source: palm/trunk/SOURCE/check_parameters.f90 @ 4847

Last change on this file since 4847 was 4844, checked in by raasch, 4 years ago

bugfix: size of some profile arrays increased, size check for profile output added

  • Property svn:keywords set to Id
  • Property svn:mergeinfo set to (toggle deleted branches)
    /palm/branches/chemistry/SOURCE/check_parameters.f902047-3190,​3218-3297
    /palm/branches/rans/SOURCE/check_parameters.f902078-3128
    /palm/branches/resler/SOURCE/check_parameters.f902023-4492
    /palm/branches/salsa/SOURCE/check_parameters.f902503-3581
    /palm/branches/forwind/SOURCE/check_parameters.f901564-1913
    /palm/branches/mosaik_M2/check_parameters.f902360-3471
    /palm/branches/palm4u/SOURCE/check_parameters.f902540-2692
File size: 142.9 KB
Line 
1!> @file check_parameters.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 terms of the GNU General
6! Public License as published by the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
7! (at your option) any later version.
8!
9! PALM is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the
10! implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the GNU General
11! Public License for more details.
12!
13! You should have received a copy of the GNU General Public License along with PALM. If not, see
14! <http://www.gnu.org/licenses/>.
15!
16! Copyright 1997-2021 Leibniz Universitaet Hannover
17!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
18!
19! Current revisions:
20! -----------------
21!
22!
23! Former revisions:
24! -----------------
25! $Id: check_parameters.f90 4844 2021-01-18 09:22:26Z raasch $
26! size check for profile output added
27!
28! 4828 2021-01-05 11:21:41Z Giersch
29! allow prescribing initial uv_profiles AND geostrophic wind
30! by changing error message PA0347 to an informative message
31!
32! 4685 2020-09-18 11:49:50Z gronemeier
33! filter data_output_pr and data_output list for duplicate entries
34!
35! 4633 2020-08-05 14:21:14Z suehring
36! todo added
37!
38! 4565 2020-06-15 08:30:38Z oliver.maas
39! added check for pt_surface_heating_rate
40!
41! 4564 2020-06-12 14:03:36Z raasch
42! Vertical nesting method of Huq et al. (2019) removed
43!
44! 4562 2020-06-12 08:38:47Z raasch
45! bugfix: revised error message for exceeding allow number of time series
46!
47! 4559 2020-06-11 08:51:48Z raasch
48! file re-formatted to follow the PALM coding standard
49!
50! 4536 2020-05-17 17:24:13Z raasch
51! unneccessary query for restart data format removed
52!
53! 4534 2020-05-14 18:35:22Z raasch
54! adjustments for I/O on reduced number of cores using shared memory MPI
55!
56! 4514 2020-04-30 16:29:59Z suehring
57! Enable output of qsurf and ssurf
58!
59! 4513 2020-04-30 13:45:47Z raasch
60! unused modules removed
61!
62! 4511 2020-04-30 12:20:40Z raasch
63! call of chem_boundary_conds removed (respective settings are now done in the chemistry module)
64!
65! 4495 2020-04-13 20:11:20Z raasch
66! check new restart_data_format parameters
67!
68! 4493 2020-04-10 09:49:43Z pavelkrc
69! Kolmogorov length scale eta added to profile output
70!
71! 4444 2020-03-05 15:59:50Z raasch
72! bugfix: cpp-directives for serial mode added
73!
74! 4392 2020-01-31 16:14:57Z pavelkrc
75! Some error numbers revised to prevent double usage
76!
77! 11:55:33Z oliver.maas
78! Checks for closed channel flow implemented
79!
80! 11:55:33Z oliver.maas
81! Move 2-m potential temperature output to diagnostic_output_quantities
82!
83! 11:55:33Z oliver.maas
84! removed message PA0421, concerning old parameter recycling_yshift
85!
86! 11:55:33Z oliver.maas
87! adjust message to the modified parameter recycling_yshift
88!
89! 11:55:33Z oliver.maas
90! Check if a cross section is specified if any output cross-section quantity
91! is given
92!
93! 11:55:33Z oliver.maas
94! Overwrite rotation_angle from namelist by value from static driver
95!
96! 11:55:33Z oliver.maas
97! removed conversion from recycle_absolute_quantities to raq, added check and
98! error message for correct input of recycling_method_for_thermodynamic_quantities
99!
100! 11:55:33Z oliver.maas
101! Corrected "Former revisions" section
102!
103! 11:55:33Z oliver.maas
104! bugfix error message: replaced PA184 by PA0184
105!
106! 11:55:33Z oliver.maas
107! added conversion from recycle_absolute_quantities to raq for recycling of
108! absolute quantities and added error message PA184 for not implemented quantities
109!
110! 4142 2019-08-05 12:38:31Z suehring
111! Consider spinup in number of output timesteps for averaged 2D output (merge
112! from branch resler).
113!
114! 4069 2019-07-01 14:05:51Z Giersch
115! Masked output running index mid has been introduced as a local variable to
116! avoid runtime error (Loop variable has been modified) in time_integration
117!
118! 4048 2019-06-21 21:00:21Z knoop
119! Moved tcm_check_data_output to module_interface
120!
