source: palm/trunk/SOURCE/average_3d_data.f90 @ 2742

Last change on this file since 2742 was 2742, checked in by suehring, 4 years ago

Output of surface temperature tsurf* at urban- and natural-type surfaces

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 16.5 KB
Line 
1!> @file average_3d_data.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 1997-2018 Leibniz Universitaet Hannover
18!------------------------------------------------------------------------------!
19!
20! Current revisions:
21! -----------------
22!
23!
24! Former revisions:
25! -----------------
26! $Id: average_3d_data.f90 2742 2018-01-12 14:59:47Z suehring $
27! Enable output of surface temperature
28!
29! 2735 2018-01-11 12:01:27Z suehring
30! output of r_a moved from land-surface to consider also urban-type surfaces
31!
32! 2718 2018-01-02 08:49:38Z maronga
33! Corrected "Former revisions" section
34!
35! 2696 2017-12-14 17:12:51Z kanani
36! Change in file header (GPL part)
37! Implement call for turbulence_closure_mod (TG)
38! Implementation of chemistry module (FK)
39!
40! 2292 2017-06-20 09:51:42Z schwenkel
41! Implementation of new microphysic scheme: cloud_scheme = 'morrison'
42! includes two more prognostic equations for cloud drop concentration (nc) 
43! and cloud water content (qc).
44!
45! 2233 2017-05-30 18:08:54Z suehring
46!
47! 2232 2017-05-30 17:47:52Z suehring
48! Adjustments to new surface concept - additional ghost point exchange
49! of surface variable required
50!
51! 2031 2016-10-21 15:11:58Z knoop
52! renamed variable rho to rho_ocean and rho_av to rho_ocean_av
53!
54! 2011 2016-09-19 17:29:57Z kanani
55! Flag urban_surface is now defined in module control_parameters,
56! changed prefix for urban surface model output to "usm_",
57! introduced control parameter varnamelength for LEN of trimvar.
58!
59! 2007 2016-08-24 15:47:17Z kanani
60! Added support for new urban surface model (temporary modifications of
61! SELECT CASE ( ) necessary, see variable trimvar),
62! added comments in variable declaration section
63!
64! 2000 2016-08-20 18:09:15Z knoop
65! Forced header and separation lines into 80 columns
66!
67! 1972 2016-07-26 07:52:02Z maronga
68! Output of land surface quantities is now done directly in the respective module
69!
70! 1960 2016-07-12 16:34:24Z suehring
71! Treat humidity and passive scalar separately
72!
73! 1691 2015-10-26 16:17:44Z maronga
74! Added output of Obukhov length and radiative heating rates for RRTMG.
75!
76! 1682 2015-10-07 23:56:08Z knoop
77! Code annotations made doxygen readable
78!
79! 1585 2015-04-30 07:05:52Z maronga
80! Adapted for RRTMG
81!
82! 1555 2015-03-04 17:44:27Z maronga
83! Added output of r_a and r_s
84!
85! 1551 2015-03-03 14:18:16Z maronga
86! Added support for land surface and radiation model parameters.
87!
88! 1322 2014-03-20 16:38:49Z raasch
89! REAL functions provided with KIND-attribute
90!
91! 1320 2014-03-20 08:40:49Z raasch
92! ONLY-attribute added to USE-statements,
93! kind-parameters added to all INTEGER and REAL declaration statements,
94! kinds are defined in new module kinds,
95! revision history before 2012 removed,
96! comment fields (!:) to be used for variable explanations added to
97! all variable declaration statements
98!
99! 1318 2014-03-17 13:35:16Z raasch
100! barrier argument removed from cpu_log,
101! module interfaces removed
102!
103! 1115 2013-03-26 18:16:16Z hoffmann
104! +qc
105!
106! 1053 2012-11-13 17:11:03Z hoffmann
107! averaging of nr, qr added
108!
109! 1036 2012-10-22 13:43:42Z raasch
110! code put under GPL (PALM 3.9)
111!
112! 978 2012-08-09 08:28:32Z fricke
113! +z0h_av
114!
115! Revision 1.1  2006/02/23 09:48:58  raasch
116! Initial revision
117!
118!
119! Description:
120! ------------
121!> Time-averaging of 3d-data-arrays.
122!------------------------------------------------------------------------------!
