source: palm/trunk/SOURCE/average_3d_data.f90 @ 2817

Last change on this file since 2817 was 2817, checked in by knoop, 4 years ago

Preliminary gust module interface implemented

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 17.4 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 2817 2018-02-19 16:32:21Z knoop $
27! Preliminary gust module interface implemented
28!
29! 2797 2018-02-08 13:24:35Z suehring
30! Enable output of ground-heat flux also at urban surfaces.
31!
32! 2766 2018-01-22 17:17:47Z kanani
33! Removed preprocessor directive __chem
34!
35! 2742 2018-01-12 14:59:47Z suehring
36! Enable output of surface temperature
37!
38! 2735 2018-01-11 12:01:27Z suehring
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
42! Corrected "Former revisions" section
43!
44! 2696 2017-12-14 17:12:51Z kanani
45! Change in file header (GPL part)
46! Implement call for turbulence_closure_mod (TG)
47! Implementation of chemistry module (FK)
48!
49! 2292 2017-06-20 09:51:42Z schwenkel
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
55!
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!
60! 2031 2016-10-21 15:11:58Z knoop
61! renamed variable rho to rho_ocean and rho_av to rho_ocean_av
62!
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!
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!
73! 2000 2016-08-20 18:09:15Z knoop
74! Forced header and separation lines into 80 columns
75!
76! 1972 2016-07-26 07:52:02Z maronga
77! Output of land surface quantities is now done directly in the respective module
78!
79! 1960 2016-07-12 16:34:24Z suehring
80! Treat humidity and passive scalar separately
81!
82! 1691 2015-10-26 16:17:44Z maronga
83! Added output of Obukhov length and radiative heating rates for RRTMG.
84!
85! 1682 2015-10-07 23:56:08Z knoop
86! Code annotations made doxygen readable
87!
88! 1585 2015-04-30 07:05:52Z maronga
89! Adapted for RRTMG
90!
91! 1555 2015-03-04 17:44:27Z maronga
92! Added output of r_a and r_s
93!
94! 1551 2015-03-03 14:18:16Z maronga
95! Added support for land surface and radiation model parameters.
96!
97! 1322 2014-03-20 16:38:49Z raasch
98! REAL functions provided with KIND-attribute
99!
100! 1320 2014-03-20 08:40:49Z raasch
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
107!
108! 1318 2014-03-17 13:35:16Z raasch
109! barrier argument removed from cpu_log,
110! module interfaces removed
111!
112! 1115 2013-03-26 18:16:16Z hoffmann
113! +qc
114!
115! 1053 2012-11-13 17:11:03Z hoffmann
116! averaging of nr, qr added
117!
118! 1036 2012-10-22 13:43:42Z raasch
119! code put under GPL (PALM 3.9)
120!
121! 978 2012-08-09 08:28:32Z fricke
122! +z0h_av
123!
124! Revision 1.1  2006/02/23 09:48:58  raasch
125! Initial revision
126!
127!
128! Description:
129! ------------
130!> Time-averaging of 3d-data-arrays.
131!------------------------------------------------------------------------------!
132 SUBROUTINE average_3d_data
133 
134
135    USE averaging
136
137    USE chemistry_model_mod,                                                   &
138        ONLY:  chem_3d_data_averaging
139
140    USE control_parameters,                                                    &
141        ONLY:  air_chemistry, average_count_3d, doav, doav_n, land_surface,    &
142               urban_surface, varnamelength
143
144    USE cpulog,                                                                &
145        ONLY:  cpu_log, log_point
146
147    USE gust_mod,                                                              &
148        ONLY:  gust_3d_data_averaging, gust_module_enabled
149
150    USE indices,                                                               &
151        ONLY:  nbgp, nxl, nxlg, nxr, nxrg, nyn, nyng, nys, nysg, nzb, nzt
152
153    USE kinds
154
155    USE land_surface_model_mod,                                                &
156        ONLY:  lsm_3d_data_averaging
157
158    USE radiation_model_mod,                                                   &
159        ONLY:  radiation, radiation_3d_data_averaging
160
161    USE turbulence_closure_mod,                                                &
162        ONLY:  tcm_3d_data_averaging
163
164    USE urban_surface_mod,                                                     &
165        ONLY:  usm_average_3d_data
166
167
168
169
170    IMPLICIT NONE
171
172    INTEGER(iwp) ::  i  !< running index
173    INTEGER(iwp) ::  ii !< running index
174    INTEGER(iwp) ::  j  !< running index
175    INTEGER(iwp) ::  k  !< running index
176
177    CHARACTER (LEN=varnamelength) ::  trimvar  !< TRIM of output-variable string
178
179
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!
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) )
194       IF ( urban_surface  .AND.  trimvar(1:4) == 'usm_' )  THEN
195          trimvar = 'usm_output'
196       ENDIF
197
198!
