source: palm/trunk/SOURCE/average_3d_data.f90 @ 2797

Last change on this file since 2797 was 2797, checked in by suehring, 4 years ago

Output of ground-heat flux at natural- and urban-type surfaces in one output variable; enable restart data of _av variables that belong to both land- and urban-surface model

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 17.0 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 2797 2018-02-08 13:24:35Z suehring $
27! Enable output of ground-heat flux also at urban surfaces.
28!
29! 2766 2018-01-22 17:17:47Z kanani
30! Removed preprocessor directive __chem
31!
32! 2742 2018-01-12 14:59:47Z suehring
33! Enable output of surface temperature
34!
35! 2735 2018-01-11 12:01:27Z suehring
36! output of r_a moved from land-surface to consider also urban-type surfaces
37!
38! 2718 2018-01-02 08:49:38Z maronga
39! Corrected "Former revisions" section
40!
41! 2696 2017-12-14 17:12:51Z kanani
42! Change in file header (GPL part)
43! Implement call for turbulence_closure_mod (TG)
44! Implementation of chemistry module (FK)
45!
46! 2292 2017-06-20 09:51:42Z schwenkel
47! Implementation of new microphysic scheme: cloud_scheme = 'morrison'
48! includes two more prognostic equations for cloud drop concentration (nc) 
49! and cloud water content (qc).
50!
51! 2233 2017-05-30 18:08:54Z suehring
52!
53! 2232 2017-05-30 17:47:52Z suehring
54! Adjustments to new surface concept - additional ghost point exchange
55! of surface variable required
56!
57! 2031 2016-10-21 15:11:58Z knoop
58! renamed variable rho to rho_ocean and rho_av to rho_ocean_av
59!
60! 2011 2016-09-19 17:29:57Z kanani
61! Flag urban_surface is now defined in module control_parameters,
62! changed prefix for urban surface model output to "usm_",
63! introduced control parameter varnamelength for LEN of trimvar.
64!
65! 2007 2016-08-24 15:47:17Z kanani
66! Added support for new urban surface model (temporary modifications of
67! SELECT CASE ( ) necessary, see variable trimvar),
68! added comments in variable declaration section
69!
70! 2000 2016-08-20 18:09:15Z knoop
71! Forced header and separation lines into 80 columns
72!
73! 1972 2016-07-26 07:52:02Z maronga
74! Output of land surface quantities is now done directly in the respective module
75!
76! 1960 2016-07-12 16:34:24Z suehring
77! Treat humidity and passive scalar separately
78!
79! 1691 2015-10-26 16:17:44Z maronga
80! Added output of Obukhov length and radiative heating rates for RRTMG.
81!
82! 1682 2015-10-07 23:56:08Z knoop
83! Code annotations made doxygen readable
84!
85! 1585 2015-04-30 07:05:52Z maronga
86! Adapted for RRTMG
87!
88! 1555 2015-03-04 17:44:27Z maronga
89! Added output of r_a and r_s
90!
91! 1551 2015-03-03 14:18:16Z maronga
92! Added support for land surface and radiation model parameters.
93!
94! 1322 2014-03-20 16:38:49Z raasch
95! REAL functions provided with KIND-attribute
96!
97! 1320 2014-03-20 08:40:49Z raasch
98! ONLY-attribute added to USE-statements,
99! kind-parameters added to all INTEGER and REAL declaration statements,
100! kinds are defined in new module kinds,
101! revision history before 2012 removed,
102! comment fields (!:) to be used for variable explanations added to
103! all variable declaration statements
104!
105! 1318 2014-03-17 13:35:16Z raasch
106! barrier argument removed from cpu_log,
107! module interfaces removed
108!
109! 1115 2013-03-26 18:16:16Z hoffmann
110! +qc
111!
112! 1053 2012-11-13 17:11:03Z hoffmann
113! averaging of nr, qr added
114!
115! 1036 2012-10-22 13:43:42Z raasch
116! code put under GPL (PALM 3.9)
117!
118! 978 2012-08-09 08:28:32Z fricke
119! +z0h_av
120!
121! Revision 1.1  2006/02/23 09:48:58  raasch
122! Initial revision
123!
124!
125! Description:
126! ------------
127!> Time-averaging of 3d-data-arrays.
128!------------------------------------------------------------------------------!