123 SUBROUTINE average_3d_data
124 
125
126    USE averaging
127
128#if defined( __chem )
129    USE chemistry_model_mod,                                                   &
130        ONLY:  chem_3d_data_averaging
131#endif
132
133    USE control_parameters,                                                    &
134        ONLY:  air_chemistry, average_count_3d, doav, doav_n, land_surface,    &
135               urban_surface, varnamelength
136
137    USE cpulog,                                                                &
138        ONLY:  cpu_log, log_point
139
140    USE indices,                                                               &
141        ONLY:  nbgp, nxl, nxlg, nxr, nxrg, nyn, nyng, nys, nysg, nzb, nzt
142
143    USE kinds
144
145    USE land_surface_model_mod,                                                &
146        ONLY:  lsm_3d_data_averaging
147
148    USE radiation_model_mod,                                                   &
149        ONLY:  radiation, radiation_3d_data_averaging
150
151    USE turbulence_closure_mod,                                                &
152        ONLY:  tcm_3d_data_averaging
153
154    USE urban_surface_mod,                                                     &
155        ONLY:  usm_average_3d_data
156
157
158
159
160    IMPLICIT NONE
161
162    INTEGER(iwp) ::  i  !< running index
163    INTEGER(iwp) ::  ii !< running index
164    INTEGER(iwp) ::  j  !< running index
165    INTEGER(iwp) ::  k  !< running index
166
167    CHARACTER (LEN=varnamelength) ::  trimvar  !< TRIM of output-variable string
168
169
170    CALL cpu_log (log_point(35),'average_3d_data','start')
171
172!
173!-- Check, if averaging is necessary
174    IF ( average_count_3d <= 1 )  RETURN
175
176!
177!-- Loop of all variables to be averaged.
178    DO  ii = 1, doav_n
179
180!
181!--    Temporary solution to account for data output within the new urban
182!--    surface model (urban_surface_mod.f90), see also SELECT CASE ( trimvar )
183       trimvar = TRIM( doav(ii) )
184       IF ( urban_surface  .AND.  trimvar(1:4) == 'usm_' )  THEN
185          trimvar = 'usm_output'
186       ENDIF
187
188!
189!--    Store the array chosen on the temporary array.
190       SELECT CASE ( trimvar )
191
192          CASE ( 'e' )
193             DO  i = nxlg, nxrg
194                DO  j = nysg, nyng
195                   DO  k = nzb, nzt+1
196                      e_av(k,j,i) = e_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
197                   ENDDO
198                ENDDO
199             ENDDO
200
201          CASE ( 'qsws*' )
202             DO  i = nxlg, nxrg
203                DO  j = nysg, nyng
204                   qsws_av(j,i) = qsws_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
205                ENDDO
206             ENDDO
207             CALL exchange_horiz_2d( qsws_av, nbgp )
208
209          CASE ( 'lpt' )
210             DO  i = nxlg, nxrg
211                DO  j = nysg, nyng
212                   DO  k = nzb, nzt+1
213                      lpt_av(k,j,i) = lpt_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
214                   ENDDO
215                ENDDO
216             ENDDO
217
218          CASE ( 'lwp*' )
219             DO  i = nxlg, nxrg
220                DO  j = nysg, nyng
221                   lwp_av(j,i) = lwp_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
222                ENDDO
223             ENDDO
224
225          CASE ( 'nc' )
226             DO  i = nxlg, nxrg
227                DO  j = nysg, nyng
228                   DO  k = nzb, nzt+1
229                      nc_av(k,j,i) = nc_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
230                   ENDDO
231                ENDDO
232             ENDDO
233
234          CASE ( 'nr' )
235             DO  i = nxlg, nxrg
236                DO  j = nysg, nyng
237                   DO  k = nzb, nzt+1
238                      nr_av(k,j,i) = nr_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
239                   ENDDO
240                ENDDO
241             ENDDO
242
243         CASE ( 'ol*' )
244             DO  i = nxlg, nxrg
245                DO  j = nysg, nyng
246                   ol_av(j,i) = ol_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
247                ENDDO
248             ENDDO
249             CALL exchange_horiz_2d( ol_av, nbgp )
250
251          CASE ( 'p' )
252             DO  i = nxlg, nxrg
253                DO  j = nysg, nyng
254                   DO  k = nzb, nzt+1
255                      p_av(k,j,i) = p_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
256                   ENDDO
257                ENDDO
258             ENDDO
259
260          CASE ( 'pc' )
261             DO  i = nxl, nxr
262                DO  j = nys, nyn
263                   DO  k = nzb, nzt+1
