source: palm/trunk/SOURCE/average_3d_data.f90 @ 3773

Last change on this file since 3773 was 3773, checked in by maronga, 2 years ago

added output of theta_2m_av and minor revisions in palm_csd

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 18.4 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 1997-2019 Leibniz Universitaet Hannover
18!------------------------------------------------------------------------------!
19!
20! Current revisions:
21! -----------------
22!
23!
24! Former revisions:
25! -----------------
26! $Id: average_3d_data.f90 3773 2019-03-01 08:56:57Z maronga $
27! Added output of theta_2m*_xy_av
28!
29! 3655 2019-01-07 16:51:22Z knoop
30! Implementation of the PALM module interface
31!
32! 3597 2018-12-04 08:40:18Z maronga
33! Added theta_2m
34!
35! 3589 2018-11-30 15:09:51Z suehring
36! Move the control parameter "salsa" from salsa_mod to control_parameters
37! (M. Kurppa)
38!
39! 3582 2018-11-29 19:16:36Z suehring
40! dom_dwd_user:
41! Clean up biometeorology call
42!
43! 3525 2018-11-14 16:06:14Z kanani
44! Changes related to clean-up of biometeorology (dom_dwd_user)
45!
46! 3467 2018-10-30 19:05:21Z suehring
47! Implementation of a new aerosol module salsa.
48!
49! 3448 2018-10-29 18:14:31Z kanani
50! Adjustment of biometeorology calls
51!
52! 3421 2018-10-24 18:39:32Z gronemeier
53! Renamed output variables
54!
55! 3419 2018-10-24 17:27:31Z gronemeier
56! (from resler branch)
57! Add biometeorology output,
58! fix for chemistry output,
59! move of urban surface output
60!
61! 3294 2018-10-01 02:37:10Z raasch
62! changes concerning modularization of ocean option
63!
64! 3274 2018-09-24 15:42:55Z knoop
65! Modularization of all bulk cloud physics code components
66!
67! 3004 2018-04-27 12:33:25Z Giersch
68! Further allocation checks implemented, case z0q* added
69!
70! 2885 2018-03-14 11:02:46Z Giersch
71! Preliminary gust module interface implemented
72!
73! 2797 2018-02-08 13:24:35Z suehring
74! Enable output of ground-heat flux also at urban surfaces.
75!
76! 2766 2018-01-22 17:17:47Z kanani
77! Removed preprocessor directive __chem
78!
79! 2742 2018-01-12 14:59:47Z suehring
80! Enable output of surface temperature
81!
82! 2735 2018-01-11 12:01:27Z suehring
83! output of r_a moved from land-surface to consider also urban-type surfaces
84!
85! 2718 2018-01-02 08:49:38Z maronga
86! Corrected "Former revisions" section
87!
88! 2696 2017-12-14 17:12:51Z kanani
89! Change in file header (GPL part)
90! Implement call for turbulence_closure_mod (TG)
91! Implementation of chemistry module (FK)
92!
93! 2292 2017-06-20 09:51:42Z schwenkel
94! Implementation of new microphysic scheme: cloud_scheme = 'morrison'
95! includes two more prognostic equations for cloud drop concentration (nc) 
96! and cloud water content (qc). 
97!
98! 2233 2017-05-30 18:08:54Z suehring
99!
100! 2232 2017-05-30 17:47:52Z suehring
101! Adjustments to new surface concept - additional ghost point exchange
102! of surface variable required
103!
104! 2031 2016-10-21 15:11:58Z knoop
105! renamed variable rho to rho_ocean and rho_av to rho_ocean_av
106!
107! 2011 2016-09-19 17:29:57Z kanani
108! Flag urban_surface is now defined in module control_parameters,
109! changed prefix for urban surface model output to "usm_",
110! introduced control parameter varnamelength for LEN of trimvar.
111!
112! 2007 2016-08-24 15:47:17Z kanani
113! Added support for new urban surface model (temporary modifications of
114! SELECT CASE ( ) necessary, see variable trimvar),
115! added comments in variable declaration section
116!
117! 2000 2016-08-20 18:09:15Z knoop
118! Forced header and separation lines into 80 columns
119!
120! 1972 2016-07-26 07:52:02Z maronga
121! Output of land surface quantities is now done directly in the respective module
122!
123! 1960 2016-07-12 16:34:24Z suehring
124! Treat humidity and passive scalar separately
125!
126! 1691 2015-10-26 16:17:44Z maronga
127! Added output of Obukhov length and radiative heating rates for RRTMG.
128!
129! 1682 2015-10-07 23:56:08Z knoop
130! Code annotations made doxygen readable
131!
