source: palm/trunk/SOURCE/average_3d_data.f90 @ 3004

Last change on this file since 3004 was 3004, checked in by Giersch, 3 years ago

precipitation_rate removed, further allocation checks for data output of averaged quantities implemented, double CALL of flow_statistics at the beginning of time_integration removed, further minor bugfixes, comments added

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 20.7 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 3004 2018-04-27 12:33:25Z Giersch $
27! Further allocation checks implemented, case z0q* added
28!
29! 2885 2018-03-14 11:02:46Z Giersch
30! Preliminary gust module interface implemented
31!
32! 2797 2018-02-08 13:24:35Z suehring
33! Enable output of ground-heat flux also at urban surfaces.
34!
35! 2766 2018-01-22 17:17:47Z kanani
36! Removed preprocessor directive __chem
37!
38! 2742 2018-01-12 14:59:47Z suehring
39! Enable output of surface temperature
40!
41! 2735 2018-01-11 12:01:27Z suehring
42! output of r_a moved from land-surface to consider also urban-type surfaces
43!
44! 2718 2018-01-02 08:49:38Z maronga
45! Corrected "Former revisions" section
46!
47! 2696 2017-12-14 17:12:51Z kanani
48! Change in file header (GPL part)
49! Implement call for turbulence_closure_mod (TG)
50! Implementation of chemistry module (FK)
51!
52! 2292 2017-06-20 09:51:42Z schwenkel
53! Implementation of new microphysic scheme: cloud_scheme = 'morrison'
54! includes two more prognostic equations for cloud drop concentration (nc) 
55! and cloud water content (qc).
56!
57! 2233 2017-05-30 18:08:54Z suehring
58!
59! 2232 2017-05-30 17:47:52Z suehring
60! Adjustments to new surface concept - additional ghost point exchange
61! of surface variable required
62!
63! 2031 2016-10-21 15:11:58Z knoop
64! renamed variable rho to rho_ocean and rho_av to rho_ocean_av
65!
66! 2011 2016-09-19 17:29:57Z kanani
67! Flag urban_surface is now defined in module control_parameters,
68! changed prefix for urban surface model output to "usm_",
69! introduced control parameter varnamelength for LEN of trimvar.
70!
71! 2007 2016-08-24 15:47:17Z kanani
72! Added support for new urban surface model (temporary modifications of
73! SELECT CASE ( ) necessary, see variable trimvar),
74! added comments in variable declaration section
75!
76! 2000 2016-08-20 18:09:15Z knoop
77! Forced header and separation lines into 80 columns
78!
79! 1972 2016-07-26 07:52:02Z maronga
80! Output of land surface quantities is now done directly in the respective module
81!
82! 1960 2016-07-12 16:34:24Z suehring
83! Treat humidity and passive scalar separately
84!
85! 1691 2015-10-26 16:17:44Z maronga
86! Added output of Obukhov length and radiative heating rates for RRTMG.
87!
88! 1682 2015-10-07 23:56:08Z knoop
89! Code annotations made doxygen readable
90!
91! 1585 2015-04-30 07:05:52Z maronga
92! Adapted for RRTMG
93!
94! 1555 2015-03-04 17:44:27Z maronga
95! Added output of r_a and r_s
96!
97! 1551 2015-03-03 14:18:16Z maronga
98! Added support for land surface and radiation model parameters.
99!
100! 1322 2014-03-20 16:38:49Z raasch
101! REAL functions provided with KIND-attribute
102!
103! 1320 2014-03-20 08:40:49Z raasch
104! ONLY-attribute added to USE-statements,
105! kind-parameters added to all INTEGER and REAL declaration statements,
106! kinds are defined in new module kinds,
107! revision history before 2012 removed,
108! comment fields (!:) to be used for variable explanations added to
109! all variable declaration statements
110!
111! 1318 2014-03-17 13:35:16Z raasch
112! barrier argument removed from cpu_log,
113! module interfaces removed
114!
115! 1115 2013-03-26 18:16:16Z hoffmann
116! +qc
117!
118! 1053 2012-11-13 17:11:03Z hoffmann
119! averaging of nr, qr added
120!
121! 1036 2012-10-22 13:43:42Z raasch
122! code put under GPL (PALM 3.9)
123!
124! 978 2012-08-09 08:28:32Z fricke
125! +z0h_av
126!
127! Revision 1.1  2006/02/23 09:48:58  raasch
128! Initial revision
129!
