Forschung und wissenschaftliches Rechnen - Beiträge zum - GWDG

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Fig. 4: Idealized flow chart of a typical MESSy setup (see Sect. 3 for details) consisting of three submodels connected to the base model via the MESSy interface. The model simulation can be subdivided into three phases: initialization phase, time integration phase, finalizing phase. 17
via parameter lists of the subroutines. The user interface is implemented by using the Fortran95 namelist constructs, and is connected to the three layers BMIL, SMIL, and SMCL. The global switches to turn the submodels on and off are located in the BMIL. These switches for all submodels are set by the run script. Submodel-specific data initialization (e.g. initialization of chemical species (=tracers)), and import of data within the time integration (e.g. temporally changing bo<strong>und</strong>ary conditions) using the data import interface are handled by the SMIL. Within the SMIL, also the coupling options from the user interface are evaluated and applied, which control the coupling of the submodel to the base model and to other submodels. For instance, the user has the choice to select the submodel input from alternative sources, e.g. from results calculated online by other submodels, or from data provided offline. Therefore, this interface allows a straightforward implementation and management of feedback mechanisms between various processes. The control interface is located within the SMCL and manages the internal complexity (and with this also the output) of the submodel. It comprises, for instance, changeable parameter settings for the calculations, switches for the choice of different parameterizations, etc. A model simulation of a typical base model/MESSy setup can be subdivided into three phases (initialization phase, time integration phase, finalizing phase), as shown by the simplified flow chart in Fig. 4. The main control (time integration and run control) is hosted by the base model, and therefore the base model is also responsible for the flow of the three phases. After the initialization of the base model, the MESSy infrastructure with the generic submodels is initialized. At this stage the decision is made which submodels are switched on/off. Next, the active MESSy submodels are initialized sequentially. This initialization is divided into two parts (not explicitly shown in Fig. 4). First, the internal setup of all active submodels is initialized, and second the potential coupling between all active submodels is performed. After the initialization phase the time integration (time loop) starts, which is controlled by the base model. All MESSy submodels are integrated sequentially according to the operator splitting concept. At the end of the time integration, the MESSy submodels and the MESSy infrastructure are finalized before the base model terminates. 4 MESSy Submodels Many submodels are now available within the MESSy system. Some of them are completely new code whereas others have been adapted to MESSy based 18
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