source: palm/trunk/SOURCE/average_3d_data.f90 @ 3337

Last change on this file since 3337 was 3337, checked in by kanani, 3 years ago

reintegrate branch resler to trunk

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 19.0 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 3337 2018-10-12 15:17:09Z kanani $
27! (from resler branch)
28! Add biometeorology output,
29! fix for chemistry output,
30! move of urban surface output
31!
32! 3294 2018-10-01 02:37:10Z raasch
33! changes concerning modularization of ocean option
34!
35! 3274 2018-09-24 15:42:55Z knoop
36! Modularization of all bulk cloud physics code components
37!
38! 3004 2018-04-27 12:33:25Z Giersch
39! Further allocation checks implemented, case z0q* added
40!
41! 2885 2018-03-14 11:02:46Z Giersch
42! Preliminary gust module interface implemented
43!
44! 2797 2018-02-08 13:24:35Z suehring
45! Enable output of ground-heat flux also at urban surfaces.
46!
47! 2766 2018-01-22 17:17:47Z kanani
48! Removed preprocessor directive __chem
49!
50! 2742 2018-01-12 14:59:47Z suehring
51! Enable output of surface temperature
52!
53! 2735 2018-01-11 12:01:27Z suehring
54! output of r_a moved from land-surface to consider also urban-type surfaces
55!
56! 2718 2018-01-02 08:49:38Z maronga
57! Corrected "Former revisions" section
58!
59! 2696 2017-12-14 17:12:51Z kanani
60! Change in file header (GPL part)
61! Implement call for turbulence_closure_mod (TG)
62! Implementation of chemistry module (FK)
63!
64! 2292 2017-06-20 09:51:42Z schwenkel
65! Implementation of new microphysic scheme: cloud_scheme = 'morrison'
66! includes two more prognostic equations for cloud drop concentration (nc) 
67! and cloud water content (qc).
68!
69! 2233 2017-05-30 18:08:54Z suehring
70!
71! 2232 2017-05-30 17:47:52Z suehring
72! Adjustments to new surface concept - additional ghost point exchange
73! of surface variable required
74!
75! 2031 2016-10-21 15:11:58Z knoop
76! renamed variable rho to rho_ocean and rho_av to rho_ocean_av
77!
78! 2011 2016-09-19 17:29:57Z kanani
79! Flag urban_surface is now defined in module control_parameters,
80! changed prefix for urban surface model output to "usm_",
81! introduced control parameter varnamelength for LEN of trimvar.
82!
83! 2007 2016-08-24 15:47:17Z kanani
84! Added support for new urban surface model (temporary modifications of
85! SELECT CASE ( ) necessary, see variable trimvar),
86! added comments in variable declaration section
87!
88! 2000 2016-08-20 18:09:15Z knoop
89! Forced header and separation lines into 80 columns
90!
91! 1972 2016-07-26 07:52:02Z maronga
92! Output of land surface quantities is now done directly in the respective module
93!
94! 1960 2016-07-12 16:34:24Z suehring
95! Treat humidity and passive scalar separately
96!
97! 1691 2015-10-26 16:17:44Z maronga
98! Added output of Obukhov length and radiative heating rates for RRTMG.
99!
100! 1682 2015-10-07 23:56:08Z knoop
101! Code annotations made doxygen readable
102!
103! 1585 2015-04-30 07:05:52Z maronga
104! Adapted for RRTMG
105!
106! 1555 2015-03-04 17:44:27Z maronga
107! Added output of r_a and r_s
108!
109! 1551 2015-03-03 14:18:16Z maronga
110! Added support for land surface and radiation model parameters.
111!
112! 1322 2014-03-20 16:38:49Z raasch
113! REAL functions provided with KIND-attribute
114!
115! 1320 2014-03-20 08:40:49Z raasch
116! ONLY-attribute added to USE-statements,
117! kind-parameters added to all INTEGER and REAL declaration statements,
118! kinds are defined in new module kinds,
119! revision history before 2012 removed,
120! comment fields (!:) to be used for variable explanations added to
121! all variable declaration statements
122!