121! 4039 2019-06-18 10:32:41Z suehring
122! Modularize diagnostic output
123!
124! 4017 2019-06-06 12:16:46Z schwenkel
125! output of turbulence intensity added
126!
127! 3933 2019-04-25 12:33:20Z kanani
128! Alphabetical resorting in CASE, condense settings for theta_2m* into one IF clause
129!
130! 3885 2019-04-11 11:29:34Z kanani
131! Changes related to global restructuring of location messages and introduction
132! of additional debug messages
133!
134! 3766 2019-02-26 16:23:41Z raasch
135! trim added to avoid truncation compiler warnings
136!
137! 3761 2019-02-25 15:31:42Z raasch
138! unused variables removed
139!
140! 3735 2019-02-12 09:52:40Z dom_dwd_user
141! Passing variable j (averaged output?) to
142! module_interface.f90:chem_check_data_output.
143!
144! 3705 2019-01-29 19:56:39Z suehring
145! bugfix: renamed thetav_t to vtheta_t
146!
147! 3702 2019-01-28 13:19:30Z gronemeier
148! most_method removed
149!
150! 3655 2019-01-07 16:51:22Z knoop
151! Formatting
152!
153! Revision 1.1  1997/08/26 06:29:23  raasch
154! Initial revision
155!
156!
157! Description:
158! ------------
159!> Check control parameters and deduce further quantities.
160!
161!> @todo Increase character length of unit and corresponding characters to LEN>=8 in order to allow
162!>       units like degree_C (05.08.2020)
163!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
164 SUBROUTINE check_parameters
165
166
167    USE arrays_3d
168
169    USE basic_constants_and_equations_mod
170
171    USE bulk_cloud_model_mod,                                                                      &
172        ONLY:  bulk_cloud_model
173
174    USE control_parameters
175
176    USE grid_variables
177
178    USE kinds
179
180    USE indices
181
182    USE model_1d_mod,                                                                              &
183        ONLY:  damp_level_1d, damp_level_ind_1d
184
185    USE module_interface,                                                                          &
186        ONLY:  module_interface_check_data_output,                                                 &
187               module_interface_check_data_output_pr,                                              &
188               module_interface_check_data_output_ts,                                              &
189               module_interface_check_parameters
190
191    USE netcdf_data_input_mod,                                                                     &
192        ONLY:  init_model, input_pids_static, netcdf_data_input_check_dynamic,                     &
193               netcdf_data_input_check_static
194
195    USE netcdf_interface,                                                                          &
196        ONLY:  do2d_unit, do3d_unit, dopr_unit, dots_label, dots_max, dots_num, dots_unit,         &
197               heatflux_output_unit, momentumflux_output_unit, netcdf_data_format,                 &
198               netcdf_data_format_string, waterflux_output_unit
199
200    USE particle_attributes,                                                                       &
201        ONLY:  particle_advection, use_sgs_for_particles
202
203    USE pegrid
204
205    USE pmc_interface,                                                                             &
206        ONLY:  cpl_id, nested_run
207
208    USE profil_parameter
209
210    USE statistics
211
212    USE subsidence_mod
213
214    USE transpose_indices
215
216    IMPLICIT NONE
217
218    CHARACTER (LEN=varnamelength)  ::  var           !< variable name
219    CHARACTER (LEN=7)   ::  unit                     !< unit of variable
220    CHARACTER (LEN=8)   ::  date                     !< current date string
221    CHARACTER (LEN=10)  ::  time                     !< current time string
222    CHARACTER (LEN=20)  ::  ensemble_string          !< string containing number of ensemble member
223    CHARACTER (LEN=15)  ::  nest_string              !< string containing id of nested domain
224    CHARACTER (LEN=40)  ::  coupling_string          !< string containing type of coupling
225    CHARACTER (LEN=100) ::  action                   !< flag string
226
227    CHARACTER (LEN=varnamelength), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  data_output_filtered  !< filtered list of output variables
228
229    INTEGER(iwp) ::  i                               !< loop index
230    INTEGER(iwp) ::  ilen                            !< string length
231    INTEGER(iwp) ::  j                               !< loop index
232    INTEGER(iwp) ::  k                               !< loop index
233    INTEGER(iwp) ::  kk                              !< loop index
234    INTEGER(iwp) ::  mid                             !< masked output running index
235    INTEGER(iwp) ::  netcdf_data_format_save         !< initial value of netcdf_data_format
236    INTEGER(iwp) ::  position                        !< index position of string
237
238    LOGICAL     ::  found                            !< flag, true if output variable is already marked for averaging
239
240    REAL(wp)    ::  gradient                         !< local gradient
241#if defined( __parallel )
242    REAL(wp)    ::  dt_spinup_max                    !< maximum spinup timestep in nested domains
243    REAL(wp)    ::  remote = 0.0_wp                  !< MPI id of remote processor
244    REAL(wp)    ::  spinup_time_max                  !< maximum spinup time in nested domains
245    REAL(wp)    ::  time_to_be_simulated_from_reference_point  !< time to be simulated from reference point
246#endif
247
248
249    CALL location_message( 'checking parameters', 'start' )
250!
251!-- At first, check static and dynamic input for consistency.
252    CALL netcdf_data_input_check_dynamic
253    CALL netcdf_data_input_check_static
254!