130!
131! Description:
132! ------------
133!> Time-averaging of 3d-data-arrays.
134!------------------------------------------------------------------------------!
135 SUBROUTINE average_3d_data
136 
137
138    USE averaging
139
140    USE chemistry_model_mod,                                                   &
141        ONLY:  chem_3d_data_averaging
142
143    USE control_parameters,                                                    &
144        ONLY:  air_chemistry, average_count_3d, doav, doav_n, land_surface,    &
145               urban_surface, varnamelength
146
147    USE cpulog,                                                                &
148        ONLY:  cpu_log, log_point
149
150    USE gust_mod,                                                              &
151        ONLY:  gust_3d_data_averaging, gust_module_enabled
152
153    USE indices,                                                               &
154        ONLY:  nbgp, nxl, nxlg, nxr, nxrg, nyn, nyng, nys, nysg, nzb, nzt
155
156    USE kinds
157
158    USE land_surface_model_mod,                                                &
159        ONLY:  lsm_3d_data_averaging
160
161    USE radiation_model_mod,                                                   &
162        ONLY:  radiation, radiation_3d_data_averaging
163
164    USE turbulence_closure_mod,                                                &
165        ONLY:  tcm_3d_data_averaging
166
167    USE urban_surface_mod,                                                     &
168        ONLY:  usm_average_3d_data
169
170
171
172
173    IMPLICIT NONE
174
175    INTEGER(iwp) ::  i  !< running index
176    INTEGER(iwp) ::  ii !< running index
177    INTEGER(iwp) ::  j  !< running index
178    INTEGER(iwp) ::  k  !< running index
179
180    CHARACTER (LEN=varnamelength) ::  trimvar  !< TRIM of output-variable string
181
182
183    CALL cpu_log (log_point(35),'average_3d_data','start')
184
185!
186!-- Check, if averaging is necessary
187    IF ( average_count_3d <= 1 )  RETURN
188
189!
190!-- Loop of all variables to be averaged.
191    DO  ii = 1, doav_n
192
193!
194!--    Temporary solution to account for data output within the new urban
195!--    surface model (urban_surface_mod.f90), see also SELECT CASE ( trimvar )
196       trimvar = TRIM( doav(ii) )
197       IF ( urban_surface  .AND.  trimvar(1:4) == 'usm_' )  THEN
198          trimvar = 'usm_output'
199       ENDIF
200
201!
202!--    Store the array chosen on the temporary array.
203       SELECT CASE ( trimvar )
204
205          CASE ( 'e' )
206             IF ( ALLOCATED( e_av ) ) THEN
207                DO  i = nxlg, nxrg
208                   DO  j = nysg, nyng
209                      DO  k = nzb, nzt+1
210                         e_av(k,j,i) = e_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
211                      ENDDO
212                   ENDDO
213                ENDDO
214             ENDIF
215
216          CASE ( 'ghf*' )
217             IF ( ALLOCATED( ghf_av ) ) THEN
218                DO  i = nxl, nxr
219                   DO  j = nys, nyn
220                      ghf_av(j,i) = ghf_av(j,i)                                   &
221                                    / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
222                   ENDDO
223                ENDDO
224                CALL exchange_horiz_2d( ghf_av, nbgp )
225             ENDIF
226
227          CASE ( 'qsws*' )
228             IF ( ALLOCATED( qsws_av ) ) THEN
229                DO  i = nxlg, nxrg
230                   DO  j = nysg, nyng
231                      qsws_av(j,i) = qsws_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
232                   ENDDO
233                ENDDO
234                CALL exchange_horiz_2d( qsws_av, nbgp )
235             ENDIF
236
237          CASE ( 'lpt' )
238             IF ( ALLOCATED( lpt_av ) ) THEN
239                DO  i = nxlg, nxrg
240                   DO  j = nysg, nyng
241                      DO  k = nzb, nzt+1
242                         lpt_av(k,j,i) = lpt_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
243                      ENDDO
244                   ENDDO
245                ENDDO
246             ENDIF
247
248          CASE ( 'lwp*' )
249             IF ( ALLOCATED( lwp_av ) ) THEN
250                DO  i = nxlg, nxrg
251                   DO  j = nysg, nyng
252                      lwp_av(j,i) = lwp_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
253                   ENDDO
254                ENDDO
255             ENDIF
256
257          CASE ( 'nc' )
258             IF ( ALLOCATED( nc_av ) ) THEN
259                DO  i = nxlg, nxrg
260                   DO  j = nysg, nyng
