOD( time_dopr, MAX( dt_dopr, dt_3d ) )
1556          time_dopr_av = 0.0_wp    ! due to averaging (see above)
1557       ENDIF
1558
1559!
1560!--    Graphic output for time series
1561       IF ( time_dots >= dt_dots )  THEN
1562          CALL data_output_tseries
1563          time_dots = MOD( time_dots, MAX( dt_dots, dt_3d ) )
1564       ENDIF
1565
1566!
1567!--    Output of spectra (formatted for use with PROFIL), in case of no
1568!--    time averaging, spectra has to be calculated before
1569       IF ( time_dosp >= dt_dosp  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_dosp )  THEN
1570          IF ( average_count_sp == 0 )  CALL calc_spectra
1571          CALL data_output_spectra
1572          time_dosp = MOD( time_dosp, MAX( dt_dosp, dt_3d ) )
1573       ENDIF
1574
1575!
1576!--    2d-data output (cross-sections)
1577       IF ( time_do2d_xy >= dt_do2d_xy  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_do2d_xy )  THEN
1578          IF ( current_timestep_number > timestep_number_at_prev_calc )                            &
1579             CALL doq_calculate
1580
1581          CALL data_output_2d( 'xy', 0 )
1582          time_do2d_xy = MOD( time_do2d_xy, MAX( dt_do2d_xy, dt_3d ) )
1583       ENDIF
1584       IF ( time_do2d_xz >= dt_do2d_xz  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_do2d_xz )  THEN
1585          IF ( current_timestep_number > timestep_number_at_prev_calc )                            &
1586
1587             CALL doq_calculate
1588          CALL data_output_2d( 'xz', 0 )
1589          time_do2d_xz = MOD( time_do2d_xz, MAX( dt_do2d_xz, dt_3d ) )
1590       ENDIF
1591       IF ( time_do2d_yz >= dt_do2d_yz  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_do2d_yz )  THEN
1592          IF ( current_timestep_number > timestep_number_at_prev_calc )                            &
1593             CALL doq_calculate
1594
1595          CALL data_output_2d( 'yz', 0 )
1596          time_do2d_yz = MOD( time_do2d_yz, MAX( dt_do2d_yz, dt_3d ) )
1597       ENDIF
1598
1599!
1600!--    3d-data output (volume data)
1601       IF ( time_do3d >= dt_do3d  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_do3d )  THEN
1602          IF ( current_timestep_number > timestep_number_at_prev_calc )                            &
1603             CALL doq_calculate
1604
1605          CALL data_output_3d( 0 )
1606          time_do3d = MOD( time_do3d, MAX( dt_do3d, dt_3d ) )
1607       ENDIF
1608
1609!
1610!--    Masked data output
1611       DO  mid = 1, masks
1612          IF ( time_domask(mid) >= dt_domask(mid)                                                  &
1613               .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_domask(mid) )  THEN
1614             IF ( current_timestep_number > timestep_number_at_prev_calc )                         &
1615                CALL doq_calculate
1616
1617             CALL data_output_mask( 0, mid )
1618             time_domask(mid) = MOD( time_domask(mid), MAX( dt_domask(mid), dt_3d ) )
1619          ENDIF
1620       ENDDO
1621
1622!
1623!--    Output of time-averaged 2d/3d/masked data
1624       IF ( time_do_av >= dt_data_output_av                                                        &
1625            .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_data_output_av )  THEN
1626          CALL average_3d_data
1627!
1628!--       Udate thermal comfort indices based on updated averaged input
1629          IF ( biometeorology  .AND.  thermal_comfort )  THEN
1630             CALL bio_calculate_thermal_index_maps ( .TRUE. )
1631          ENDIF
1632          CALL data_output_2d( 'xy', 1 )
1633          CALL data_output_2d( 'xz', 1 )
1634          CALL data_output_2d( 'yz', 1 )
1635          CALL data_output_3d( 1 )
1636          DO  mid = 1, masks
1637             CALL data_output_mask( 1, mid )
1638          ENDDO
1639          time_do_av = MOD( time_do_av, MAX( dt_data_output_av, dt_3d ) )
1640       ENDIF
1641!