255!-- Check for overlap combinations, which are not realized yet
256    IF ( transpose_compute_overlap  .AND. numprocs == 1 )  THEN
257          message_string = 'transpose-compute-overlap not implemented for single PE runs'
258          CALL message( 'check_parameters', 'PA0000', 1, 2, 0, 6, 0 )
259    ENDIF
260
261!
262!-- Check the coupling mode
263    IF ( coupling_mode /= 'uncoupled'            .AND.                                             &
264         coupling_mode /= 'precursor_atmos'      .AND.                                             &
265         coupling_mode /= 'precursor_ocean'      .AND.                                             &
266         coupling_mode /= 'atmosphere_to_ocean'  .AND.                                             &
267         coupling_mode /= 'ocean_to_atmosphere' )  THEN
268       message_string = 'illegal coupling mode: ' // TRIM( coupling_mode )
269       CALL message( 'check_parameters', 'PA0002', 1, 2, 0, 6, 0 )
270    ENDIF
271
272!
273!-- Check if humidity is set to .TRUE. in case of the atmospheric run (for coupled runs)
274    IF ( coupling_mode == 'atmosphere_to_ocean' .AND. .NOT. humidity) THEN
275       message_string = ' Humidity has to be set to .T. in the _p3d file ' //                      &
276                        'for coupled runs between ocean and atmosphere.'
277       CALL message( 'check_parameters', 'PA0476', 1, 2, 0, 6, 0 )
278    ENDIF
279
280!
281!-- Check and set the restart data format variables
282    IF ( TRIM( restart_data_format ) /= 'fortran_binary'  .AND.                                    &
283         TRIM( restart_data_format ) /= 'mpi'             .AND.                                    &
284         TRIM( restart_data_format ) /= 'mpi_shared_memory' )  THEN
285       message_string = 'illegal restart data format "' // TRIM( restart_data_format ) // '"'
286       CALL message( 'check_parameters', 'PA0724', 1, 2, 0, 6, 0 )
287    ENDIF
288
289    IF ( TRIM( restart_data_format_input ) == 'undefined' )  THEN
290       restart_data_format_input = restart_data_format
291    ENDIF
292    IF ( TRIM( restart_data_format_output ) == 'undefined' )  THEN
293       restart_data_format_output = restart_data_format
294    ENDIF
295
296    IF ( TRIM( restart_data_format_input ) /= 'fortran_binary'  .AND.                              &
297         TRIM( restart_data_format_input ) /= 'mpi'             .AND.                              &
298         TRIM( restart_data_format_input ) /= 'mpi_shared_memory' )  THEN
299       message_string = 'illegal restart input data format "' //                                   &
300                        TRIM( restart_data_format_input ) // '"'
301       CALL message( 'check_parameters', 'PA0725', 1, 2, 0, 6, 0 )
302    ENDIF
303    IF ( TRIM( restart_data_format_output ) /= 'fortran_binary'  .AND.                             &
304         TRIM( restart_data_format_output ) /= 'mpi'             .AND.                             &
305         TRIM( restart_data_format_output ) /= 'mpi_shared_memory' )  THEN
306       message_string = 'illegal restart output data format "' //                                  &
307                        TRIM( restart_data_format_output ) // '"'
308       CALL message( 'check_parameters', 'PA0726', 1, 2, 0, 6, 0 )
309    ENDIF
310
311!
312!-- Set flag for including total domain boundaries in the restart data (MPI-IO) in case of
313!-- non-cyclic boundary conditions
314    include_total_domain_boundaries = .NOT. ( bc_lr_cyc  .AND.  bc_ns_cyc )
315
316!
317!-- Check dt_coupling, restart_time, dt_restart, end_time, dx, dy, nx and ny
318    IF ( coupling_mode /= 'uncoupled'        .AND.                                                 &
319         coupling_mode /= 'precursor_atmos'  .AND.                                                 &
320         coupling_mode /= 'precursor_ocean' )  THEN
321
322       IF ( dt_coupling == 9999999.9_wp )  THEN
323          message_string = 'dt_coupling is not set but required for coupling mode "' //            &
324                           TRIM( coupling_mode ) // '"'
325          CALL message( 'check_parameters', 'PA0003', 1, 2, 0, 6, 0 )
326       ENDIF
327
328#if defined( __parallel )
329
330
331       IF ( myid == 0 ) THEN
332          CALL MPI_SEND( dt_coupling, 1, MPI_REAL, target_id, 11, comm_inter, ierr )
333          CALL MPI_RECV( remote, 1, MPI_REAL, target_id, 11, comm_inter, status, ierr )
334       ENDIF
335       CALL MPI_BCAST( remote, 1, MPI_REAL, 0, comm2d, ierr)
336
337       IF ( dt_coupling /= remote )  THEN
338          WRITE( message_string, * ) 'coupling mode "', TRIM( coupling_mode ), '": dt_coupling = ',&