199!--    Store the array chosen on the temporary array.
200       SELECT CASE ( trimvar )
201
202          CASE ( 'e' )
203             DO  i = nxlg, nxrg
204                DO  j = nysg, nyng
205                   DO  k = nzb, nzt+1
206                      e_av(k,j,i) = e_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
207                   ENDDO
208                ENDDO
209             ENDDO
210
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
220          CASE ( 'qsws*' )
221             DO  i = nxlg, nxrg
222                DO  j = nysg, nyng
223                   qsws_av(j,i) = qsws_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
224                ENDDO
225             ENDDO
226             CALL exchange_horiz_2d( qsws_av, nbgp )
227
228          CASE ( 'lpt' )
229             DO  i = nxlg, nxrg
230                DO  j = nysg, nyng
231                   DO  k = nzb, nzt+1
232                      lpt_av(k,j,i) = lpt_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
233                   ENDDO
234                ENDDO
235             ENDDO
236
237          CASE ( 'lwp*' )
238             DO  i = nxlg, nxrg
239                DO  j = nysg, nyng
240                   lwp_av(j,i) = lwp_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
241                ENDDO
242             ENDDO
243
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
253          CASE ( 'nr' )
254             DO  i = nxlg, nxrg
255                DO  j = nysg, nyng
256                   DO  k = nzb, nzt+1
257                      nr_av(k,j,i) = nr_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
258                   ENDDO
259                ENDDO
260             ENDDO
261
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
268             CALL exchange_horiz_2d( ol_av, nbgp )
269
270          CASE ( 'p' )
271             DO  i = nxlg, nxrg
272                DO  j = nysg, nyng
273                   DO  k = nzb, nzt+1
274                      p_av(k,j,i) = p_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
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
283                      pc_av(k,j,i) = pc_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
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
292                      pr_av(k,j,i) = pr_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
293                   ENDDO
294                ENDDO
295             ENDDO
296
297          CASE ( 'prr*' )
298             DO  i = nxlg, nxrg
299                DO  j = nysg, nyng
300                   precipitation_rate_av(j,i) = precipitation_rate_av(j,i) /   &
301                                                REAL( average_count_3d, KIND=wp )
302                ENDDO
303             ENDDO
304
305          CASE ( 'pt' )
306             DO  i = nxlg, nxrg
307                DO  j = nysg, nyng
308                   DO  k = nzb, nzt+1
309                      pt_av(k,j,i) = pt_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
310                   ENDDO
311                ENDDO
312             ENDDO
313
314          CASE ( 'q' )
315             DO  i = nxlg, nxrg
316                DO  j = nysg, nyng
317                   DO  k = nzb, nzt+1
318                      q_av(k,j,i) = q_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
319                   ENDDO
320                ENDDO
321             ENDDO
322
323          CASE ( 'qc' )
324             DO  i = nxlg, nxrg
325                DO  j = nysg, nyng
326                   DO  k = nzb, nzt+1
327                      qc_av(k,j,i) = qc_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
328                   ENDDO
329                ENDDO
330             ENDDO
331
332          CASE ( 'ql' )
333             DO  i = nxlg, nxrg
334                DO  j = nysg, nyng
335                   DO  k = nzb, nzt+1
336                      ql_av(k,j,i) = ql_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
337                   ENDDO
338                ENDDO
339             ENDDO
340
341          CASE ( 'ql_c' )
342             DO  i = nxlg, nxrg
343                DO  j = nysg, nyng
344                   DO  k = nzb, nzt+1
345                      ql_c_av(k,j,i) = ql_c_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
346                   ENDDO
347                ENDDO
348             ENDDO
349
350          CASE ( 'ql_v' )
351             DO  i = nxlg, nxrg
352                DO  j = nysg, nyng
353                   DO  k = nzb, nzt+1
354                      ql_v_av(k,j,i) = ql_v_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
355                   ENDDO
356                ENDDO
357             ENDDO
358
359          CASE ( 'ql_vp' )
360             DO  i = nxlg, nxrg
361                DO  j = nysg, nyng
362                   DO  k = nzb, nzt+1
363                      ql_vp_av(k,j,i) = ql_vp_av(k,j,i) /                      &
364                                        REAL( average_count_3d, KIND=wp )
365                   ENDDO
366                ENDDO
367             ENDDO
368
369          CASE ( 'qr' )
370             DO  i = nxlg, nxrg
371                DO  j = nysg, nyng
372                   DO  k = nzb, nzt+1
373                      qr_av(k,j,i) = qr_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
374                   ENDDO
375                ENDDO
376             ENDDO
377
378          CASE ( 'qv' )
379             DO  i = nxlg, nxrg