123! 1318 2014-03-17 13:35:16Z raasch
124! barrier argument removed from cpu_log,
125! module interfaces removed
126!
127! 1115 2013-03-26 18:16:16Z hoffmann
128! +qc
129!
130! 1053 2012-11-13 17:11:03Z hoffmann
131! averaging of nr, qr added
132!
133! 1036 2012-10-22 13:43:42Z raasch
134! code put under GPL (PALM 3.9)
135!
136! 978 2012-08-09 08:28:32Z fricke
137! +z0h_av
138!
139! Revision 1.1  2006/02/23 09:48:58  raasch
140! Initial revision
141!
142!
143! Description:
144! ------------
145!> Time-averaging of 3d-data-arrays.
146!------------------------------------------------------------------------------!
147 SUBROUTINE average_3d_data
148 
149
150    USE averaging
151
152    USE bulk_cloud_model_mod,                                                  &
153        ONLY:  bulk_cloud_model, bcm_3d_data_averaging
154
155    USE chemistry_model_mod,                                                   &
156        ONLY:  chem_3d_data_averaging
157
158    USE control_parameters,                                                    &
159        ONLY:  air_chemistry, average_count_3d, doav, doav_n, land_surface,    &
160               ocean_mode, urban_surface, varnamelength
161
162    USE cpulog,                                                                &
163        ONLY:  cpu_log, log_point
164
165    USE gust_mod,                                                              &
166        ONLY:  gust_3d_data_averaging, gust_module_enabled
167
168    USE indices,                                                               &
169        ONLY:  nbgp, nxl, nxlg, nxr, nxrg, nyn, nyng, nys, nysg, nzb, nzt
170
171    USE kinds
172
173    USE land_surface_model_mod,                                                &
174        ONLY:  lsm_3d_data_averaging
175
176    USE ocean_mod,                                                             &
177        ONLY:  ocean_3d_data_averaging
178
179    USE radiation_model_mod,                                                   &
180        ONLY:  radiation, radiation_3d_data_averaging
181
182    USE biometeorology_mod,                                                    &
183        ONLY:  biometeorology_3d_data_averaging
184
185    USE turbulence_closure_mod,                                                &
186        ONLY:  tcm_3d_data_averaging
187
188    USE urban_surface_mod,                                                     &
189        ONLY:  usm_average_3d_data
190
191
192
193
194    IMPLICIT NONE
195
196    INTEGER(iwp) ::  i   !< loop index
197    INTEGER(iwp) ::  ii  !< loop index
198    INTEGER(iwp) ::  j   !< loop index
199    INTEGER(iwp) ::  k   !< loop index
200
201    CHARACTER (LEN=varnamelength) ::  trimvar  !< TRIM of output-variable string
202
203
204    CALL cpu_log (log_point(35),'average_3d_data','start')
205
206!
207!-- Check, if averaging is necessary
208    IF ( average_count_3d <= 1 )  RETURN
209
210!
211!-- Loop of all variables to be averaged.
212    DO  ii = 1, doav_n
213
214       trimvar = TRIM( doav(ii) )
215
216!
217!--    Store the array chosen on the temporary array.