339                 dt_coupling, '& is not equal to ', 'dt_coupling_remote = ', remote
340          CALL message( 'check_parameters', 'PA0004', 1, 2, 0, 6, 0 )
341       ENDIF
342       IF ( dt_coupling <= 0.0_wp )  THEN
343
344          IF ( myid == 0  ) THEN
345             CALL MPI_SEND( dt_max, 1, MPI_REAL, target_id, 19, comm_inter, ierr )
346             CALL MPI_RECV( remote, 1, MPI_REAL, target_id, 19, comm_inter, status, ierr )
347          ENDIF
348          CALL MPI_BCAST( remote, 1, MPI_REAL, 0, comm2d, ierr)
349
350          dt_coupling = MAX( dt_max, remote )
351          WRITE( message_string, * ) 'coupling mode "', TRIM( coupling_mode ),                     &
352                 '": dt_coupling <= 0.0 & is not allowed and is reset to ', 'MAX(dt_max(A,O)) = ', &
353                 dt_coupling
354          CALL message( 'check_parameters', 'PA0005', 0, 1, 0, 6, 0 )
355       ENDIF
356
357       IF ( myid == 0 ) THEN
358          CALL MPI_SEND( restart_time, 1, MPI_REAL, target_id, 12, comm_inter, ierr )
359          CALL MPI_RECV( remote, 1, MPI_REAL, target_id, 12, comm_inter, status, ierr )
360       ENDIF
361       CALL MPI_BCAST( remote, 1, MPI_REAL, 0, comm2d, ierr)
362
363       IF ( restart_time /= remote )  THEN
364          WRITE( message_string, * ) 'coupling mode "', TRIM( coupling_mode ),                     &
365                 '": restart_time = ', restart_time, '& is not equal to ',                         &
366                 'restart_time_remote = ', remote
367          CALL message( 'check_parameters', 'PA0006', 1, 2, 0, 6, 0 )
368       ENDIF
369
370       IF ( myid == 0 ) THEN
371          CALL MPI_SEND( dt_restart, 1, MPI_REAL, target_id, 13, comm_inter, ierr )
372          CALL MPI_RECV( remote, 1, MPI_REAL, target_id, 13, comm_inter, status, ierr )
373       ENDIF
374       CALL MPI_BCAST( remote, 1, MPI_REAL, 0, comm2d, ierr)
375
376       IF ( dt_restart /= remote )  THEN
377          WRITE( message_string, * ) 'coupling mode "', TRIM( coupling_mode ), '": dt_restart = ', &
378                 dt_restart, '& is not equal to ', 'dt_restart_remote = ', remote
379          CALL message( 'check_parameters', 'PA0007', 1, 2, 0, 6, 0 )
380       ENDIF
381
382       time_to_be_simulated_from_reference_point = end_time-coupling_start_time
383
384       IF ( myid == 0 ) THEN
385          CALL MPI_SEND( time_to_be_simulated_from_reference_point, 1, MPI_REAL, target_id, 14,    &
386                         comm_inter, ierr )
387          CALL MPI_RECV( remote, 1, MPI_REAL, target_id, 14, comm_inter, status, ierr )
388       ENDIF
389       CALL MPI_BCAST( remote, 1, MPI_REAL, 0, comm2d, ierr)
390
391       IF ( time_to_be_simulated_from_reference_point /= remote )  THEN
392          WRITE( message_string, * ) 'coupling mode "', TRIM( coupling_mode ),                     &
393                 '": time_to_be_simulated_from_reference_point = ',                                &
394                 time_to_be_simulated_from_reference_point, '& is not equal ',                     &
395                 'to time_to_be_simulated_from_reference_point_remote = ',                         &
396                 remote
397          CALL message( 'check_parameters', 'PA0008', 1, 2, 0, 6, 0 )
398       ENDIF
399
400       IF ( myid == 0 ) THEN
401          CALL MPI_SEND( dx, 1, MPI_REAL, target_id, 15, comm_inter, ierr )
402          CALL MPI_RECV( remote, 1, MPI_REAL, target_id, 15, comm_inter, status, ierr )
403       ENDIF
404       CALL MPI_BCAST( remote, 1, MPI_REAL, 0, comm2d, ierr)
405
406
407       IF ( coupling_mode == 'atmosphere_to_ocean') THEN
408
409          IF ( dx < remote ) THEN
410             WRITE( message_string, * ) 'coupling mode "', TRIM( coupling_mode ),                  &
411                    '": dx in Atmosphere is not equal to or not larger than dx in ocean'
412             CALL message( 'check_parameters', 'PA0009', 1, 2, 0, 6, 0 )
413          ENDIF
414
415          IF ( (nx_a+1)*dx /= (nx_o+1)*remote )  THEN
416             WRITE( message_string, * ) 'coupling mode "', TRIM( coupling_mode ),                  &
417                    '": Domain size in x-direction is not equal in ocean and atmosphere'
418             CALL message( 'check_parameters', 'PA0010', 1, 2, 0, 6, 0 )
419          ENDIF
420
421       ENDIF
422
423       IF ( myid == 0) THEN
424          CALL MPI_SEND( dy, 1, MPI_REAL, target_id, 16, comm_inter, ierr )
425          CALL MPI_RECV( remote, 1, MPI_REAL, target_id, 16, comm_inter, status, ierr )
426       ENDIF