129 SUBROUTINE average_3d_data
130 
131
132    USE averaging
133
134    USE chemistry_model_mod,                                                   &
135        ONLY:  chem_3d_data_averaging
136
137    USE control_parameters,                                                    &
138        ONLY:  air_chemistry, average_count_3d, doav, doav_n, land_surface,    &
139               urban_surface, varnamelength
140
141    USE cpulog,                                                                &
142        ONLY:  cpu_log, log_point
143
144    USE indices,                                                               &
145        ONLY:  nbgp, nxl, nxlg, nxr, nxrg, nyn, nyng, nys, nysg, nzb, nzt
146
147    USE kinds
148
149    USE land_surface_model_mod,                                                &
150        ONLY:  lsm_3d_data_averaging
151
152    USE radiation_model_mod,                                                   &
153        ONLY:  radiation, radiation_3d_data_averaging
154
155    USE turbulence_closure_mod,                                                &
156        ONLY:  tcm_3d_data_averaging
157
158    USE urban_surface_mod,                                                     &
159        ONLY:  usm_average_3d_data
160
161
162
163
164    IMPLICIT NONE
165
166    INTEGER(iwp) ::  i  !< running index
167    INTEGER(iwp) ::  ii !< running index
168    INTEGER(iwp) ::  j  !< running index
169    INTEGER(iwp) ::  k  !< running index
170
171    CHARACTER (LEN=varnamelength) ::  trimvar  !< TRIM of output-variable string
172
173
174    CALL cpu_log (log_point(35),'average_3d_data','start')
175
176!
177!-- Check, if averaging is necessary
178    IF ( average_count_3d <= 1 )  RETURN
179
180!
181!-- Loop of all variables to be averaged.
182    DO  ii = 1, doav_n
183
184!
185!--    Temporary solution to account for data output within the new urban
186!--    surface model (urban_surface_mod.f90), see also SELECT CASE ( trimvar )
187       trimvar = TRIM( doav(ii) )
188       IF ( urban_surface  .AND.  trimvar(1:4) == 'usm_' )  THEN
189          trimvar = 'usm_output'
190       ENDIF
191
192!
193!--    Store the array chosen on the temporary array.
194       SELECT CASE ( trimvar )
195
196          CASE ( 'e' )
197             DO  i = nxlg, nxrg
198                DO  j = nysg, nyng
199                   DO  k = nzb, nzt+1
200                      e_av(k,j,i) = e_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
201                   ENDDO
202                ENDDO
203             ENDDO
204
205          CASE ( 'ghf*' )
206             DO  i = nxl, nxr
207                DO  j = nys, nyn
208                   ghf_av(j,i) = ghf_av(j,i)                                   &
209                                 / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
210                ENDDO
211             ENDDO
212             CALL exchange_horiz_2d( ghf_av, nbgp )
213
214          CASE ( 'qsws*' )
215             DO  i = nxlg, nxrg
216                DO  j = nysg, nyng
217                   qsws_av(j,i) = qsws_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
218                ENDDO
219             ENDDO
220             CALL exchange_horiz_2d( qsws_av, nbgp )
221
222          CASE ( 'lpt' )
223             DO  i = nxlg, nxrg
224                DO  j = nysg, nyng
225                   DO  k = nzb, nzt+1
226                      lpt_av(k,j,i) = lpt_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
227                   ENDDO
228                ENDDO
229             ENDDO
230
231          CASE ( 'lwp*' )
232             DO  i = nxlg, nxrg
233                DO  j = nysg, nyng
234                   lwp_av(j,i) = lwp_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
235                ENDDO
236             ENDDO
237
238          CASE ( 'nc' )
239             DO  i = nxlg, nxrg
240                DO  j = nysg, nyng
241                   DO  k = nzb, nzt+1
242                      nc_av(k,j,i) = nc_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
243                   ENDDO
244                ENDDO
245             ENDDO
246
247          CASE ( 'nr' )
248             DO  i = nxlg, nxrg
249                DO  j = nysg, nyng
250                   DO  k = nzb, nzt+1
251                      nr_av(k,j,i) = nr_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
252                   ENDDO
253                ENDDO
254             ENDDO
255
256         CASE ( 'ol*' )
257             DO  i = nxlg, nxrg
258                DO  j = nysg, nyng
259                   ol_av(j,i) = ol_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
260                ENDDO
261             ENDDO
262             CALL exchange_horiz_2d( ol_av, nbgp )
263
264          CASE ( 'p' )
265             DO  i = nxlg, nxrg
266                DO  j = nysg, nyng
267                   DO  k = nzb, nzt+1
268                      p_av(k,j,i) = p_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