218       SELECT CASE ( trimvar )
219
220          CASE ( 'e' )
221             IF ( ALLOCATED( e_av ) ) THEN
222                DO  i = nxlg, nxrg
223                   DO  j = nysg, nyng
224                      DO  k = nzb, nzt+1
225                         e_av(k,j,i) = e_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
226                      ENDDO
227                   ENDDO
228                ENDDO
229             ENDIF
230
231          CASE ( 'ghf*' )
232             IF ( ALLOCATED( ghf_av ) ) THEN
233                DO  i = nxl, nxr
234                   DO  j = nys, nyn
235                      ghf_av(j,i) = ghf_av(j,i)                                   &
236                                    / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
237                   ENDDO
238                ENDDO
239                CALL exchange_horiz_2d( ghf_av, nbgp )
240             ENDIF
241
242          CASE ( 'qsws*' )
243             IF ( ALLOCATED( qsws_av ) ) THEN
244                DO  i = nxlg, nxrg
245                   DO  j = nysg, nyng
246                      qsws_av(j,i) = qsws_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
247                   ENDDO
248                ENDDO
249                CALL exchange_horiz_2d( qsws_av, nbgp )
250             ENDIF
251
252          CASE ( 'lpt' )
253             IF ( ALLOCATED( lpt_av ) ) THEN
254                DO  i = nxlg, nxrg
255                   DO  j = nysg, nyng
256                      DO  k = nzb, nzt+1
257                         lpt_av(k,j,i) = lpt_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
258                      ENDDO
259                   ENDDO
260                ENDDO
261             ENDIF
262
263          CASE ( 'lwp*' )
264             IF ( ALLOCATED( lwp_av ) ) THEN
265                DO  i = nxlg, nxrg
266                   DO  j = nysg, nyng
267                      lwp_av(j,i) = lwp_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
268                   ENDDO
269                ENDDO
270             ENDIF
271
272         CASE ( 'ol*' )
273             IF ( ALLOCATED( ol_av ) ) THEN
274                DO  i = nxlg, nxrg
275                   DO  j = nysg, nyng
276                      ol_av(j,i) = ol_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
277                   ENDDO
278                ENDDO
279                CALL exchange_horiz_2d( ol_av, nbgp )
280             ENDIF
281
282          CASE ( 'p' )
283             IF ( ALLOCATED( p_av ) ) THEN
284                DO  i = nxlg, nxrg
285                   DO  j = nysg, nyng
286                      DO  k = nzb, nzt+1
287                         p_av(k,j,i) = p_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
288                      ENDDO
289                   ENDDO
290                ENDDO
291             ENDIF
292
293          CASE ( 'pc' )
294             IF ( ALLOCATED( pc_av ) ) THEN
295                DO  i = nxl, nxr
296                   DO  j = nys, nyn
297                      DO  k = nzb, nzt+1
298                         pc_av(k,j,i) = pc_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
299                      ENDDO
300                   ENDDO
301                ENDDO
302             ENDIF
303
304          CASE ( 'pr' )
305             IF ( ALLOCATED( pr_av ) ) THEN
306                DO  i = nxl, nxr
307                   DO  j = nys, nyn
308                      DO  k = nzb, nzt+1
309                         pr_av(k,j,i) = pr_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
310                      ENDDO
311                   ENDDO
312                ENDDO
313             ENDIF
314
315          CASE ( 'pt' )
316             IF ( ALLOCATED( pt_av ) ) THEN
317                DO  i = nxlg, nxrg
318                   DO  j = nysg, nyng
319                      DO  k = nzb, nzt+1
320                         pt_av(k,j,i) = pt_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
321                      ENDDO
322                   ENDDO
323                ENDDO
324             ENDIF
325
326          CASE ( 'q' )
327             IF ( ALLOCATED( q_av ) ) THEN
328                DO  i = nxlg, nxrg
329                   DO  j = nysg, nyng
330                      DO  k = nzb, nzt+1
331                         q_av(k,j,i) = q_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
332                      ENDDO
333                   ENDDO
334                ENDDO
335             ENDIF
336
337          CASE ( 'ql' )
338             IF ( ALLOCATED( ql_av ) ) THEN
339                DO  i = nxlg, nxrg