132! 1585 2015-04-30 07:05:52Z maronga
133! Adapted for RRTMG
134!
135! 1555 2015-03-04 17:44:27Z maronga
136! Added output of r_a and r_s
137!
138! 1551 2015-03-03 14:18:16Z maronga
139! Added support for land surface and radiation model parameters.
140!
141! 1322 2014-03-20 16:38:49Z raasch
142! REAL functions provided with KIND-attribute
143!
144! 1320 2014-03-20 08:40:49Z raasch
145! ONLY-attribute added to USE-statements,
146! kind-parameters added to all INTEGER and REAL declaration statements,
147! kinds are defined in new module kinds,
148! revision history before 2012 removed,
149! comment fields (!:) to be used for variable explanations added to
150! all variable declaration statements
151!
152! 1318 2014-03-17 13:35:16Z raasch
153! barrier argument removed from cpu_log,
154! module interfaces removed
155!
156! 1115 2013-03-26 18:16:16Z hoffmann
157! +qc
158!
159! 1053 2012-11-13 17:11:03Z hoffmann
160! averaging of nr, qr added
161!
162! 1036 2012-10-22 13:43:42Z raasch
163! code put under GPL (PALM 3.9)
164!
165! 978 2012-08-09 08:28:32Z fricke
166! +z0h_av
167!
168! Revision 1.1  2006/02/23 09:48:58  raasch
169! Initial revision
170!
171!
172! Description:
173! ------------
174!> Time-averaging of 3d-data-arrays.
175!------------------------------------------------------------------------------!
176 SUBROUTINE average_3d_data
177 
178
179    USE averaging
180
181    USE control_parameters,                                                    &
182        ONLY:  average_count_3d, doav, doav_n, varnamelength
183
184    USE cpulog,                                                                &
185        ONLY:  cpu_log, log_point
186
187    USE indices,                                                               &
188        ONLY:  nbgp, nxl, nxlg, nxr, nxrg, nyn, nyng, nys, nysg, nzb, nzt
189
190    USE kinds
191
192    USE module_interface,                                                      &
193        ONLY:  module_interface_3d_data_averaging
194
195    USE turbulence_closure_mod,                                                &
196        ONLY:  tcm_3d_data_averaging
197
198
199
200
201    IMPLICIT NONE
202
203    INTEGER(iwp) ::  i   !< loop index
204    INTEGER(iwp) ::  ii  !< loop index
205    INTEGER(iwp) ::  j   !< loop index
206    INTEGER(iwp) ::  k   !< loop index
207
208    CHARACTER (LEN=varnamelength) ::  trimvar  !< TRIM of output-variable string
209
210
211    CALL cpu_log (log_point(35),'average_3d_data','start')
212
213!
214!-- Check, if averaging is necessary
215    IF ( average_count_3d <= 1 )  RETURN
216
217!
218!-- Loop of all variables to be averaged.
219    DO  ii = 1, doav_n
220
221       trimvar = TRIM( doav(ii) )
222
223!
224!--    Store the array chosen on the temporary array.
225       SELECT CASE ( trimvar )
226
227          CASE ( 'e' )
228             IF ( ALLOCATED( e_av ) ) THEN
229                DO  i = nxlg, nxrg
230                   DO  j = nysg, nyng
231                      DO  k = nzb, nzt+1
232                         e_av(k,j,i) = e_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
233                      ENDDO
234                   ENDDO
235                ENDDO
236             ENDIF
237
238          CASE ( 'ghf*' )
239             IF ( ALLOCATED( ghf_av ) ) THEN
240                DO  i = nxl, nxr
241                   DO  j = nys, nyn
242                      ghf_av(j,i) = ghf_av(j,i)                                   &
243                                    / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
244                   ENDDO
245                ENDDO
246                CALL exchange_horiz_2d( ghf_av, nbgp )
247             ENDIF
248
249          CASE ( 'qsws*' )
250             IF ( ALLOCATED( qsws_av ) ) THEN
251                DO  i = nxlg, nxrg
252                   DO  j = nysg, nyng
253                      qsws_av(j,i) = qsws_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
254                   ENDDO
255                ENDDO
256                CALL exchange_horiz_2d( qsws_av, nbgp )
257             ENDIF
258
259          CASE ( 'thetal' )
260             IF ( ALLOCATED( lpt_av ) ) THEN
261                DO  i = nxlg, nxrg
262                   DO  j = nysg, nyng
263                      DO  k = nzb, nzt+1
264                         lpt_av(k,j,i) = lpt_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
265                      ENDDO
266                   ENDDO
267                ENDDO
268             ENDIF
269
270          CASE ( 'lwp*' )
271             IF ( ALLOCATED( lwp_av ) ) THEN
272                DO  i = nxlg, nxrg
273                   DO  j = nysg, nyng
274                      lwp_av(j,i) = lwp_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
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 ( 'theta' )