427       CALL MPI_BCAST( remote, 1, MPI_REAL, 0, comm2d, ierr)
428
429       IF ( coupling_mode == 'atmosphere_to_ocean') THEN
430
431          IF ( dy < remote )  THEN
432             WRITE( message_string, * ) 'coupling mode "', TRIM( coupling_mode ),                  &
433                    '": dy in Atmosphere is not equal to or not larger than dy in ocean'
434             CALL message( 'check_parameters', 'PA0011', 1, 2, 0, 6, 0 )
435          ENDIF
436
437          IF ( (ny_a+1)*dy /= (ny_o+1)*remote )  THEN
438             WRITE( message_string, * ) 'coupling mode "', TRIM( coupling_mode ),                  &
439                    '": Domain size in y-direction is not equal in ocean and atmosphere'
440             CALL message( 'check_parameters', 'PA0012', 1, 2, 0, 6, 0 )
441          ENDIF
442
443          IF ( MOD( nx_o+1, nx_a+1 ) /= 0 )  THEN
444             WRITE( message_string, * ) 'coupling mode "', TRIM( coupling_mode ),                  &
445                    '": nx+1 in ocean is not divisible by nx+1 in', ' atmosphere without remainder'
446             CALL message( 'check_parameters', 'PA0339', 1, 2, 0, 6, 0 )
447          ENDIF
448
449          IF ( MOD(ny_o+1,ny_a+1) /= 0 )  THEN
450             WRITE( message_string, * ) 'coupling mode "', TRIM( coupling_mode ),                  &
451                    '": ny+1 in ocean is not divisible by ny+1 in', ' atmosphere without remainder'
452
453             CALL message( 'check_parameters', 'PA0340', 1, 2, 0, 6, 0 )
454          ENDIF
455
456       ENDIF
457#else
458       WRITE( message_string, * ) 'coupling requires PALM to be compiled with',                    &
459              ' cpp-option "-D__parallel"'
460       CALL message( 'check_parameters', 'PA0141', 1, 2, 0, 6, 0 )
461#endif
462    ENDIF
463
464#if defined( __parallel )
465!
466!-- Exchange via intercommunicator
467    IF ( coupling_mode == 'atmosphere_to_ocean'  .AND.  myid == 0 )  THEN
468       CALL MPI_SEND( humidity, 1, MPI_LOGICAL, target_id, 19, comm_inter, ierr )
469    ELSEIF ( coupling_mode == 'ocean_to_atmosphere'  .AND.  myid == 0)  THEN
470       CALL MPI_RECV( humidity_remote, 1, MPI_LOGICAL, target_id, 19, comm_inter, status, ierr )
471    ENDIF
472    CALL MPI_BCAST( humidity_remote, 1, MPI_LOGICAL, 0, comm2d, ierr)
473
474#endif
475
476!
477!-- User settings for restart times requires that "restart" has been given as file activation
478!-- string. Otherwise, binary output would not be saved by palmrun.
479    IF ( ( restart_time /= 9999999.9_wp  .OR.  dt_restart /= 9999999.9_wp )                        &
480         .AND.  .NOT. write_binary )  THEN
481       WRITE( message_string, * ) 'manual restart settings requires file ',                        &
482                                  'activation string "restart"'
483       CALL message( 'check_parameters', 'PA0001', 1, 2, 0, 6, 0 )
484    ENDIF
485
486
487!
488!-- Generate the file header which is used as a header for most of PALM's output files
489    CALL DATE_AND_TIME( date, time, run_zone )
490    run_date = date(1:4) // '-' // date(5:6) // '-' // date(7:8)
491    run_time = time(1:2) // ':' // time(3:4) // ':' // time(5:6)
492    IF ( coupling_mode == 'uncoupled' )  THEN
493       coupling_string = ''
494    ELSEIF ( coupling_mode == 'atmosphere_to_ocean' )  THEN
495       coupling_string = ' coupled (atmosphere)'
496    ELSEIF ( coupling_mode == 'ocean_to_atmosphere' )  THEN
497       coupling_string = ' coupled (ocean)'
498    ENDIF
499    IF ( ensemble_member_nr /= 0 )  THEN
500       WRITE( ensemble_string, '(2X,A,I2.2)' )  'en-no: ', ensemble_member_nr
501    ELSE
502       ensemble_string = ''
503    ENDIF
504    IF ( nested_run )  THEN
505       WRITE( nest_string, '(2X,A,I2.2)' )  'nest-id: ', cpl_id
506    ELSE
507       nest_string = ''
508    ENDIF
509
510    WRITE ( run_description_header, '(A,2X,A,2X,A,A,A,I2.2,A,A,A,2X,A,A,2X,A,1X,A)' )              &
511          TRIM( version ), TRIM( revision ), 'run: ', TRIM( run_identifier ), '.', runnr,          &
512          TRIM( coupling_string ), TRIM( nest_string ), TRIM( ensemble_string), 'host: ',          &
513          TRIM( host ), run_date, run_time
514
515!
516!-- Check the general loop optimization method
517    SELECT CASE ( TRIM( loop_optimization ) )
518
519       CASE ( 'cache', 'vector' )
520          CONTINUE
521
522       CASE DEFAULT
523          message_string = 'illegal value given for loop_optimization: "' //                       &
524                           TRIM( loop_optimization ) // '"'
525          CALL message( 'check_parameters', 'PA0013', 1, 2, 0, 6, 0 )
526
527    END SELECT
528
529!
