source: palm/trunk/SOURCE/average_3d_data.f90 @ 2993

Last change on this file since 2993 was 2817, checked in by knoop, 7 years ago

Preliminary gust module interface implemented

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 17.4 KB
RevLine 
[1682]1!> @file average_3d_data.f90
[2000]2!------------------------------------------------------------------------------!
[2696]3! This file is part of the PALM model system.
[1036]4!
[2000]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.
[1036]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!
[2718]17! Copyright 1997-2018 Leibniz Universitaet Hannover
[2000]18!------------------------------------------------------------------------------!
[1036]19!
[484]20! Current revisions:
[1]21! -----------------
[1552]22!
[2233]23!
[1321]24! Former revisions:
25! -----------------
26! $Id: average_3d_data.f90 2817 2018-02-19 16:32:21Z raasch $
[2817]27! Preliminary gust module interface implemented
28!
29! 2797 2018-02-08 13:24:35Z suehring
[2797]30! Enable output of ground-heat flux also at urban surfaces.
31!
32! 2766 2018-01-22 17:17:47Z kanani
[2766]33! Removed preprocessor directive __chem
34!
35! 2742 2018-01-12 14:59:47Z suehring
[2742]36! Enable output of surface temperature
37!
38! 2735 2018-01-11 12:01:27Z suehring
[2735]39! output of r_a moved from land-surface to consider also urban-type surfaces
40!
41! 2718 2018-01-02 08:49:38Z maronga
[2716]42! Corrected "Former revisions" section
43!
44! 2696 2017-12-14 17:12:51Z kanani
45! Change in file header (GPL part)
[2696]46! Implement call for turbulence_closure_mod (TG)
47! Implementation of chemistry module (FK)
48!
49! 2292 2017-06-20 09:51:42Z schwenkel
[2292]50! Implementation of new microphysic scheme: cloud_scheme = 'morrison'
51! includes two more prognostic equations for cloud drop concentration (nc) 
52! and cloud water content (qc).
53!
54! 2233 2017-05-30 18:08:54Z suehring
[1321]55!
[2233]56! 2232 2017-05-30 17:47:52Z suehring
57! Adjustments to new surface concept - additional ghost point exchange
58! of surface variable required
59!
[2032]60! 2031 2016-10-21 15:11:58Z knoop
61! renamed variable rho to rho_ocean and rho_av to rho_ocean_av
62!
[2012]63! 2011 2016-09-19 17:29:57Z kanani
64! Flag urban_surface is now defined in module control_parameters,
65! changed prefix for urban surface model output to "usm_",
66! introduced control parameter varnamelength for LEN of trimvar.
67!
[2008]68! 2007 2016-08-24 15:47:17Z kanani
69! Added support for new urban surface model (temporary modifications of
70! SELECT CASE ( ) necessary, see variable trimvar),
71! added comments in variable declaration section
72!
[2001]73! 2000 2016-08-20 18:09:15Z knoop
74! Forced header and separation lines into 80 columns
75!
[1973]76! 1972 2016-07-26 07:52:02Z maronga
77! Output of land surface quantities is now done directly in the respective module
78!
[1961]79! 1960 2016-07-12 16:34:24Z suehring
80! Treat humidity and passive scalar separately
81!
[1692]82! 1691 2015-10-26 16:17:44Z maronga
83! Added output of Obukhov length and radiative heating rates for RRTMG.
84!
[1683]85! 1682 2015-10-07 23:56:08Z knoop
86! Code annotations made doxygen readable
87!
[1586]88! 1585 2015-04-30 07:05:52Z maronga
89! Adapted for RRTMG
90!
[1556]91! 1555 2015-03-04 17:44:27Z maronga
92! Added output of r_a and r_s
93!
[1552]94! 1551 2015-03-03 14:18:16Z maronga
95! Added support for land surface and radiation model parameters.
96!
[1323]97! 1322 2014-03-20 16:38:49Z raasch
98! REAL functions provided with KIND-attribute
99!
