source: codes/icosagcm/devel/src/unstructured/timestep_unstructured.F90 @ 677

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devel/unstructured : bugfix for mass coordinate + hydrostatic
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Line 
1MODULE timestep_unstructured_mod
2  USE ISO_C_BINDING
3  USE OMP_LIB
4#ifdef CPP_USING_XIOS
5  USE xios
6#endif
7  USE caldyn_unstructured_mod
8  IMPLICIT NONE
9  PRIVATE
10  SAVE
11
12#define BINDC_(thename) BIND(C, name=#thename)
13#define BINDC(thename) BINDC_(dynamico_ ## thename)
14
15#define DBL REAL(C_DOUBLE)
16#define DOUBLE1(m) DBL, DIMENSION(m)
17#define DOUBLE2(m,n) DBL, DIMENSION(m,n)
18#define DOUBLE3(m,n,p) DBL, DIMENSION(m,n,p)
19#define DOUBLE4(m,n,p,q) DBL, DIMENSION(m,n,p,q)
20#define INDEX INTEGER(C_INT)
21
22#ifdef CPP_USING_XIOS
23  TYPE(xios_context) :: ctx_hdl
24#endif
25
26CONTAINS
27
28#define FIELD_PS      DOUBLE1(primal_num)
29#define FIELD_MASS    DOUBLE2(llm, primal_num)
30#define FIELD_Z       DOUBLE2(llm, dual_num)
31#define FIELD_U       DOUBLE2(llm, edge_num)
32#define FIELD_UL      DOUBLE2(llm+1, edge_num)
33#define FIELD_THETA   DOUBLE3(llm, primal_num, nqdyn)
34#define FIELD_GEOPOT  DOUBLE2(llm+1, primal_num)
35
36#define HASNAN(field) (ANY(.NOT.ABS(field)<1e20))
37
38  SUBROUTINE caldyn_unstructured(tau, mass_col,rhodz,theta_rhodz,u,geopot,w, & ! IN : flow state
39                                 theta,ps,pk,hflux,qv, &    ! OUT : diags (except surface geopot : IN)
40                                 dmass_col,drhodz,dtheta_rhodz,du_fast,du_slow, &
41                                 dPhi_fast, dPhi_slow, dW_fast, dW_slow) BINDC(caldyn_unstructured) ! OUT : tendencies
42    DBL, VALUE :: tau
43    FIELD_MASS   :: rhodz, drhodz, pk, berni          ! IN, OUT, DIAG
44    FIELD_THETA  :: theta_rhodz, dtheta_rhodz, theta  ! IN, OUT, DIAG
45    FIELD_GEOPOT :: wflux, w, geopot, &               ! DIAG, INOUT
46         dPhi_fast, dPhi_slow, dW_fast, dW_slow       ! OUT
47    FIELD_U      :: u,du_fast,du_slow,hflux,qu        ! INOUT,OUT,OUT,DIAG
48    FIELD_Z      :: qv                                ! DIAG
49    FIELD_PS     :: ps,dmass_col,mass_col             ! OUT,OUT,IN (if eta_mass) or OUT,UNUSED,UNUSED (if eta_lag)
50    ! buffers for fields that need to be shared among OpenMP threads
51    ! vertical size is allocated as llm+1 even if only llm is needed
52    FIELD_GEOPOT :: bufm1, bufm2, bufm3
53    FIELD_UL     :: bufu1, bufu2, bufu3,bufu4
54
55    DBL          :: time1,time2
56    INTEGER :: ij
57   
58    !  CALL CPU_TIME(time1)
59    time1=OMP_GET_WTIME()
60   
61    IF(hydrostatic) THEN
62       
63       !$OMP PARALLEL NUM_THREADS(nb_threads)
64       !$OMP DO SCHEDULE(STATIC)
65       DO ij=1,edge_num
66          du_fast(:,ij)=0.
67          du_slow(:,ij)=0.
68       END DO
69       !$OMP END DO
70       CALL compute_theta(mass_col,rhodz,theta_rhodz, theta)
71       CALL compute_geopot(rhodz,theta, ps,pk,geopot)
72       
73       CALL compute_caldyn_fast(tau, pk,berni,theta,geopot, du_fast,u)
74       
75       CALL compute_pvort_only(rhodz,u,qv,qu)
76       CALL compute_caldyn_slow_hydro(rhodz,theta,u, berni,hflux,du_slow)
77       CALL compute_coriolis(hflux,theta,qu, bufu1, drhodz,dtheta_rhodz,du_slow)
78       IF(caldyn_eta == eta_mass) THEN
79          CALL caldyn_vert(drhodz,rhodz,theta,u, dmass_col,wflux,dtheta_rhodz,du_slow,bufu1)
80       END IF
81       !$OMP END PARALLEL
82       
83    ELSE ! NH
84       DO ij=1,edge_num
85          du_fast(:,ij)=0.