530!-- Check topography setting (check for illegal parameter combinations)
531    IF ( topography /= 'flat' )  THEN
532       action = ' '
533       IF ( scalar_advec /= 'pw-scheme'  .AND.  scalar_advec /= 'ws-scheme' )  THEN
534          WRITE( action, '(A,A)' )  'scalar_advec = ', scalar_advec
535       ENDIF
536       IF ( momentum_advec /= 'pw-scheme'  .AND.  momentum_advec /= 'ws-scheme' )  THEN
537          WRITE( action, '(A,A)' )  'momentum_advec = ', momentum_advec
538       ENDIF
539       IF ( psolver == 'sor' )  THEN
540          WRITE( action, '(A,A)' )  'psolver = ', psolver
541       ENDIF
542       IF ( sloping_surface )  THEN
543          WRITE( action, '(A)' )  'sloping surface = .TRUE.'
544       ENDIF
545       IF ( galilei_transformation )  THEN
546          WRITE( action, '(A)' )  'galilei_transformation = .TRUE.'
547       ENDIF
548       IF ( cloud_droplets )  THEN
549          WRITE( action, '(A)' )  'cloud_droplets = .TRUE.'
550       ENDIF
551       IF ( .NOT. constant_flux_layer  .AND.  topography /= 'closed_channel' )  THEN
552          WRITE( action, '(A)' )  'constant_flux_layer = .FALSE.'
553       ENDIF
554       IF ( action /= ' ' )  THEN
555          message_string = 'The specified topography does not allow ' // TRIM( action )
556          CALL message( 'check_parameters', 'PA0014', 1, 2, 0, 6, 0 )
557       ENDIF
558!
559!--    Check illegal/untested parameter combinations for closed channel
560       If ( topography == 'closed_channel' )  THEN
561          symmetry_flag = 1
562          message_string = 'Bottom and top boundary are treated equal'
563          CALL message( 'check_parameters', 'PA0699', 0, 0, 0, 6, 0 )
564
565          IF ( dz(1) /= dz(COUNT( dz /= -1.0_wp ))  .OR.  dz_stretch_level /= -9999999.9_wp)  THEN
566             WRITE( message_string, * )  'dz should be equal close to the ' //                     &
567                                         'boundaries due to symmetrical problem'
568             CALL message( 'check_parameters', 'PA0700', 1, 2, 0, 6, 0 )
569          ENDIF
570
571          IF ( constant_flux_layer )  THEN
572             WRITE( message_string, * )  'A constant flux layer is not ' //                        &
573                                         'allowed if a closed channel shall be used'
574             CALL message( 'check_parameters', 'PA0701', 1, 2, 0, 6, 0 )
575          ENDIF
576
577          IF ( ocean_mode )  THEN
578             WRITE( message_string, * )  'The ocean mode is not allowed if ' //                    &
579                                         'a closed channel shall be used'
580             CALL message( 'check_parameters', 'PA0702', 1, 2, 0, 6, 0 )
581          ENDIF
582
583          IF ( momentum_advec /= 'ws-scheme'  .OR.                                                 &
584               scalar_advec /= 'ws-scheme' )  THEN
585             WRITE( message_string, * )  'A closed channel require the upwind scheme of Wicker' // &
586                                         ' and Skamarock as the advection scheme'
587             CALL message( 'check_parameters', 'PA0703', 1, 2, 0, 6, 0 )
588          ENDIF
589       ENDIF
590    ENDIF
591
592!
593!-- Check approximation
594    IF ( TRIM( approximation ) /= 'boussinesq'  .AND.  TRIM( approximation ) /= 'anelastic' )  THEN
595       message_string = 'unknown approximation: approximation = "' // TRIM( approximation ) // '"'
596       CALL message( 'check_parameters', 'PA0446', 1, 2, 0, 6, 0 )
597    ENDIF
598
599!
600!-- Check approximation requirements
601    IF ( TRIM( approximation ) == 'anelastic'  .AND.  TRIM( momentum_advec ) /= 'ws-scheme' )  THEN
602       message_string = 'Anelastic approximation requires momentum_advec = "ws-scheme"'
603       CALL message( 'check_parameters', 'PA0447', 1, 2, 0, 6, 0 )
604    ENDIF
605    IF ( TRIM( approximation ) == 'anelastic'  .AND.  TRIM( psolver ) == 'multigrid' )  THEN
606       message_string = 'Anelastic approximation currently only supports psolver = "poisfft", ' // &
607                        'psolver = "sor" and psolver = "multigrid_noopt"'
608       CALL message( 'check_parameters', 'PA0448', 1, 2, 0, 6, 0 )
609    ENDIF
610    IF ( TRIM( approximation ) == 'anelastic'  .AND.  conserve_volume_flow )  THEN
611       message_string = 'Anelastic approximation is not allowed with ' //                          &
612                        'conserve_volume_flow = .TRUE.'
613       CALL message( 'check_parameters', 'PA0449', 1, 2, 0, 6, 0 )
614    ENDIF
615
616!
