source: codes/icosagcm/devel/src/unstructured/timestep_unstructured.F90 @ 642

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