[1321]100! 1320 2014-03-20 08:40:49Z raasch
[1320]101! ONLY-attribute added to USE-statements,
102! kind-parameters added to all INTEGER and REAL declaration statements,
103! kinds are defined in new module kinds,
104! revision history before 2012 removed,
105! comment fields (!:) to be used for variable explanations added to
106! all variable declaration statements
[772]107!
[1319]108! 1318 2014-03-17 13:35:16Z raasch
109! barrier argument removed from cpu_log,
110! module interfaces removed
111!
[1116]112! 1115 2013-03-26 18:16:16Z hoffmann
113! +qc
114!
[1054]115! 1053 2012-11-13 17:11:03Z hoffmann
116! averaging of nr, qr added
117!
[1037]118! 1036 2012-10-22 13:43:42Z raasch
119! code put under GPL (PALM 3.9)
120!
[979]121! 978 2012-08-09 08:28:32Z fricke
122! +z0h_av
[77]123!
[1]124! Revision 1.1  2006/02/23 09:48:58  raasch
125! Initial revision
126!
127!
128! Description:
129! ------------
[1682]130!> Time-averaging of 3d-data-arrays.
[1]131!------------------------------------------------------------------------------!
[1682]132 SUBROUTINE average_3d_data
133 
[1]134
135    USE averaging
136
[2696]137    USE chemistry_model_mod,                                                   &
138        ONLY:  chem_3d_data_averaging
139
[1320]140    USE control_parameters,                                                    &
[2696]141        ONLY:  air_chemistry, average_count_3d, doav, doav_n, land_surface,    &
142               urban_surface, varnamelength
[1320]143
144    USE cpulog,                                                                &
145        ONLY:  cpu_log, log_point
146
[2817]147    USE gust_mod,                                                              &
148        ONLY:  gust_3d_data_averaging, gust_module_enabled
149
[1320]150    USE indices,                                                               &
[2232]151        ONLY:  nbgp, nxl, nxlg, nxr, nxrg, nyn, nyng, nys, nysg, nzb, nzt
[1320]152
153    USE kinds
154
[1551]155    USE land_surface_model_mod,                                                &
[2232]156        ONLY:  lsm_3d_data_averaging
[1320]157
[1551]158    USE radiation_model_mod,                                                   &
[1976]159        ONLY:  radiation, radiation_3d_data_averaging
[1551]160
[2696]161    USE turbulence_closure_mod,                                                &
162        ONLY:  tcm_3d_data_averaging
163
[2007]164    USE urban_surface_mod,                                                     &
[2011]165        ONLY:  usm_average_3d_data
[1691]166
[2007]167
[2696]168
169
[1]170    IMPLICIT NONE
171
[2007]172    INTEGER(iwp) ::  i  !< running index
173    INTEGER(iwp) ::  ii !< running index
174    INTEGER(iwp) ::  j  !< running index
175    INTEGER(iwp) ::  k  !< running index
[1]176
[2011]177    CHARACTER (LEN=varnamelength) ::  trimvar  !< TRIM of output-variable string
[1]178
[2007]179
[1]180    CALL cpu_log (log_point(35),'average_3d_data','start')
181
182!
183!-- Check, if averaging is necessary
184    IF ( average_count_3d <= 1 )  RETURN
185
186!
187!-- Loop of all variables to be averaged.
188    DO  ii = 1, doav_n
189
190!
[2007]191!--    Temporary solution to account for data output within the new urban
192!--    surface model (urban_surface_mod.f90), see also SELECT CASE ( trimvar )
193       trimvar = TRIM( doav(ii) )
[2011]194       IF ( urban_surface  .AND.  trimvar(1:4) == 'usm_' )  THEN
[2007]195          trimvar = 'usm_output'
196       ENDIF
197
198!
[1]199!--    Store the array chosen on the temporary array.