617!-- Check flux input mode
618    IF ( TRIM( flux_input_mode ) /= 'dynamic'  .AND.  TRIM( flux_input_mode ) /= 'kinematic'       &
619         .AND.  TRIM( flux_input_mode ) /= 'approximation-specific' )  THEN
620       message_string = 'unknown flux input mode: flux_input_mode = "' //                          &
621                        TRIM( flux_input_mode ) // '"'
622       CALL message( 'check_parameters', 'PA0450', 1, 2, 0, 6, 0 )
623    ENDIF
624!
625!-- Set flux input mode according to approximation if applicable
626    IF ( TRIM( flux_input_mode ) == 'approximation-specific' )  THEN
627       IF ( TRIM( approximation ) == 'anelastic' )  THEN
628          flux_input_mode = 'dynamic'
629       ELSEIF ( TRIM( approximation ) == 'boussinesq' )  THEN
630          flux_input_mode = 'kinematic'
631       ENDIF
632    ENDIF
633
634!
635!-- Check flux output mode
636    IF ( TRIM( flux_output_mode ) /= 'dynamic'  .AND.  TRIM( flux_output_mode ) /= 'kinematic'     &
637         .AND.  TRIM( flux_output_mode ) /= 'approximation-specific' )  THEN
638       message_string = 'unknown flux output mode: flux_output_mode = "' //                        &
639                        TRIM( flux_output_mode ) // '"'
640       CALL message( 'check_parameters', 'PA0451', 1, 2, 0, 6, 0 )
641    ENDIF
642!
643!-- Set flux output mode according to approximation if applicable
644    IF ( TRIM( flux_output_mode ) == 'approximation-specific' )  THEN
645       IF ( TRIM( approximation ) == 'anelastic' )  THEN
646          flux_output_mode = 'dynamic'
647       ELSEIF ( TRIM( approximation ) == 'boussinesq' )  THEN
648          flux_output_mode = 'kinematic'
649       ENDIF
650    ENDIF
651
652
653!
654!-- When the land- or urban-surface model is used, the flux output must be dynamic.
655    IF ( land_surface  .OR.  urban_surface )  THEN
656       flux_output_mode = 'dynamic'
657    ENDIF
658
659!
660!-- Set the flux output units according to flux_output_mode
661    IF ( TRIM( flux_output_mode ) == 'kinematic' )  THEN
662        heatflux_output_unit              = 'K m/s'
663        waterflux_output_unit             = 'kg/kg m/s'
664        momentumflux_output_unit          = 'm2/s2'
665    ELSEIF ( TRIM( flux_output_mode ) == 'dynamic' )  THEN
666        heatflux_output_unit              = 'W/m2'
667        waterflux_output_unit             = 'W/m2'
668        momentumflux_output_unit          = 'N/m2'
669    ENDIF
670
671!
672!-- set time series output units for fluxes
673    dots_unit(14:16) = TRIM( heatflux_output_unit )
674    dots_unit(21)    = TRIM( waterflux_output_unit )
675    dots_unit(19:20) = TRIM( momentumflux_output_unit )
676
677!
678!-- Add other module specific timeseries
679    CALL module_interface_check_data_output_ts( dots_max, dots_num, dots_label, dots_unit )
680
681!
682!-- Check if maximum number of allowed timeseries is exceeded
683    IF ( dots_num > dots_max )  THEN
684       WRITE( message_string, * ) 'number of time series quantities exceeds',                      &
685                                  ' its maximum of dots_max = ', dots_max,                         &
686                                  '&Please increase dots_max in netcdf_interface_mod.f90.'
687       CALL message( 'check_parameters', 'PA0194', 1, 2, 0, 6, 0 )
688    ENDIF
689
690!
691!-- Check whether there are any illegal values
692!-- Pressure solver:
693    IF ( psolver /= 'poisfft'  .AND.  psolver /= 'sor'  .AND.  psolver /= 'multigrid'  .AND.       &
694         psolver /= 'multigrid_noopt' )  THEN
695       message_string = 'unknown solver for perturbation pressure: psolver' //                     &
696                        ' = "' // TRIM( psolver ) // '"'
697       CALL message( 'check_parameters', 'PA0016', 1, 2, 0, 6, 0 )
698    ENDIF
699
700    IF ( psolver(1:9) == 'multigrid' )  THEN
701       IF ( cycle_mg == 'w' )  THEN
702          gamma_mg = 2
703       ELSEIF ( cycle_mg == 'v' )  THEN
704          gamma_mg = 1
705       ELSE
706          message_string = 'unknown multigrid cycle: cycle_mg = "' //  TRIM( cycle_mg ) // '"'
707          CALL message( 'check_parameters', 'PA0020', 1, 2, 0, 6, 0 )
708       ENDIF
709    ENDIF
710
711    IF ( fft_method /= 'singleton-algorithm'  .AND.  fft_method /= 'temperton-algorithm'  .AND.    &
712         fft_method /= 'fftw'                 .AND.  fft_method /= 'system-specific' )  THEN
713       message_string = 'unknown fft-algorithm: fft_method = "' // TRIM( fft_method ) // '"'
714       CALL message( 'check_parameters', 'PA0021', 1, 2, 0, 6, 0 )
715    ENDIF
716
717    IF( momentum_advec == 'ws-scheme' .AND.  .NOT. call_psolver_at_all_substeps  ) THEN
718        message_string = 'psolver must be called at each RK3 substep when "'//                     &
719                         TRIM(momentum_advec) // ' "is used for momentum_advec'
720        CALL message( 'check_parameters', 'PA0344', 1, 2, 0, 6, 0 )
721    END IF
722!