323             IF ( ALLOCATED( pt_av ) ) THEN
324                DO  i = nxlg, nxrg
325                   DO  j = nysg, nyng
326                      DO  k = nzb, nzt+1
327                         pt_av(k,j,i) = pt_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
328                      ENDDO
329                   ENDDO
330                ENDDO
331             ENDIF
332
333          CASE ( 'q' )
334             IF ( ALLOCATED( q_av ) ) THEN
335                DO  i = nxlg, nxrg
336                   DO  j = nysg, nyng
337                      DO  k = nzb, nzt+1
338                         q_av(k,j,i) = q_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
339                      ENDDO
340                   ENDDO
341                ENDDO
342             ENDIF
343
344          CASE ( 'ql' )
345             IF ( ALLOCATED( ql_av ) ) THEN
346                DO  i = nxlg, nxrg
347                   DO  j = nysg, nyng
348                      DO  k = nzb, nzt+1
349                         ql_av(k,j,i) = ql_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
350                      ENDDO
351                   ENDDO
352                ENDDO
353             ENDIF
354
355          CASE ( 'ql_c' )
356             IF ( ALLOCATED( ql_c_av ) ) THEN
357                DO  i = nxlg, nxrg
358                   DO  j = nysg, nyng
359                      DO  k = nzb, nzt+1
360                         ql_c_av(k,j,i) = ql_c_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
361                      ENDDO
362                   ENDDO
363                ENDDO
364             ENDIF
365
366          CASE ( 'ql_v' )
367             IF ( ALLOCATED( ql_v_av ) ) THEN
368                DO  i = nxlg, nxrg
369                   DO  j = nysg, nyng
370                      DO  k = nzb, nzt+1
371                         ql_v_av(k,j,i) = ql_v_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
372                      ENDDO
373                   ENDDO
374                ENDDO
375             ENDIF
376
377          CASE ( 'ql_vp' )
378             IF ( ALLOCATED( ql_vp_av ) ) THEN
379                DO  i = nxlg, nxrg
380                   DO  j = nysg, nyng
381                      DO  k = nzb, nzt+1
382                         ql_vp_av(k,j,i) = ql_vp_av(k,j,i) /                      &
383                                           REAL( average_count_3d, KIND=wp )
384                      ENDDO
385                   ENDDO
386                ENDDO
387             ENDIF
388
389          CASE ( 'qv' )
390             IF ( ALLOCATED( qv_av ) ) THEN
391                DO  i = nxlg, nxrg
392                   DO  j = nysg, nyng
393                      DO  k = nzb, nzt+1
394                         qv_av(k,j,i) = qv_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
395                      ENDDO
396                   ENDDO
397                ENDDO
398             ENDIF
399
400         CASE ( 'r_a*' )
401             IF ( ALLOCATED( r_a_av ) ) THEN
402                DO  i = nxlg, nxrg
403                   DO  j = nysg, nyng
404                      r_a_av(j,i) = r_a_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
405                   ENDDO
406                ENDDO
407                CALL exchange_horiz_2d( r_a_av, nbgp )
408             ENDIF
409
410          CASE ( 's' )
411             IF ( ALLOCATED( s_av ) ) THEN
412                DO  i = nxlg, nxrg
413                   DO  j = nysg, nyng
414                      DO  k = nzb, nzt+1
415                         s_av(k,j,i) = s_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
416                      ENDDO
417                   ENDDO
418                ENDDO
419             ENDIF
420
421         CASE ( 'shf*' )
422             IF ( ALLOCATED( shf_av ) ) THEN
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             ENDIF
430
431          CASE ( 'ssws*' )
432             IF ( ALLOCATED( ssws_av ) ) THEN
433                DO  i = nxlg, nxrg
434                   DO  j = nysg, nyng
435                      ssws_av(j,i) = ssws_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
436                   ENDDO
437                ENDDO
438                CALL exchange_horiz_2d( ssws_av, nbgp )
439             ENDIF
440
441         CASE ( 'theta_2m*' )
442             IF ( ALLOCATED( tsurf_av ) ) THEN
443                DO  i = nxlg, nxrg
444                   DO  j = nysg, nyng
445                      pt_2m_av(j,i) = pt_2m_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
446                   ENDDO
447                ENDDO
448                CALL exchange_horiz_2d( pt_2m_av, nbgp )
449             ENDIF
450             
451          CASE ( 't*' )
452             IF ( ALLOCATED( ts_av ) ) THEN
453                DO  i = nxlg, nxrg
454                   DO  j = nysg, nyng