86          du_slow(:,ij)=0.
87       END DO
88       DO ij=1,primal_num
89          wflux(1,ij)=0.
90          wflux(llm+1,ij)=0.
91       END DO
92       CALL compute_theta(mass_col,rhodz,theta_rhodz, theta)
93       CALL compute_caldyn_solver(tau,rhodz,theta, bufm1,bufm2,bufm3, pk,geopot,W,dPhi_fast,dW_fast,du_fast)
94       CALL compute_caldyn_fast(tau, pk,berni,theta,geopot, du_fast,u)
95       CALL compute_pvort_only(rhodz,u,qv,qu)
96       CALL compute_caldyn_slow_NH(u,rhodz,geopot,W, bufm1,bufm2,bufm3,bufu1,bufu2,bufu3,bufu4, hflux,du_slow,dPhi_slow,dW_slow) 
97       CALL compute_coriolis(hflux,theta,qu, bufu1, drhodz,dtheta_rhodz,du_slow)
98       IF(caldyn_eta == eta_mass) THEN
99          CALL caldyn_vert(drhodz,rhodz,theta,u, dmass_col,wflux,dtheta_rhodz,du_slow,bufu1)
100          CALL compute_caldyn_vert_NH(rhodz,geopot,W,wflux, bufm1,bufm2,bufm3, du_slow,dPhi_slow,dW_slow)
101       END IF
102    END IF
103   
104    time2=OMP_GET_WTIME()
105    !  CALL CPU_TIME(time2)
106    IF(time2>time1) elapsed = elapsed + time2-time1
107
108    CALL print_trace()
109  END SUBROUTINE caldyn_unstructured
110  !
111  !----------------------------- Time stepping -------------------------------
112 
113  !
114  SUBROUTINE ARK_step(nstep, mass_col,rhodz,theta_rhodz,u,geopot,w, & ! INOUT : flow state
115       theta,ps,pk,hflux,qv, &    ! OUT : diags (except surface geopot : IN)
116       dmass_col,drhodz,dtheta_rhodz,du_fast,du_slow, &
117       dPhi_fast, dPhi_slow, dW_fast, dW_slow) BINDC(ARK_step) ! OUT : tendencies
118    INTEGER, VALUE :: nstep ! advance by nstep time steps
119    FIELD_PS     :: mass_col, ps                     ! OUT,IN (if eta_mass) or OUT,UNUSED (if eta_lag)
120    FIELD_MASS   :: rhodz, pk, berni                 ! IN, DIAG
121    FIELD_THETA  :: theta_rhodz, theta               ! IN, DIAG
122    FIELD_U      :: u,hflux,qu                       ! INOUT,DIAG*2
123    FIELD_GEOPOT :: geopot, w, wflux                 ! IN, INOUT, DIAG
124    FIELD_Z      :: qv                               ! DIAG
125    DOUBLE2(       primal_num, max_nb_stage) :: dmass_col    ! OUT
126    DOUBLE3(llm,   primal_num, max_nb_stage) :: drhodz   ! OUT
127    DOUBLE4(llm,   primal_num, nqdyn, max_nb_stage) :: dtheta_rhodz ! OUT
128    DOUBLE3(llm,   edge_num,   max_nb_stage) :: du_fast,du_slow ! OUT
129    DOUBLE3(llm+1, primal_num, max_nb_stage) :: &
130         dPhi_fast, dPhi_slow, dW_fast, dW_slow      ! OUT
131    ! buffers for fields that need to be shared among OpenMP threads
132    ! vertical size is allocated as llm+1 even if only llm is needed
133    FIELD_GEOPOT :: bufm1, bufm2, bufm3
134    FIELD_UL     :: bufu1, bufu2, bufu3,bufu4
135    DBL       :: time1,time2
136    INTEGER :: step, stage, ij
137   
138    !CALL CPU_TIME(time1)
139    time1=OMP_GET_WTIME()
140   
141    !$OMP PARALLEL NUM_THREADS(nb_threads)
142   
143    !$OMP DO SCHEDULE(STATIC)
144    DO ij=1,primal_num
145       wflux(1,ij)=0.
146       wflux(llm+1,ij)=0.
147    END DO
148    !$OMP END DO
149
150    DO step=1, nstep
151       DO stage=1, nb_stage
152         
153          IF(hydrostatic) THEN
154             
155             !$OMP DO SCHEDULE(STATIC)
156             DO ij=1,edge_num
157                du_fast(:,ij,stage)=0.
158                du_slow(:,ij,stage)=0.