340                   DO  j = nysg, nyng
341                      DO  k = nzb, nzt+1
342                         ql_av(k,j,i) = ql_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
343                      ENDDO
344                   ENDDO
345                ENDDO
346             ENDIF
347
348          CASE ( 'ql_c' )
349             IF ( ALLOCATED( ql_c_av ) ) THEN
350                DO  i = nxlg, nxrg
351                   DO  j = nysg, nyng
352                      DO  k = nzb, nzt+1
353                         ql_c_av(k,j,i) = ql_c_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
354                      ENDDO
355                   ENDDO
356                ENDDO
357             ENDIF
358
359          CASE ( 'ql_v' )
360             IF ( ALLOCATED( ql_v_av ) ) THEN
361                DO  i = nxlg, nxrg
362                   DO  j = nysg, nyng
363                      DO  k = nzb, nzt+1
364                         ql_v_av(k,j,i) = ql_v_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
365                      ENDDO
366                   ENDDO
367                ENDDO
368             ENDIF
369
370          CASE ( 'ql_vp' )
371             IF ( ALLOCATED( ql_vp_av ) ) THEN
372                DO  i = nxlg, nxrg
373                   DO  j = nysg, nyng
374                      DO  k = nzb, nzt+1
375                         ql_vp_av(k,j,i) = ql_vp_av(k,j,i) /                      &
376                                           REAL( average_count_3d, KIND=wp )
377                      ENDDO
378                   ENDDO
379                ENDDO
380             ENDIF
381
382          CASE ( 'qv' )
383             IF ( ALLOCATED( qv_av ) ) THEN
384                DO  i = nxlg, nxrg
385                   DO  j = nysg, nyng
386                      DO  k = nzb, nzt+1
387                         qv_av(k,j,i) = qv_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
388                      ENDDO
389                   ENDDO
390                ENDDO
391             ENDIF
392
393         CASE ( 'r_a*' )
394             IF ( ALLOCATED( r_a_av ) ) THEN
395                DO  i = nxlg, nxrg
396                   DO  j = nysg, nyng
397                      r_a_av(j,i) = r_a_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
398                   ENDDO
399                ENDDO
400                CALL exchange_horiz_2d( r_a_av, nbgp )
401             ENDIF
402
403          CASE ( 's' )
404             IF ( ALLOCATED( s_av ) ) THEN
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             ENDIF
413
414         CASE ( 'shf*' )
415             IF ( ALLOCATED( shf_av ) ) THEN
416                DO  i = nxlg, nxrg
417                   DO  j = nysg, nyng
418                      shf_av(j,i) = shf_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
419                   ENDDO
420                ENDDO
421                CALL exchange_horiz_2d( shf_av, nbgp )
422             ENDIF
423
424          CASE ( 'ssws*' )
425             IF ( ALLOCATED( ssws_av ) ) THEN
426                DO  i = nxlg, nxrg
427                   DO  j = nysg, nyng
428                      ssws_av(j,i) = ssws_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
429                   ENDDO
430                ENDDO
431                CALL exchange_horiz_2d( ssws_av, nbgp )
432             ENDIF
433
434          CASE ( 't*' )
435             IF ( ALLOCATED( ts_av ) ) THEN
436                DO  i = nxlg, nxrg
437                   DO  j = nysg, nyng
438                      ts_av(j,i) = ts_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
439                   ENDDO
440                ENDDO
441                CALL exchange_horiz_2d( ts_av, nbgp )
442             ENDIF
443
444         CASE ( 'tsurf*' )
445             IF ( ALLOCATED( tsurf_av ) ) THEN
446                DO  i = nxlg, nxrg
447                   DO  j = nysg, nyng
448                      tsurf_av(j,i) = tsurf_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
449                   ENDDO
450                ENDDO
451                CALL exchange_horiz_2d( tsurf_av, nbgp )
452             ENDIF
453
454          CASE ( 'u' )
455             IF ( ALLOCATED( u_av ) ) THEN
456                DO  i = nxlg, nxrg
457                   DO  j = nysg, nyng
458                      DO  k = nzb, nzt+1
459                         u_av(k,j,i) = u_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
460                      ENDDO
461                   ENDDO
462                ENDDO
463             ENDIF
464
465          CASE ( 'u*' )