261                      DO  k = nzb, nzt+1
262                         nc_av(k,j,i) = nc_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
263                      ENDDO
264                   ENDDO
265                ENDDO
266             ENDIF
267
268          CASE ( 'nr' )
269             IF ( ALLOCATED( nr_av ) ) THEN
270                DO  i = nxlg, nxrg
271                   DO  j = nysg, nyng
272                      DO  k = nzb, nzt+1
273                         nr_av(k,j,i) = nr_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
274                      ENDDO
275                   ENDDO
276                ENDDO
277             ENDIF
278
279         CASE ( 'ol*' )
280             IF ( ALLOCATED( ol_av ) ) THEN
281                DO  i = nxlg, nxrg
282                   DO  j = nysg, nyng
283                      ol_av(j,i) = ol_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
284                   ENDDO
285                ENDDO
286                CALL exchange_horiz_2d( ol_av, nbgp )
287             ENDIF
288
289          CASE ( 'p' )
290             IF ( ALLOCATED( p_av ) ) THEN
291                DO  i = nxlg, nxrg
292                   DO  j = nysg, nyng
293                      DO  k = nzb, nzt+1
294                         p_av(k,j,i) = p_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
295                      ENDDO
296                   ENDDO
297                ENDDO
298             ENDIF
299
300          CASE ( 'pc' )
301             IF ( ALLOCATED( pc_av ) ) THEN
302                DO  i = nxl, nxr
303                   DO  j = nys, nyn
304                      DO  k = nzb, nzt+1
305                         pc_av(k,j,i) = pc_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
306                      ENDDO
307                   ENDDO
308                ENDDO
309             ENDIF
310
311          CASE ( 'pr' )
312             IF ( ALLOCATED( pr_av ) ) THEN
313                DO  i = nxl, nxr
314                   DO  j = nys, nyn
315                      DO  k = nzb, nzt+1
316                         pr_av(k,j,i) = pr_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
317                      ENDDO
318                   ENDDO
319                ENDDO
320             ENDIF
321
322          CASE ( 'prr' )
323             IF ( ALLOCATED( prr_av ) ) THEN
324                DO  i = nxlg, nxrg
325                   DO  j = nysg, nyng
326                      DO  k = nzb, nzt+1
327                         prr_av(k,j,i) = prr_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
328                      ENDDO
329                   ENDDO
330                ENDDO
331             ENDIF
332
333          CASE ( 'pt' )
334             IF ( ALLOCATED( pt_av ) ) THEN
335                DO  i = nxlg, nxrg
336                   DO  j = nysg, nyng
337                      DO  k = nzb, nzt+1
338                         pt_av(k,j,i) = pt_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
339                      ENDDO
340                   ENDDO
341                ENDDO
342             ENDIF
343
344          CASE ( 'q' )
345             IF ( ALLOCATED( q_av ) ) THEN
346                DO  i = nxlg, nxrg
347                   DO  j = nysg, nyng
348                      DO  k = nzb, nzt+1
349                         q_av(k,j,i) = q_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
350                      ENDDO
351                   ENDDO
352                ENDDO
353             ENDIF
354
355          CASE ( 'qc' )
356             IF ( ALLOCATED( qc_av ) ) THEN
357                DO  i = nxlg, nxrg
358                   DO  j = nysg, nyng
359                      DO  k = nzb, nzt+1
360                         qc_av(k,j,i) = qc_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
361                      ENDDO
362                   ENDDO
363                ENDDO
364             ENDIF
365
366          CASE ( 'ql' )
367             IF ( ALLOCATED( ql_av ) ) THEN
368                DO  i = nxlg, nxrg
369                   DO  j = nysg, nyng
370                      DO  k = nzb, nzt+1
371                         ql_av(k,j,i) = ql_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
372                      ENDDO
373                   ENDDO
374                ENDDO
375             ENDIF
376
377          CASE ( 'ql_c' )
378             IF ( ALLOCATED( ql_c_av ) ) THEN
379                DO  i = nxlg, nxrg
380                   DO  j = nysg, nyng
381                      DO  k = nzb, nzt+1
382                         ql_c_av(k,j,i) = ql_c_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
383                      ENDDO
384                   ENDDO
385                ENDDO
386             ENDIF
387
388          CASE ( 'ql_v' )