455                      ts_av(j,i) = ts_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
456                   ENDDO
457                ENDDO
458                CALL exchange_horiz_2d( ts_av, nbgp )
459             ENDIF
460
461         CASE ( 'tsurf*' )
462             IF ( ALLOCATED( tsurf_av ) ) THEN
463                DO  i = nxlg, nxrg
464                   DO  j = nysg, nyng
465                      tsurf_av(j,i) = tsurf_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
466                   ENDDO
467                ENDDO
468                CALL exchange_horiz_2d( tsurf_av, nbgp )
469             ENDIF
470
471          CASE ( 'u' )
472             IF ( ALLOCATED( u_av ) ) THEN
473                DO  i = nxlg, nxrg
474                   DO  j = nysg, nyng
475                      DO  k = nzb, nzt+1
476                         u_av(k,j,i) = u_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
477                      ENDDO
478                   ENDDO
479                ENDDO
480             ENDIF
481
482          CASE ( 'us*' )
483             IF ( ALLOCATED( us_av ) ) THEN
484                DO  i = nxlg, nxrg
485                   DO  j = nysg, nyng
486                      us_av(j,i) = us_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
487                   ENDDO
488                ENDDO
489                CALL exchange_horiz_2d( us_av, nbgp )
490             ENDIF
491
492          CASE ( 'v' )
493             IF ( ALLOCATED( v_av ) ) THEN
494                DO  i = nxlg, nxrg
495                   DO  j = nysg, nyng
496                      DO  k = nzb, nzt+1
497                         v_av(k,j,i) = v_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
498                      ENDDO
499                   ENDDO
500                ENDDO
501             ENDIF
502
503          CASE ( 'thetav' )
504             IF ( ALLOCATED( vpt_av ) ) THEN
505                DO  i = nxlg, nxrg
506                   DO  j = nysg, nyng
507                      DO  k = nzb, nzt+1
508                         vpt_av(k,j,i) = vpt_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
509                      ENDDO
510                   ENDDO
511                ENDDO
512             ENDIF
513
514          CASE ( 'theta_2m' )
515             IF ( ALLOCATED( pt_2m_av ) ) THEN
516                DO  i = nxlg, nxrg
517                   DO  j = nysg, nyng
518                      pt_2m_av(j,i) = pt_2m_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
519                   ENDDO
520                ENDDO
521                CALL exchange_horiz_2d( pt_2m_av, nbgp )
522             ENDIF
523             
524          CASE ( 'w' )
525             IF ( ALLOCATED( w_av ) ) THEN
526                DO  i = nxlg, nxrg
527                   DO  j = nysg, nyng
528                      DO  k = nzb, nzt+1
529                         w_av(k,j,i) = w_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
530                      ENDDO
531                   ENDDO
532                ENDDO
533             ENDIF
534
535          CASE ( 'z0*' )
536             IF ( ALLOCATED( z0_av ) ) THEN
537                DO  i = nxlg, nxrg
538                   DO  j = nysg, nyng
539                      z0_av(j,i) = z0_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
540                   ENDDO
541                ENDDO
542                CALL exchange_horiz_2d( z0_av, nbgp )
543             ENDIF
544
545          CASE ( 'z0h*' )
546             IF ( ALLOCATED( z0h_av ) ) THEN
547                DO  i = nxlg, nxrg
548                   DO  j = nysg, nyng
549                      z0h_av(j,i) = z0h_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
550                   ENDDO
551                ENDDO
552                CALL exchange_horiz_2d( z0h_av, nbgp )
553             ENDIF
554
555          CASE ( 'z0q*' )
556             IF ( ALLOCATED( z0q_av ) ) THEN
557                DO  i = nxlg, nxrg
558                   DO  j = nysg, nyng
559                      z0q_av(j,i) = z0q_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
560                   ENDDO
561                ENDDO
562                CALL exchange_horiz_2d( z0q_av, nbgp )
563             ENDIF
564
565          CASE DEFAULT
566
567!
568!--          Averaging of data from turbulence closure module
569             CALL tcm_3d_data_averaging( 'average', trimvar )
570!
571!--          Averaging of data from all other modules
572             CALL module_interface_3d_data_averaging( 'average', trimvar )
573
574       END SELECT
575
576    ENDDO
577
578!
579!-- Reset the counter
580    average_count_3d = 0.0
581
582    CALL cpu_log( log_point(35), 'average_3d_data', 'stop' )
583
584
585 END SUBROUTINE average_3d_data
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.