[2007]200       SELECT CASE ( trimvar )
[1]201
202          CASE ( 'e' )
[667]203             DO  i = nxlg, nxrg
204                DO  j = nysg, nyng
[1]205                   DO  k = nzb, nzt+1
[1322]206                      e_av(k,j,i) = e_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
[1]207                   ENDDO
208                ENDDO
209             ENDDO
210
[2797]211          CASE ( 'ghf*' )
212             DO  i = nxl, nxr
213                DO  j = nys, nyn
214                   ghf_av(j,i) = ghf_av(j,i)                                   &
215                                 / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
216                ENDDO
217             ENDDO
218             CALL exchange_horiz_2d( ghf_av, nbgp )
219
[354]220          CASE ( 'qsws*' )
[667]221             DO  i = nxlg, nxrg
222                DO  j = nysg, nyng
[1322]223                   qsws_av(j,i) = qsws_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
[354]224                ENDDO
225             ENDDO
[2232]226             CALL exchange_horiz_2d( qsws_av, nbgp )
[354]227
[771]228          CASE ( 'lpt' )
229             DO  i = nxlg, nxrg
230                DO  j = nysg, nyng
231                   DO  k = nzb, nzt+1
[1322]232                      lpt_av(k,j,i) = lpt_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
[771]233                   ENDDO
234                ENDDO
235             ENDDO
236
[1]237          CASE ( 'lwp*' )
[667]238             DO  i = nxlg, nxrg
239                DO  j = nysg, nyng
[1322]240                   lwp_av(j,i) = lwp_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
[1]241                ENDDO
242             ENDDO
243
[2292]244          CASE ( 'nc' )
245             DO  i = nxlg, nxrg
246                DO  j = nysg, nyng
247                   DO  k = nzb, nzt+1
248                      nc_av(k,j,i) = nc_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
249                   ENDDO
250                ENDDO
251             ENDDO
252
[1053]253          CASE ( 'nr' )
254             DO  i = nxlg, nxrg
255                DO  j = nysg, nyng
256                   DO  k = nzb, nzt+1
[1322]257                      nr_av(k,j,i) = nr_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
[1053]258                   ENDDO
259                ENDDO
260             ENDDO
261
[1691]262         CASE ( 'ol*' )
263             DO  i = nxlg, nxrg
264                DO  j = nysg, nyng
265                   ol_av(j,i) = ol_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
266                ENDDO
267             ENDDO
[2232]268             CALL exchange_horiz_2d( ol_av, nbgp )
[1691]269
[1]270          CASE ( 'p' )
[667]271             DO  i = nxlg, nxrg
272                DO  j = nysg, nyng
[1]273                   DO  k = nzb, nzt+1
[1322]274                      p_av(k,j,i) = p_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
[1]275                   ENDDO
276                ENDDO
277             ENDDO
278
279          CASE ( 'pc' )
280             DO  i = nxl, nxr
281                DO  j = nys, nyn
282                   DO  k = nzb, nzt+1
[1322]283                      pc_av(k,j,i) = pc_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
[1]284                   ENDDO
285                ENDDO
286             ENDDO
287
288          CASE ( 'pr' )
289             DO  i = nxl, nxr
290                DO  j = nys, nyn
291                   DO  k = nzb, nzt+1
[1322]292                      pr_av(k,j,i) = pr_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
[1]293                   ENDDO
294                ENDDO
295             ENDDO
296
[72]297          CASE ( 'prr*' )
[667]298             DO  i = nxlg, nxrg
299                DO  j = nysg, nyng
[1320]300                   precipitation_rate_av(j,i) = precipitation_rate_av(j,i) /   &
[1322]301                                                REAL( average_count_3d, KIND=wp )
[72]302                ENDDO
303             ENDDO
304
[1]305          CASE ( 'pt' )
[667]306             DO  i = nxlg, nxrg
307                DO  j = nysg, nyng
[1]308                   DO  k = nzb, nzt+1
[1322]309                      pt_av(k,j,i) = pt_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
[1]310                   ENDDO
311                ENDDO
312             ENDDO
313
314          CASE ( 'q' )
[667]315             DO  i = nxlg, nxrg
316                DO  j = nysg, nyng
[1]317                   DO  k = nzb, nzt+1