466             IF ( ALLOCATED( us_av ) ) THEN
467                DO  i = nxlg, nxrg
468                   DO  j = nysg, nyng
469                      us_av(j,i) = us_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
470                   ENDDO
471                ENDDO
472                CALL exchange_horiz_2d( us_av, nbgp )
473             ENDIF
474
475          CASE ( 'v' )
476             IF ( ALLOCATED( v_av ) ) THEN
477                DO  i = nxlg, nxrg
478                   DO  j = nysg, nyng
479                      DO  k = nzb, nzt+1
480                         v_av(k,j,i) = v_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
481                      ENDDO
482                   ENDDO
483                ENDDO
484             ENDIF
485
486          CASE ( 'vpt' )
487             IF ( ALLOCATED( vpt_av ) ) THEN
488                DO  i = nxlg, nxrg
489                   DO  j = nysg, nyng
490                      DO  k = nzb, nzt+1
491                         vpt_av(k,j,i) = vpt_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
492                      ENDDO
493                   ENDDO
494                ENDDO
495             ENDIF
496
497          CASE ( 'w' )
498             IF ( ALLOCATED( w_av ) ) THEN
499                DO  i = nxlg, nxrg
500                   DO  j = nysg, nyng
501                      DO  k = nzb, nzt+1
502                         w_av(k,j,i) = w_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
503                      ENDDO
504                   ENDDO
505                ENDDO
506             ENDIF
507
508          CASE ( 'z0*' )
509             IF ( ALLOCATED( z0_av ) ) THEN
510                DO  i = nxlg, nxrg
511                   DO  j = nysg, nyng
512                      z0_av(j,i) = z0_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
513                   ENDDO
514                ENDDO
515                CALL exchange_horiz_2d( z0_av, nbgp )
516             ENDIF
517
518          CASE ( 'z0h*' )
519             IF ( ALLOCATED( z0h_av ) ) THEN
520                DO  i = nxlg, nxrg
521                   DO  j = nysg, nyng
522                      z0h_av(j,i) = z0h_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
523                   ENDDO
524                ENDDO
525                CALL exchange_horiz_2d( z0h_av, nbgp )
526             ENDIF
527
528          CASE ( 'z0q*' )
529             IF ( ALLOCATED( z0q_av ) ) THEN
530                DO  i = nxlg, nxrg
531                   DO  j = nysg, nyng
532                      z0q_av(j,i) = z0q_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
533                   ENDDO
534                ENDDO
535                CALL exchange_horiz_2d( z0q_av, nbgp )
536             ENDIF
537
538          CASE DEFAULT
539!
540!--          Averaging of data from other modules
541             IF ( air_chemistry .AND. &
542                  (trimvar(1:3) == 'kc_' .OR. trimvar(1:3) == 'em_')  )  THEN
543                CALL chem_3d_data_averaging( 'average', doav(ii) )
544             ENDIF
545
546             IF ( bulk_cloud_model )  THEN
547                CALL bcm_3d_data_averaging( 'average', doav(ii) )
548             ENDIF
549
550             IF ( gust_module_enabled )  THEN
551                CALL gust_3d_data_averaging( 'average', doav(ii) )
552             ENDIF
553
554             IF ( land_surface )  THEN
555                CALL lsm_3d_data_averaging( 'average', doav(ii) )
556             ENDIF
557
558             IF ( ocean_mode )  THEN
559                CALL ocean_3d_data_averaging( 'average', doav(ii) )
560             ENDIF
561
562             IF ( radiation )  THEN
563                CALL radiation_3d_data_averaging( 'average', doav(ii) )
564             ENDIF
565
566             IF ( radiation  .AND.  trimvar(1:4) == 'bio_' )  THEN
567                CALL biometeorology_3d_data_averaging( 'average', doav(ii) )
568             ENDIF
569
570             CALL tcm_3d_data_averaging( 'average', doav(ii) )
571
572             IF ( urban_surface  .AND.  trimvar(1:4) == 'usm_' )  THEN
573                CALL usm_average_3d_data( 'average', doav(ii) )
574             ENDIF
575
576!
577!--          User-defined quantities
578             CALL user_3d_data_averaging( 'average', doav(ii) )
579
580       END SELECT
581
582    ENDDO
583
584!
585!-- Reset the counter
586    average_count_3d = 0.0
587
588    CALL cpu_log( log_point(35), 'average_3d_data', 'stop' )
589
590
591 END SUBROUTINE average_3d_data
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.