159             END DO
160             
161             CALL compute_theta(mass_col,rhodz,theta_rhodz, theta)
162             CALL compute_geopot(rhodz,theta, ps,pk,geopot)
163             
164             CALL compute_caldyn_fast(tauj(stage), pk,berni,theta,geopot, du_fast(:,:,stage), u)
165             
166             CALL compute_pvort_only(rhodz,u,qv,qu)
167             CALL compute_caldyn_slow_hydro(rhodz,theta,u, berni,hflux,du_slow(:,:,stage))
168             CALL compute_coriolis(hflux,theta,qu, bufu1, drhodz(:,:,stage), dtheta_rhodz(:,:,:,stage),du_slow(:,:,stage))
169             IF(caldyn_eta == eta_mass) THEN
170                CALL caldyn_vert(drhodz(:,:,stage),rhodz,theta,u, &
171                     dmass_col(:,stage),wflux,dtheta_rhodz(:,:,:,stage),du_slow(:,:,stage),bufu1)
172             END IF
173             
174          ELSE ! NH
175             CALL compute_theta(mass_col,rhodz,theta_rhodz, theta)
176             CALL compute_caldyn_solver(tauj(stage),rhodz,theta, bufm1,bufm2,bufm3, pk,geopot,W, &
177                  dPhi_fast(:,:,stage), dW_fast(:,:,stage), du_fast(:,:,stage))
178             CALL compute_caldyn_fast(tauj(stage), pk,berni,theta,geopot, du_fast(:,:,stage),u)
179             CALL compute_pvort_only(rhodz,u,qv,qu)
180             CALL compute_caldyn_slow_NH(u,rhodz,geopot,W, bufm1,bufm2,bufm3,bufu1,bufu2,bufu3,bufu4, hflux, &
181                  du_slow(:,:,stage), dPhi_slow(:,:,stage), dW_slow(:,:,stage))
182             CALL compute_coriolis(hflux,theta,qu, bufu1, drhodz(:,:,stage),dtheta_rhodz(:,:,:,stage), du_slow(:,:,stage))
183             IF(caldyn_eta == eta_mass) THEN
184                CALL caldyn_vert(drhodz(:,:,stage),rhodz,theta,u, &
185                     dmass_col(:,stage),wflux,dtheta_rhodz(:,:,:,stage), du_slow(:,:,stage), bufu1)
186                CALL compute_caldyn_vert_NH(rhodz,geopot,W,wflux, bufm1,bufm2,bufm3, &
187                     du_slow(:,:,stage), dPhi_slow(:,:,stage), dW_slow(:,:,stage) )
188             END IF
189          END IF ! NH
190         
191          ! FIXME : mass_col is computed from rhodz
192          ! so that the DOFs are the same whatever caldyn_eta
193          ! in DYNAMICO mass_col is prognosed rather than rhodz
194         
195#define UPDATE(clj,field,dfield) update(stage,SIZE(field),clj,field,dfield)
196         
197          CALL UPDATE(cslj, rhodz, drhodz)
198          CALL UPDATE(cslj, theta_rhodz, dtheta_rhodz)
199          CALL UPDATE(cslj, u, du_slow)
200          CALL UPDATE(cflj, u, du_fast)
201         
202          IF(.NOT.hydrostatic) THEN
203             CALL UPDATE(cslj, geopot, dPhi_slow)
204             CALL UPDATE(cflj, geopot, dPhi_fast)
205             CALL UPDATE(cslj, W, dW_slow)
206             CALL UPDATE(cflj, W, dW_fast)
207          END IF
208         
209       END DO
210    END DO
211    !$OMP END PARALLEL
212   
213    time2=OMP_GET_WTIME()
214    !  CALL CPU_TIME(time2)
215    IF(time2>time1) elapsed = elapsed + time2-time1
216
217    CALL print_trace()
218   
219  END SUBROUTINE ARK_step
220 
221 
222  SUBROUTINE update(j,sz,clj,field,dfield)
223    INTEGER :: j, sz ! stage in ARK scheme, field size
224    DOUBLE2(max_nb_stage,max_nb_stage) :: clj ! modified Butcher tableau
225    DOUBLE1(sz) :: field
226    DOUBLE2(sz, max_nb_stage) :: dfield
227    !