[1322]318                      q_av(k,j,i) = q_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
[1]319                   ENDDO
320                ENDDO
321             ENDDO
[367]322
[1115]323          CASE ( 'qc' )
324             DO  i = nxlg, nxrg
325                DO  j = nysg, nyng
326                   DO  k = nzb, nzt+1
[1322]327                      qc_av(k,j,i) = qc_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
[1115]328                   ENDDO
329                ENDDO
330             ENDDO
331
[1]332          CASE ( 'ql' )
[667]333             DO  i = nxlg, nxrg
334                DO  j = nysg, nyng
[1]335                   DO  k = nzb, nzt+1
[1322]336                      ql_av(k,j,i) = ql_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
[1]337                   ENDDO
338                ENDDO
339             ENDDO
340
341          CASE ( 'ql_c' )
[667]342             DO  i = nxlg, nxrg
343                DO  j = nysg, nyng
[1]344                   DO  k = nzb, nzt+1
[1322]345                      ql_c_av(k,j,i) = ql_c_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
[1]346                   ENDDO
347                ENDDO
348             ENDDO
349
350          CASE ( 'ql_v' )
[667]351             DO  i = nxlg, nxrg
352                DO  j = nysg, nyng
[1]353                   DO  k = nzb, nzt+1
[1322]354                      ql_v_av(k,j,i) = ql_v_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
[1]355                   ENDDO
356                ENDDO
357             ENDDO
358
359          CASE ( 'ql_vp' )
[667]360             DO  i = nxlg, nxrg
361                DO  j = nysg, nyng
[1]362                   DO  k = nzb, nzt+1
[1320]363                      ql_vp_av(k,j,i) = ql_vp_av(k,j,i) /                      &
[1322]364                                        REAL( average_count_3d, KIND=wp )
[1]365                   ENDDO
366                ENDDO
367             ENDDO
368
[1053]369          CASE ( 'qr' )
370             DO  i = nxlg, nxrg
371                DO  j = nysg, nyng
372                   DO  k = nzb, nzt+1
[1322]373                      qr_av(k,j,i) = qr_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
[1053]374                   ENDDO
375                ENDDO
376             ENDDO
377
[1]378          CASE ( 'qv' )
[667]379             DO  i = nxlg, nxrg
380                DO  j = nysg, nyng
[1]381                   DO  k = nzb, nzt+1
[1322]382                      qv_av(k,j,i) = qv_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
[1]383                   ENDDO
384                ENDDO
385             ENDDO
[367]386
[2735]387         CASE ( 'r_a*' )
388             DO  i = nxlg, nxrg
389                DO  j = nysg, nyng
390                   r_a_av(j,i) = r_a_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
391                ENDDO
392             ENDDO
393             CALL exchange_horiz_2d( r_a_av, nbgp )
394
[2031]395          CASE ( 'rho_ocean' )
[667]396             DO  i = nxlg, nxrg
397                DO  j = nysg, nyng
[96]398                   DO  k = nzb, nzt+1
[2031]399                      rho_ocean_av(k,j,i) = rho_ocean_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
[96]400                   ENDDO
401                ENDDO
402             ENDDO
[367]403
[1]404          CASE ( 's' )
[667]405             DO  i = nxlg, nxrg
406                DO  j = nysg, nyng
[1]407                   DO  k = nzb, nzt+1
[1322]408                      s_av(k,j,i) = s_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
[1]409                   ENDDO
410                ENDDO
411             ENDDO
[367]412
[96]413          CASE ( 'sa' )
[667]414             DO  i = nxlg, nxrg
415                DO  j = nysg, nyng
[96]416                   DO  k = nzb, nzt+1
[1322]417                      sa_av(k,j,i) = sa_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
[96]418                   ENDDO
419                ENDDO
420             ENDDO
[367]421
[354]422         CASE ( 'shf*' )
[667]423             DO  i = nxlg, nxrg
424                DO  j = nysg, nyng
[1322]425                   shf_av(j,i) = shf_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
[354]426                ENDDO
427             ENDDO
[2232]428             CALL exchange_horiz_2d( shf_av, nbgp )
[367]429
[1960]430          CASE ( 'ssws*' )
431             DO  i = nxlg, nxrg
432                DO  j = nysg, nyng
433                   ssws_av(j,i) = ssws_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
434                ENDDO