389             IF ( ALLOCATED( ql_v_av ) ) THEN
390                DO  i = nxlg, nxrg
391                   DO  j = nysg, nyng
392                      DO  k = nzb, nzt+1
393                         ql_v_av(k,j,i) = ql_v_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
394                      ENDDO
395                   ENDDO
396                ENDDO
397             ENDIF
398
399          CASE ( 'ql_vp' )
400             IF ( ALLOCATED( ql_vp_av ) ) THEN
401                DO  i = nxlg, nxrg
402                   DO  j = nysg, nyng
403                      DO  k = nzb, nzt+1
404                         ql_vp_av(k,j,i) = ql_vp_av(k,j,i) /                      &
405                                           REAL( average_count_3d, KIND=wp )
406                      ENDDO
407                   ENDDO
408                ENDDO
409             ENDIF
410
411          CASE ( 'qr' )
412             IF ( ALLOCATED( qr_av ) ) THEN
413                DO  i = nxlg, nxrg
414                   DO  j = nysg, nyng
415                      DO  k = nzb, nzt+1
416                         qr_av(k,j,i) = qr_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
417                      ENDDO
418                   ENDDO
419                ENDDO
420             ENDIF
421
422          CASE ( 'qv' )
423             IF ( ALLOCATED( qv_av ) ) THEN
424                DO  i = nxlg, nxrg
425                   DO  j = nysg, nyng
426                      DO  k = nzb, nzt+1
427                         qv_av(k,j,i) = qv_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
428                      ENDDO
429                   ENDDO
430                ENDDO
431             ENDIF
432
433         CASE ( 'r_a*' )
434             IF ( ALLOCATED( r_a_av ) ) THEN
435                DO  i = nxlg, nxrg
436                   DO  j = nysg, nyng
437                      r_a_av(j,i) = r_a_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
438                   ENDDO
439                ENDDO
440                CALL exchange_horiz_2d( r_a_av, nbgp )
441             ENDIF
442
443          CASE ( 'rho_ocean' )
444             IF ( ALLOCATED( rho_ocean_av ) ) THEN
445                DO  i = nxlg, nxrg
446                   DO  j = nysg, nyng
447                      DO  k = nzb, nzt+1
448                         rho_ocean_av(k,j,i) = rho_ocean_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
449                      ENDDO
450                   ENDDO
451                ENDDO
452             ENDIF
453
454          CASE ( 's' )
455             IF ( ALLOCATED( s_av ) ) THEN
456                DO  i = nxlg, nxrg
457                   DO  j = nysg, nyng
458                      DO  k = nzb, nzt+1
459                         s_av(k,j,i) = s_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
460                      ENDDO
461                   ENDDO
462                ENDDO
463             ENDIF
464
465          CASE ( 'sa' )
466             IF ( ALLOCATED( sa_av ) ) THEN
467                DO  i = nxlg, nxrg
468                   DO  j = nysg, nyng
469                      DO  k = nzb, nzt+1
470                         sa_av(k,j,i) = sa_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
471                      ENDDO
472                   ENDDO
473                ENDDO
474             ENDIF
475
476         CASE ( 'shf*' )
477             IF ( ALLOCATED( shf_av ) ) THEN
478                DO  i = nxlg, nxrg
479                   DO  j = nysg, nyng
480                      shf_av(j,i) = shf_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
481                   ENDDO
482                ENDDO
483                CALL exchange_horiz_2d( shf_av, nbgp )
484             ENDIF
485
486          CASE ( 'ssws*' )
487             IF ( ALLOCATED( ssws_av ) ) THEN
488                DO  i = nxlg, nxrg
489                   DO  j = nysg, nyng
490                      ssws_av(j,i) = ssws_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
491                   ENDDO
492                ENDDO
493                CALL exchange_horiz_2d( ssws_av, nbgp )
494             ENDIF
495
496          CASE ( 't*' )
497             IF ( ALLOCATED( ts_av ) ) THEN
498                DO  i = nxlg, nxrg
499                   DO  j = nysg, nyng
500                      ts_av(j,i) = ts_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
501                   ENDDO
502                ENDDO
503                CALL exchange_horiz_2d( ts_av, nbgp )
504             ENDIF
505
506         CASE ( 'tsurf*' )
507             IF ( ALLOCATED( tsurf_av ) ) THEN
508                DO  i = nxlg, nxrg
509                   DO  j = nysg, nyng
510                      tsurf_av(j,i) = tsurf_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