380                DO  j = nysg, nyng
381                   DO  k = nzb, nzt+1
382                      qv_av(k,j,i) = qv_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
383                   ENDDO
384                ENDDO
385             ENDDO
386
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
395          CASE ( 'rho_ocean' )
396             DO  i = nxlg, nxrg
397                DO  j = nysg, nyng
398                   DO  k = nzb, nzt+1
399                      rho_ocean_av(k,j,i) = rho_ocean_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
400                   ENDDO
401                ENDDO
402             ENDDO
403
404          CASE ( 's' )
405             DO  i = nxlg, nxrg
406                DO  j = nysg, nyng
407                   DO  k = nzb, nzt+1
408                      s_av(k,j,i) = s_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
409                   ENDDO
410                ENDDO
411             ENDDO
412
413          CASE ( 'sa' )
414             DO  i = nxlg, nxrg
415                DO  j = nysg, nyng
416                   DO  k = nzb, nzt+1
417                      sa_av(k,j,i) = sa_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
418                   ENDDO
419                ENDDO
420             ENDDO
421
422         CASE ( 'shf*' )
423             DO  i = nxlg, nxrg
424                DO  j = nysg, nyng
425                   shf_av(j,i) = shf_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
426                ENDDO
427             ENDDO
428             CALL exchange_horiz_2d( shf_av, nbgp )
429
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
436             CALL exchange_horiz_2d( ssws_av, nbgp )
437
438          CASE ( 't*' )
439             DO  i = nxlg, nxrg
440                DO  j = nysg, nyng
441                   ts_av(j,i) = ts_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
442                ENDDO
443             ENDDO
444             CALL exchange_horiz_2d( ts_av, nbgp )
445
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
454          CASE ( 'u' )
455             DO  i = nxlg, nxrg
456                DO  j = nysg, nyng
457                   DO  k = nzb, nzt+1
458                      u_av(k,j,i) = u_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
459                   ENDDO
460                ENDDO
461             ENDDO
462
463          CASE ( 'u*' )
464             DO  i = nxlg, nxrg
465                DO  j = nysg, nyng
466                   us_av(j,i) = us_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
467                ENDDO
468             ENDDO
469             CALL exchange_horiz_2d( us_av, nbgp )
470
471          CASE ( 'v' )
472             DO  i = nxlg, nxrg
473                DO  j = nysg, nyng
474                   DO  k = nzb, nzt+1
475                      v_av(k,j,i) = v_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
476                   ENDDO
477                ENDDO
478             ENDDO
479
480          CASE ( 'vpt' )
481             DO  i = nxlg, nxrg
482                DO  j = nysg, nyng
483                   DO  k = nzb, nzt+1
484                      vpt_av(k,j,i) = vpt_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
485                   ENDDO
486                ENDDO
487             ENDDO
488
489          CASE ( 'w' )
490             DO  i = nxlg, nxrg
491                DO  j = nysg, nyng
492                   DO  k = nzb, nzt+1
493                      w_av(k,j,i) = w_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
494                   ENDDO
495                ENDDO
496             ENDDO
497
498          CASE ( 'z0*' )
499             DO  i = nxlg, nxrg
500                DO  j = nysg, nyng
501                   z0_av(j,i) = z0_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
502                ENDDO
503             ENDDO
504             CALL exchange_horiz_2d( z0_av, nbgp )
505
506          CASE ( 'z0h*' )
507             DO  i = nxlg, nxrg
508                DO  j = nysg, nyng
509                   z0h_av(j,i) = z0h_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
510                ENDDO
511             ENDDO
512             CALL exchange_horiz_2d( z0h_av, nbgp )
513!             
514!--       Block of urban surface model outputs   
515          CASE ( 'usm_output' )
516             CALL usm_average_3d_data( 'average', doav(ii) )
517
518          CASE DEFAULT
519!
520!--          Turbulence closure module
521             CALL tcm_3d_data_averaging( 'average', doav(ii) )
522
523!
524!--          Land surface quantity
525             IF ( land_surface )  THEN
526                CALL lsm_3d_data_averaging( 'average', doav(ii) )
527             ENDIF
528!
529!--          Radiation quantity
530             IF ( radiation )  THEN
531                CALL radiation_3d_data_averaging( 'average', doav(ii) )
532             ENDIF
533!
534!--          Gust module quantities
535             IF ( gust_module_enabled )  THEN
536                CALL gust_3d_data_averaging( 'average', doav(ii) )
537             ENDIF
538!
539!--          Chemistry quantity
540             IF ( air_chemistry )  THEN
541                CALL chem_3d_data_averaging( 'average', doav(ii) )
542             ENDIF
543!
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
555    CALL cpu_log( log_point(35), 'average_3d_data', 'stop' )
556
557
558 END SUBROUTINE average_3d_data
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.