269                   ENDDO
270                ENDDO
271             ENDDO
272
273          CASE ( 'pc' )
274             DO  i = nxl, nxr
275                DO  j = nys, nyn
276                   DO  k = nzb, nzt+1
277                      pc_av(k,j,i) = pc_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
278                   ENDDO
279                ENDDO
280             ENDDO
281
282          CASE ( 'pr' )
283             DO  i = nxl, nxr
284                DO  j = nys, nyn
285                   DO  k = nzb, nzt+1
286                      pr_av(k,j,i) = pr_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
287                   ENDDO
288                ENDDO
289             ENDDO
290
291          CASE ( 'prr*' )
292             DO  i = nxlg, nxrg
293                DO  j = nysg, nyng
294                   precipitation_rate_av(j,i) = precipitation_rate_av(j,i) /   &
295                                                REAL( average_count_3d, KIND=wp )
296                ENDDO
297             ENDDO
298
299          CASE ( 'pt' )
300             DO  i = nxlg, nxrg
301                DO  j = nysg, nyng
302                   DO  k = nzb, nzt+1
303                      pt_av(k,j,i) = pt_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
304                   ENDDO
305                ENDDO
306             ENDDO
307
308          CASE ( 'q' )
309             DO  i = nxlg, nxrg
310                DO  j = nysg, nyng
311                   DO  k = nzb, nzt+1
312                      q_av(k,j,i) = q_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
313                   ENDDO
314                ENDDO
315             ENDDO
316
317          CASE ( 'qc' )
318             DO  i = nxlg, nxrg
319                DO  j = nysg, nyng
320                   DO  k = nzb, nzt+1
321                      qc_av(k,j,i) = qc_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
322                   ENDDO
323                ENDDO
324             ENDDO
325
326          CASE ( 'ql' )
327             DO  i = nxlg, nxrg
328                DO  j = nysg, nyng
329                   DO  k = nzb, nzt+1
330                      ql_av(k,j,i) = ql_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
331                   ENDDO
332                ENDDO
333             ENDDO
334
335          CASE ( 'ql_c' )
336             DO  i = nxlg, nxrg
337                DO  j = nysg, nyng
338                   DO  k = nzb, nzt+1
339                      ql_c_av(k,j,i) = ql_c_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
340                   ENDDO
341                ENDDO
342             ENDDO
343
344          CASE ( 'ql_v' )
345             DO  i = nxlg, nxrg
346                DO  j = nysg, nyng
347                   DO  k = nzb, nzt+1
348                      ql_v_av(k,j,i) = ql_v_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
349                   ENDDO
350                ENDDO
351             ENDDO
352
353          CASE ( 'ql_vp' )
354             DO  i = nxlg, nxrg
355                DO  j = nysg, nyng
356                   DO  k = nzb, nzt+1
357                      ql_vp_av(k,j,i) = ql_vp_av(k,j,i) /                      &
358                                        REAL( average_count_3d, KIND=wp )
359                   ENDDO
360                ENDDO
361             ENDDO
362
363          CASE ( 'qr' )
364             DO  i = nxlg, nxrg
365                DO  j = nysg, nyng
366                   DO  k = nzb, nzt+1
367                      qr_av(k,j,i) = qr_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
368                   ENDDO
369                ENDDO
370             ENDDO
371
372          CASE ( 'qv' )
373             DO  i = nxlg, nxrg
374                DO  j = nysg, nyng
375                   DO  k = nzb, nzt+1
376                      qv_av(k,j,i) = qv_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
377                   ENDDO
378                ENDDO
379             ENDDO
380
381         CASE ( 'r_a*' )
382             DO  i = nxlg, nxrg
383                DO  j = nysg, nyng
384                   r_a_av(j,i) = r_a_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
385                ENDDO
386             ENDDO
387             CALL exchange_horiz_2d( r_a_av, nbgp )
388
389          CASE ( 'rho_ocean' )
390             DO  i = nxlg, nxrg
391                DO  j = nysg, nyng
392                   DO  k = nzb, nzt+1
393                      rho_ocean_av(k,j,i) = rho_ocean_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
394                   ENDDO
395                ENDDO
396             ENDDO
397
398          CASE ( 's' )
399             DO  i = nxlg, nxrg
400                DO  j = nysg, nyng
401                   DO  k = nzb, nzt+1
402                      s_av(k,j,i) = s_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
403                   ENDDO
404                ENDDO