435             ENDDO
[2232]436             CALL exchange_horiz_2d( ssws_av, nbgp )
[1960]437
[1]438          CASE ( 't*' )
[667]439             DO  i = nxlg, nxrg
440                DO  j = nysg, nyng
[1322]441                   ts_av(j,i) = ts_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
[1]442                ENDDO
443             ENDDO
[2232]444             CALL exchange_horiz_2d( ts_av, nbgp )
[1]445
[2742]446         CASE ( 'tsurf*' )
447             DO  i = nxlg, nxrg
448                DO  j = nysg, nyng
449                   tsurf_av(j,i) = tsurf_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
450                ENDDO
451             ENDDO
452             CALL exchange_horiz_2d( tsurf_av, nbgp )
453
[1]454          CASE ( 'u' )
[667]455             DO  i = nxlg, nxrg
456                DO  j = nysg, nyng
[1]457                   DO  k = nzb, nzt+1
[1322]458                      u_av(k,j,i) = u_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
[1]459                   ENDDO
460                ENDDO
461             ENDDO
462
463          CASE ( 'u*' )
[667]464             DO  i = nxlg, nxrg
465                DO  j = nysg, nyng
[1322]466                   us_av(j,i) = us_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
[1]467                ENDDO
468             ENDDO
[2232]469             CALL exchange_horiz_2d( us_av, nbgp )
[1]470
471          CASE ( 'v' )
[667]472             DO  i = nxlg, nxrg
473                DO  j = nysg, nyng
[1]474                   DO  k = nzb, nzt+1
[1322]475                      v_av(k,j,i) = v_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
[1]476                   ENDDO
477                ENDDO
478             ENDDO
479
480          CASE ( 'vpt' )
[667]481             DO  i = nxlg, nxrg
482                DO  j = nysg, nyng
[1]483                   DO  k = nzb, nzt+1
[1322]484                      vpt_av(k,j,i) = vpt_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
[1]485                   ENDDO
486                ENDDO
487             ENDDO
488
489          CASE ( 'w' )
[667]490             DO  i = nxlg, nxrg
491                DO  j = nysg, nyng
[1]492                   DO  k = nzb, nzt+1
[1322]493                      w_av(k,j,i) = w_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
[1]494                   ENDDO
495                ENDDO
496             ENDDO
497
[72]498          CASE ( 'z0*' )
[667]499             DO  i = nxlg, nxrg
500                DO  j = nysg, nyng
[1322]501                   z0_av(j,i) = z0_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
[72]502                ENDDO
503             ENDDO
[2232]504             CALL exchange_horiz_2d( z0_av, nbgp )
[72]505
[978]506          CASE ( 'z0h*' )
507             DO  i = nxlg, nxrg
508                DO  j = nysg, nyng
[1322]509                   z0h_av(j,i) = z0h_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
[978]510                ENDDO
511             ENDDO
[2232]512             CALL exchange_horiz_2d( z0h_av, nbgp )
[2007]513!             
514!--       Block of urban surface model outputs   
515          CASE ( 'usm_output' )
516             CALL usm_average_3d_data( 'average', doav(ii) )
[978]517
[1]518          CASE DEFAULT
519!
[2696]520!--          Turbulence closure module
521             CALL tcm_3d_data_averaging( 'average', doav(ii) )
522
523!
[1972]524!--          Land surface quantity
525             IF ( land_surface )  THEN
526                CALL lsm_3d_data_averaging( 'average', doav(ii) )
527             ENDIF
528!
[1976]529!--          Radiation quantity
530             IF ( radiation )  THEN
531                CALL radiation_3d_data_averaging( 'average', doav(ii) )
532             ENDIF
533!
[2817]534!--          Gust module quantities
535             IF ( gust_module_enabled )  THEN
536                CALL gust_3d_data_averaging( 'average', doav(ii) )
537             ENDIF
538!
[2696]539!--          Chemistry quantity
540             IF ( air_chemistry )  THEN
541                CALL chem_3d_data_averaging( 'average', doav(ii) )
542             ENDIF
543!
[1]544!--          User-defined quantity
545             CALL user_3d_data_averaging( 'average', doav(ii) )
546
547       END SELECT
548
549    ENDDO
550
551!
552!-- Reset the counter
553    average_count_3d = 0.0
554
[1318]555    CALL cpu_log( log_point(35), 'average_3d_data', 'stop' )
[1]556
557
558 END SUBROUTINE average_3d_data
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.