264                      pc_av(k,j,i) = pc_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
265                   ENDDO
266                ENDDO
267             ENDDO
268
269          CASE ( 'pr' )
270             DO  i = nxl, nxr
271                DO  j = nys, nyn
272                   DO  k = nzb, nzt+1
273                      pr_av(k,j,i) = pr_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
274                   ENDDO
275                ENDDO
276             ENDDO
277
278          CASE ( 'prr*' )
279             DO  i = nxlg, nxrg
280                DO  j = nysg, nyng
281                   precipitation_rate_av(j,i) = precipitation_rate_av(j,i) /   &
282                                                REAL( average_count_3d, KIND=wp )
283                ENDDO
284             ENDDO
285
286          CASE ( 'pt' )
287             DO  i = nxlg, nxrg
288                DO  j = nysg, nyng
289                   DO  k = nzb, nzt+1
290                      pt_av(k,j,i) = pt_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
291                   ENDDO
292                ENDDO
293             ENDDO
294
295          CASE ( 'q' )
296             DO  i = nxlg, nxrg
297                DO  j = nysg, nyng
298                   DO  k = nzb, nzt+1
299                      q_av(k,j,i) = q_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
300                   ENDDO
301                ENDDO
302             ENDDO
303
304          CASE ( 'qc' )
305             DO  i = nxlg, nxrg
306                DO  j = nysg, nyng
307                   DO  k = nzb, nzt+1
308                      qc_av(k,j,i) = qc_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
309                   ENDDO
310                ENDDO
311             ENDDO
312
313          CASE ( 'ql' )
314             DO  i = nxlg, nxrg
315                DO  j = nysg, nyng
316                   DO  k = nzb, nzt+1
317                      ql_av(k,j,i) = ql_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
318                   ENDDO
319                ENDDO
320             ENDDO
321
322          CASE ( 'ql_c' )
323             DO  i = nxlg, nxrg
324                DO  j = nysg, nyng
325                   DO  k = nzb, nzt+1
326                      ql_c_av(k,j,i) = ql_c_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
327                   ENDDO
328                ENDDO
329             ENDDO
330
331          CASE ( 'ql_v' )
332             DO  i = nxlg, nxrg
333                DO  j = nysg, nyng
334                   DO  k = nzb, nzt+1
335                      ql_v_av(k,j,i) = ql_v_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
336                   ENDDO
337                ENDDO
338             ENDDO
339
340          CASE ( 'ql_vp' )
341             DO  i = nxlg, nxrg
342                DO  j = nysg, nyng
343                   DO  k = nzb, nzt+1
344                      ql_vp_av(k,j,i) = ql_vp_av(k,j,i) /                      &
345                                        REAL( average_count_3d, KIND=wp )
346                   ENDDO
347                ENDDO
348             ENDDO
349
350          CASE ( 'qr' )
351             DO  i = nxlg, nxrg
352                DO  j = nysg, nyng
353                   DO  k = nzb, nzt+1
354                      qr_av(k,j,i) = qr_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
355                   ENDDO
356                ENDDO
357             ENDDO
358
359          CASE ( 'qv' )
360             DO  i = nxlg, nxrg
361                DO  j = nysg, nyng
362                   DO  k = nzb, nzt+1
363                      qv_av(k,j,i) = qv_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
364                   ENDDO
365                ENDDO
366             ENDDO
367
368         CASE ( 'r_a*' )
369             DO  i = nxlg, nxrg
370                DO  j = nysg, nyng
371                   r_a_av(j,i) = r_a_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
372                ENDDO
373             ENDDO
374             CALL exchange_horiz_2d( r_a_av, nbgp )
375
376          CASE ( 'rho_ocean' )
377             DO  i = nxlg, nxrg
378                DO  j = nysg, nyng
379                   DO  k = nzb, nzt+1
380                      rho_ocean_av(k,j,i) = rho_ocean_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
381                   ENDDO
382                ENDDO
383             ENDDO
384
385          CASE ( 's' )
386             DO  i = nxlg, nxrg
387                DO  j = nysg, nyng
388                   DO  k = nzb, nzt+1
389                      s_av(k,j,i) = s_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
390                   ENDDO
391                ENDDO
392             ENDDO
393
394          CASE ( 'sa' )
395             DO  i = nxlg, nxrg
396                DO  j = nysg, nyng
397                   DO  k = nzb, nzt+1