511                   ENDDO
512                ENDDO
513                CALL exchange_horiz_2d( tsurf_av, nbgp )
514             ENDIF
515
516          CASE ( 'u' )
517             IF ( ALLOCATED( u_av ) ) THEN
518                DO  i = nxlg, nxrg
519                   DO  j = nysg, nyng
520                      DO  k = nzb, nzt+1
521                         u_av(k,j,i) = u_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
522                      ENDDO
523                   ENDDO
524                ENDDO
525             ENDIF
526
527          CASE ( 'u*' )
528             IF ( ALLOCATED( us_av ) ) THEN
529                DO  i = nxlg, nxrg
530                   DO  j = nysg, nyng
531                      us_av(j,i) = us_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
532                   ENDDO
533                ENDDO
534                CALL exchange_horiz_2d( us_av, nbgp )
535             ENDIF
536
537          CASE ( 'v' )
538             IF ( ALLOCATED( v_av ) ) THEN
539                DO  i = nxlg, nxrg
540                   DO  j = nysg, nyng
541                      DO  k = nzb, nzt+1
542                         v_av(k,j,i) = v_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
543                      ENDDO
544                   ENDDO
545                ENDDO
546             ENDIF
547
548          CASE ( 'vpt' )
549             IF ( ALLOCATED( vpt_av ) ) THEN
550                DO  i = nxlg, nxrg
551                   DO  j = nysg, nyng
552                      DO  k = nzb, nzt+1
553                         vpt_av(k,j,i) = vpt_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
554                      ENDDO
555                   ENDDO
556                ENDDO
557             ENDIF
558
559          CASE ( 'w' )
560             IF ( ALLOCATED( w_av ) ) THEN
561                DO  i = nxlg, nxrg
562                   DO  j = nysg, nyng
563                      DO  k = nzb, nzt+1
564                         w_av(k,j,i) = w_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
565                      ENDDO
566                   ENDDO
567                ENDDO
568             ENDIF
569
570          CASE ( 'z0*' )
571             IF ( ALLOCATED( z0_av ) ) THEN
572                DO  i = nxlg, nxrg
573                   DO  j = nysg, nyng
574                      z0_av(j,i) = z0_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
575                   ENDDO
576                ENDDO
577                CALL exchange_horiz_2d( z0_av, nbgp )
578             ENDIF
579
580          CASE ( 'z0h*' )
581             IF ( ALLOCATED( z0h_av ) ) THEN
582                DO  i = nxlg, nxrg
583                   DO  j = nysg, nyng
584                      z0h_av(j,i) = z0h_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
585                   ENDDO
586                ENDDO
587                CALL exchange_horiz_2d( z0h_av, nbgp )
588             ENDIF
589
590          CASE ( 'z0q*' )
591             IF ( ALLOCATED( z0q_av ) ) THEN
592                DO  i = nxlg, nxrg
593                   DO  j = nysg, nyng
594                      z0q_av(j,i) = z0q_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
595                   ENDDO
596                ENDDO
597                CALL exchange_horiz_2d( z0q_av, nbgp )
598             ENDIF
599
600!             
601!--       Block of urban surface model outputs   
602          CASE ( 'usm_output' )
603             CALL usm_average_3d_data( 'average', doav(ii) )
604
605          CASE DEFAULT
606!
607!--          Turbulence closure module
608             CALL tcm_3d_data_averaging( 'average', doav(ii) )
609
610!
611!--          Land surface quantity
612             IF ( land_surface )  THEN
613                CALL lsm_3d_data_averaging( 'average', doav(ii) )
614             ENDIF
615!
616!--          Radiation quantity
617             IF ( radiation )  THEN
618                CALL radiation_3d_data_averaging( 'average', doav(ii) )
619             ENDIF
620!
621!--          Gust module quantities
622             IF ( gust_module_enabled )  THEN
623                CALL gust_3d_data_averaging( 'average', doav(ii) )
624             ENDIF
625!
626!--          Chemistry quantity
627             IF ( air_chemistry )  THEN
628                CALL chem_3d_data_averaging( 'average', doav(ii) )
629             ENDIF
630!
631!--          User-defined quantity
632             CALL user_3d_data_averaging( 'average', doav(ii) )
633
634       END SELECT
635
636    ENDDO
637
638!
639!-- Reset the counter
640    average_count_3d = 0.0
641
642    CALL cpu_log( log_point(35), 'average_3d_data', 'stop' )
643
644
645 END SUBROUTINE average_3d_data
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.