1642!--    Output of surface data, instantaneous and averaged data
1643       IF ( surface_output )  THEN
1644          IF ( time_dosurf >= dt_dosurf  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_dosurf )  THEN
1645             CALL surface_data_output( 0 )
1646             time_dosurf = MOD( time_dosurf, MAX( dt_dosurf, dt_3d ) )
1647          ENDIF
1648          IF ( time_dosurf_av >= dt_dosurf_av  .AND.  time_since_reference_point >= skip_time_dosurf_av )  THEN
1649             CALL surface_data_output( 1 )
1650             time_dosurf_av = MOD( time_dosurf_av, MAX( dt_dosurf_av, dt_3d ) )
1651          ENDIF
1652       ENDIF
1653
1654!
1655!--    Output of particle time series
1656       IF ( particle_advection )  THEN
1657          IF ( time_dopts >= dt_dopts  .OR.                                                        &
1658               ( time_since_reference_point >= particle_advection_start  .AND.                     &
1659                 first_call_lpm ) )  THEN
1660             CALL lpm_data_output_ptseries
1661             time_dopts = MOD( time_dopts, MAX( dt_dopts, dt_3d ) )
1662          ENDIF
1663       ENDIF
1664
1665!
1666!--    If required, set the heat flux for the next time step to a random value
1667       IF ( constant_heatflux  .AND.  random_heatflux )  THEN
1668          IF ( surf_def_h(0)%ns >= 1 )  THEN
1669             CALL cpu_log( log_point(23), 'disturb_heatflux', 'start' )
1670             CALL disturb_heatflux( surf_def_h(0) )
1671             CALL cpu_log( log_point(23), 'disturb_heatflux', 'stop' )
1672          ENDIF
1673          IF ( surf_lsm_h%ns    >= 1 )  THEN
1674             CALL cpu_log( log_point(23), 'disturb_heatflux', 'start' )
1675             CALL disturb_heatflux( surf_lsm_h    )
1676             CALL cpu_log( log_point(23), 'disturb_heatflux', 'stop' )
1677          ENDIF
1678          IF ( surf_usm_h%ns    >= 1 )  THEN
1679             CALL cpu_log( log_point(23), 'disturb_heatflux', 'start' )
1680             CALL disturb_heatflux( surf_usm_h    )
1681             CALL cpu_log( log_point(23), 'disturb_heatflux', 'stop' )
1682          ENDIF
1683       ENDIF
1684
1685!
1686!--    Execute alle other module actions routunes
1687       CALL module_interface_actions( 'after_timestep' )
1688
1689!
1690!--    Determine size of next time step. Save timestep dt_3d because it is
1691!--    newly calculated in routine timestep, but required further below for
1692!--    steering the run control output interval
1693       dt_3d_old = dt_3d
1694       CALL timestep
1695
1696#if defined( __parallel )
1697!
1698!--    Synchronize the timestep in case of nested run.
1699       IF ( nested_run )  THEN
1700!
1701!--       Synchronize by unifying the time step.
1702!--       Global minimum of all time-steps is used for all.
1703          CALL pmci_synchronize
1704       ENDIF
1705#endif
1706
1707!
1708!--    Computation and output of run control parameters.
1709!--    This is also done whenever perturbations have been imposed
1710       IF ( time_run_control >= dt_run_control  .OR.                                               &
1711            timestep_scheme(1:5) /= 'runge'  .OR.  disturbance_created )                           &
1712       THEN
1713          CALL run_control
1714          IF ( time_run_control >= dt_run_control )  THEN
1715             time_run_control = MOD( time_run_control, MAX( dt_run_control, dt_3d_old ) )
1716          ENDIF
1717       ENDIF
1718
1719!
1720!--    Output elapsed simulated time in form of a progress bar on stdout
1721       IF ( myid == 0 )  CALL output_progress_bar
1722
1723       CALL cpu_log( log_point_s(10), 'timesteps', 'stop' )
1724
1725
1726    ENDDO   ! time loop
1727
1728#if defined( _OPENACC )
1729    CALL exit_surface_arrays
1730#endif
1731!$ACC END DATA
1732!$ACC END DATA
1733!$ACC END DATA
1734!$ACC END DATA
1735!$ACC END DATA
1736!$ACC END DATA
1737!$ACC END DATA
1738!$ACC END DATA
1739
1740#if defined( __parallel )
1741!
1742!-- Vertical nesting: Deallocate variables initialized for vertical nesting
1743    IF ( vnest_init )  CALL vnest_deallocate
1744#endif
1745
1746    IF ( myid == 0 )  CALL finish_progress_bar
1747
1748    CALL location_message( 'atmosphere (and/or ocean) time-stepping', 'finished' )
1749
1750 END SUBROUTINE time_integration
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.