405             ENDDO
406
407          CASE ( 'sa' )
408             DO  i = nxlg, nxrg
409                DO  j = nysg, nyng
410                   DO  k = nzb, nzt+1
411                      sa_av(k,j,i) = sa_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
412                   ENDDO
413                ENDDO
414             ENDDO
415
416         CASE ( 'shf*' )
417             DO  i = nxlg, nxrg
418                DO  j = nysg, nyng
419                   shf_av(j,i) = shf_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
420                ENDDO
421             ENDDO
422             CALL exchange_horiz_2d( shf_av, nbgp )
423
424          CASE ( 'ssws*' )
425             DO  i = nxlg, nxrg
426                DO  j = nysg, nyng
427                   ssws_av(j,i) = ssws_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
428                ENDDO
429             ENDDO
430             CALL exchange_horiz_2d( ssws_av, nbgp )
431
432          CASE ( 't*' )
433             DO  i = nxlg, nxrg
434                DO  j = nysg, nyng
435                   ts_av(j,i) = ts_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
436                ENDDO
437             ENDDO
438             CALL exchange_horiz_2d( ts_av, nbgp )
439
440         CASE ( 'tsurf*' )
441             DO  i = nxlg, nxrg
442                DO  j = nysg, nyng
443                   tsurf_av(j,i) = tsurf_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
444                ENDDO
445             ENDDO
446             CALL exchange_horiz_2d( tsurf_av, nbgp )
447
448          CASE ( 'u' )
449             DO  i = nxlg, nxrg
450                DO  j = nysg, nyng
451                   DO  k = nzb, nzt+1
452                      u_av(k,j,i) = u_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
453                   ENDDO
454                ENDDO
455             ENDDO
456
457          CASE ( 'u*' )
458             DO  i = nxlg, nxrg
459                DO  j = nysg, nyng
460                   us_av(j,i) = us_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
461                ENDDO
462             ENDDO
463             CALL exchange_horiz_2d( us_av, nbgp )
464
465          CASE ( 'v' )
466             DO  i = nxlg, nxrg
467                DO  j = nysg, nyng
468                   DO  k = nzb, nzt+1
469                      v_av(k,j,i) = v_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
470                   ENDDO
471                ENDDO
472             ENDDO
473
474          CASE ( 'vpt' )
475             DO  i = nxlg, nxrg
476                DO  j = nysg, nyng
477                   DO  k = nzb, nzt+1
478                      vpt_av(k,j,i) = vpt_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
479                   ENDDO
480                ENDDO
481             ENDDO
482
483          CASE ( 'w' )
484             DO  i = nxlg, nxrg
485                DO  j = nysg, nyng
486                   DO  k = nzb, nzt+1
487                      w_av(k,j,i) = w_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
488                   ENDDO
489                ENDDO
490             ENDDO
491
492          CASE ( 'z0*' )
493             DO  i = nxlg, nxrg
494                DO  j = nysg, nyng
495                   z0_av(j,i) = z0_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
496                ENDDO
497             ENDDO
498             CALL exchange_horiz_2d( z0_av, nbgp )
499
500          CASE ( 'z0h*' )
501             DO  i = nxlg, nxrg
502                DO  j = nysg, nyng
503                   z0h_av(j,i) = z0h_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
504                ENDDO
505             ENDDO
506             CALL exchange_horiz_2d( z0h_av, nbgp )
507!             
508!--       Block of urban surface model outputs   
509          CASE ( 'usm_output' )
510             CALL usm_average_3d_data( 'average', doav(ii) )
511
512          CASE DEFAULT
513!
514!--          Turbulence closure module
515             CALL tcm_3d_data_averaging( 'average', doav(ii) )
516
517!
518!--          Land surface quantity
519             IF ( land_surface )  THEN
520                CALL lsm_3d_data_averaging( 'average', doav(ii) )
521             ENDIF
522!
523!--          Radiation quantity
524             IF ( radiation )  THEN
525                CALL radiation_3d_data_averaging( 'average', doav(ii) )
526             ENDIF
527!
528!--          Chemistry quantity
529             IF ( air_chemistry )  THEN
530                CALL chem_3d_data_averaging( 'average', doav(ii) )
531             ENDIF
532!
533!--          User-defined quantity
534             CALL user_3d_data_averaging( 'average', doav(ii) )
535
536       END SELECT
537
538    ENDDO
539
540!
541!-- Reset the counter
542    average_count_3d = 0.0
543
544    CALL cpu_log( log_point(35), 'average_3d_data', 'stop' )
545
546
547 END SUBROUTINE average_3d_data
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.