228    INTEGER :: l, ij
229    CALL enter_trace(id_update, 8*sz*(j+1) )
230    !  PRINT *, clj(1:j,j)
231    SELECT CASE(j)
232    CASE(1)
233       !$OMP DO SCHEDULE(static)
234       DO ij=1,sz
235          field(ij) = field(ij) &
236               + clj(1,j)*dfield(ij,1)
237       END DO
238    CASE(2)
239       !$OMP DO SCHEDULE(static)
240       DO ij=1,sz
241          field(ij) = field(ij) &
242               + clj(1,j)*dfield(ij,1) &
243               + clj(2,j)*dfield(ij,2)
244       END DO
245    CASE(3)
246       !$OMP DO SCHEDULE(static)
247       DO ij=1,sz
248          field(ij) = field(ij) &
249               + clj(1,j)*dfield(ij,1) &
250               + clj(2,j)*dfield(ij,2) &
251               + clj(3,j)*dfield(ij,3)
252         
253       END DO
254    CASE(4)
255       !$OMP DO SCHEDULE(static)
256       DO ij=1,sz
257          field(ij) = field(ij) &
258               + clj(1,j)*dfield(ij,1) &
259               + clj(2,j)*dfield(ij,2) &
260               + clj(3,j)*dfield(ij,3) &
261               + clj(4,j)*dfield(ij,4)
262       END DO
263    CASE(5)
264       !$OMP DO SCHEDULE(static)
265       DO ij=1,sz
266          field(ij) = field(ij) &
267               + clj(1,j)*dfield(ij,1) &
268               + clj(2,j)*dfield(ij,2) &
269               + clj(3,j)*dfield(ij,3) &
270               + clj(4,j)*dfield(ij,4) &
271               + clj(5,j)*dfield(ij,5)
272       END DO
273    END SELECT
274    CALL exit_trace()
275  END SUBROUTINE update
276 
277  !---------------------------------------------- XIOS ----------------------------------------
278
279#ifdef CPP_USING_XIOS
280 
281  SUBROUTINE setup_xios() BINDC(setup_xios)
282    ! MPI_INIT / MPI_finalize are assumed to be called BEFORE/AFTER this routine
283    ! This is the case when calling from Python after importing mpi4py
284    INTEGER :: ierr, mpi_threading_mode
285   
286    PRINT *, 'Initialize XIOS and obtain our communicator'
287    CALL xios_initialize("icosagcm",return_comm=comm_icosa)
288   
289    PRINT *, 'Initialize our XIOS context'
290   
291    CALL xios_context_initialize("icosagcm",comm_icosa)
292    CALL xios_get_handle("icosagcm",ctx_hdl)
293    CALL xios_set_current_context(ctx_hdl)
294    !   CALL xios_set_axis_attr("lev",n_glo=llm ,value=lev_value) ;
295    !   CALL xios_set_axis_attr("levp1",n_glo=llm+1 ,value=lev_valuep1) ;
296    !   CALL xios_set_axis_attr("nq",n_glo=nqtot, value=nq_value) ;
297    !   CALL xios_set_domaingroup_attr("i",ni_glo=ncell_tot, ibegin=displ, ni=ncell)
298    !   CALL xios_set_domaingroup_attr("i", data_dim=1, type='unstructured' , nvertex=6, i_index=ind_glo)
299    !   CALL xios_set_domaingroup_attr("i",lonvalue_1d=lon, latvalue_1d=lat, bounds_lon_1d=bounds_lon, bounds_lat_1d=bounds_lat)
300    !   CALL xios_set_domain_attr("u",ni_glo=ncell_tot, ibegin=displ, ni=ncell)
301    !   CALL xios_set_domain_attr("u", data_dim=1, type='unstructured' , nvertex=2, i_index=ind_glo)
302    !  CALL xios_set_domain_attr("u",lonvalue_1d=lon, latvalue_1d=lat, bounds_lon_1d=bounds_lon, bounds_lat_1d=bounds_lat)
303    !   CALL xios_set_domain_attr("v",ni_glo=ncell_tot, ibegin=displ, ni=ncell)
304    !   CALL xios_set_domain_attr("v", data_dim=1, type='unstructured' , nvertex=3)
305    !   CALL xios_set_domain_attr("v",lonvalue_1d=lon, latvalue_1d=lat, bounds_lon_1d=bounds_lon, bounds_lat_1d=bounds_lat)
306    !   CALL xios_set_timestep(dtime) 
307    !   CALL xios_set_fieldgroup_attr("standard_output", freq_op=itau_out*xios_timestep, freq_offset=(itau_out-1)*xios_timestep)   
308    ! CALL xios_close_context_definition()
309   
310    ! PRINT *, 'Read data'
311    ! CALL xios_recv_field(name,field)
312   
313    ! PRINT *,'Write data'
314    ! CALL xios_send_field(name,field_tmp)
315   
316   !   PRINT *, 'Flush to disk, clean up and die'
317   !   CALL xios_context_finalize
318  END SUBROUTINE setup_xios
319!
320  SUBROUTINE call_xios_set_timestep(dt) BINDC(xios_set_timestep)
321    DBL, VALUE :: dt
322    TYPE(xios_duration)      :: dtime
323    dtime%second=dt
324    CALL xios_set_timestep(dtime)
325  END SUBROUTINE call_xios_set_timestep
326
327  SUBROUTINE call_xios_update_calendar(step) BINDC(xios_update_calendar)
328    INDEX, value :: step
329    CALL xios_update_calendar(step)
330  END SUBROUTINE call_xios_update_calendar
331
332#endif
333
334END MODULE timestep_unstructured_mod
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.