398                      sa_av(k,j,i) = sa_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
399                   ENDDO
400                ENDDO
401             ENDDO
402
403         CASE ( 'shf*' )
404             DO  i = nxlg, nxrg
405                DO  j = nysg, nyng
406                   shf_av(j,i) = shf_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
407                ENDDO
408             ENDDO
409             CALL exchange_horiz_2d( shf_av, nbgp )
410
411          CASE ( 'ssws*' )
412             DO  i = nxlg, nxrg
413                DO  j = nysg, nyng
414                   ssws_av(j,i) = ssws_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
415                ENDDO
416             ENDDO
417             CALL exchange_horiz_2d( ssws_av, nbgp )
418
419          CASE ( 't*' )
420             DO  i = nxlg, nxrg
421                DO  j = nysg, nyng
422                   ts_av(j,i) = ts_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
423                ENDDO
424             ENDDO
425             CALL exchange_horiz_2d( ts_av, nbgp )
426
427         CASE ( 'tsurf*' )
428             DO  i = nxlg, nxrg
429                DO  j = nysg, nyng
430                   tsurf_av(j,i) = tsurf_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
431                ENDDO
432             ENDDO
433             CALL exchange_horiz_2d( tsurf_av, nbgp )
434
435          CASE ( 'u' )
436             DO  i = nxlg, nxrg
437                DO  j = nysg, nyng
438                   DO  k = nzb, nzt+1
439                      u_av(k,j,i) = u_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
440                   ENDDO
441                ENDDO
442             ENDDO
443
444          CASE ( 'u*' )
445             DO  i = nxlg, nxrg
446                DO  j = nysg, nyng
447                   us_av(j,i) = us_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
448                ENDDO
449             ENDDO
450             CALL exchange_horiz_2d( us_av, nbgp )
451
452          CASE ( 'v' )
453             DO  i = nxlg, nxrg
454                DO  j = nysg, nyng
455                   DO  k = nzb, nzt+1
456                      v_av(k,j,i) = v_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
457                   ENDDO
458                ENDDO
459             ENDDO
460
461          CASE ( 'vpt' )
462             DO  i = nxlg, nxrg
463                DO  j = nysg, nyng
464                   DO  k = nzb, nzt+1
465                      vpt_av(k,j,i) = vpt_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
466                   ENDDO
467                ENDDO
468             ENDDO
469
470          CASE ( 'w' )
471             DO  i = nxlg, nxrg
472                DO  j = nysg, nyng
473                   DO  k = nzb, nzt+1
474                      w_av(k,j,i) = w_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
475                   ENDDO
476                ENDDO
477             ENDDO
478
479          CASE ( 'z0*' )
480             DO  i = nxlg, nxrg
481                DO  j = nysg, nyng
482                   z0_av(j,i) = z0_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
483                ENDDO
484             ENDDO
485             CALL exchange_horiz_2d( z0_av, nbgp )
486
487          CASE ( 'z0h*' )
488             DO  i = nxlg, nxrg
489                DO  j = nysg, nyng
490                   z0h_av(j,i) = z0h_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
491                ENDDO
492             ENDDO
493             CALL exchange_horiz_2d( z0h_av, nbgp )
494!             
495!--       Block of urban surface model outputs   
496          CASE ( 'usm_output' )
497             CALL usm_average_3d_data( 'average', doav(ii) )
498
499          CASE DEFAULT
500!
501!--          Turbulence closure module
502             CALL tcm_3d_data_averaging( 'average', doav(ii) )
503
504!
505!--          Land surface quantity
506             IF ( land_surface )  THEN
507                CALL lsm_3d_data_averaging( 'average', doav(ii) )
508             ENDIF
509!
510!--          Radiation quantity
511             IF ( radiation )  THEN
512                CALL radiation_3d_data_averaging( 'average', doav(ii) )
513             ENDIF
514!
515!--          Chemistry quantity
516#if defined( __chem )
517             IF ( air_chemistry )  THEN
518                CALL chem_3d_data_averaging( 'average', doav(ii) )
519             ENDIF
520#endif
521!
522!--          User-defined quantity
523             CALL user_3d_data_averaging( 'average', doav(ii) )
524
525       END SELECT
526
527    ENDDO
528
529!
530!-- Reset the counter
531    average_count_3d = 0.0
532
533    CALL cpu_log( log_point(35), 'average_3d_data', 'stop' )
534
535
536 END SUBROUTINE average_3d_data
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.