723!-- Advection schemes:
724    IF ( momentum_advec /= 'pw-scheme'  .AND.  momentum_advec /= 'ws-scheme'  .AND.                &
725         momentum_advec /= 'up-scheme' )  THEN
726       message_string = 'unknown advection scheme: momentum_advec = "' //                          &
727                        TRIM( momentum_advec ) // '"'
728       CALL message( 'check_parameters', 'PA0022', 1, 2, 0, 6, 0 )
729    ENDIF
730    IF ( ( momentum_advec == 'ws-scheme' .OR. scalar_advec == 'ws-scheme' )                        &
731         .AND. ( timestep_scheme == 'euler' .OR.  timestep_scheme == 'runge-kutta-2' ) )  THEN
732       message_string = 'momentum_advec or scalar_advec = "' // TRIM( momentum_advec ) //          &
733                        '" is not allowed with timestep_scheme = "' //                             &
734                        TRIM( timestep_scheme ) // '"'
735       CALL message( 'check_parameters', 'PA0023', 1, 2, 0, 6, 0 )
736    ENDIF
737    IF ( scalar_advec /= 'pw-scheme'  .AND.  scalar_advec /= 'ws-scheme'  .AND.                    &
738         scalar_advec /= 'bc-scheme'  .AND.  scalar_advec /= 'up-scheme' )  THEN
739       message_string = 'unknown advection scheme: scalar_advec = "' // TRIM( scalar_advec ) // '"'
740       CALL message( 'check_parameters', 'PA0024', 1, 2, 0, 6, 0 )
741    ENDIF
742    IF ( scalar_advec == 'bc-scheme'  .AND.  loop_optimization == 'cache' )  THEN
743       message_string = 'advection_scheme scalar_advec = "' // TRIM( scalar_advec ) //             &
744                        '" not implemented for loop_optimization = "' //                           &
745                        TRIM( loop_optimization ) // '"'
746       CALL message( 'check_parameters', 'PA0026', 1, 2, 0, 6, 0 )
747    ENDIF
748
749    IF ( use_sgs_for_particles  .AND.  .NOT. cloud_droplets  .AND.  .NOT. use_upstream_for_tke     &
750         .AND.  scalar_advec /= 'ws-scheme' )  THEN
751       use_upstream_for_tke = .TRUE.
752       message_string = 'use_upstream_for_tke is set to .TRUE. because ' //                        &
753                        'use_sgs_for_particles = .TRUE. and scalar_advec /= ws-scheme'
754       CALL message( 'check_parameters', 'PA0025', 0, 1, 0, 6, 0 )
755    ENDIF
756
757!
758!-- Set LOGICAL switches to enhance performance
759    IF ( momentum_advec == 'ws-scheme' )  ws_scheme_mom = .TRUE.
760    IF ( scalar_advec   == 'ws-scheme' )  ws_scheme_sca = .TRUE.
761
762
763!
764!-- Timestep schemes:
765    SELECT CASE ( TRIM( timestep_scheme ) )
766
767       CASE ( 'euler' )
768          intermediate_timestep_count_max = 1
769
770       CASE ( 'runge-kutta-2' )
771          intermediate_timestep_count_max = 2
772
773       CASE ( 'runge-kutta-3' )
774          intermediate_timestep_count_max = 3
775
776       CASE DEFAULT
777          message_string = 'unknown timestep scheme: timestep_scheme = "' //                       &
778                           TRIM( timestep_scheme ) // '"'
779          CALL message( 'check_parameters', 'PA0027', 1, 2, 0, 6, 0 )
780
781    END SELECT
782
783    IF ( ( momentum_advec /= 'pw-scheme' .AND. momentum_advec /= 'ws-scheme' )                     &
784         .AND.  timestep_scheme(1:5) == 'runge' ) THEN
785       message_string = 'momentum advection scheme "' // TRIM( momentum_advec ) //                 &
786                        '" & does not work with timestep_scheme "' // TRIM( timestep_scheme )      &
787                        // '"'
788       CALL message( 'check_parameters', 'PA0029', 1, 2, 0, 6, 0 )
789    ENDIF
790!
791!-- Check for proper settings for microphysics
792    IF ( bulk_cloud_model  .AND.  cloud_droplets )  THEN
793       message_string = 'bulk_cloud_model = .TRUE. is not allowed with cloud_droplets = .TRUE.'
794       CALL message( 'check_parameters', 'PA0442', 1, 2, 0, 6, 0 )
795    ENDIF
796
797!
798!-- Initializing actions must have been set by the user
799    IF ( TRIM( initializing_actions ) == '' )  THEN
800       message_string = 'no value specified for initializing_actions'
801       CALL message( 'check_parameters', 'PA0149', 1, 2, 0, 6, 0 )
802    ENDIF
803
804    IF ( TRIM( initializing_actions ) /= 'read_restart_data'  .AND.                                &
805         TRIM( initializing_actions ) /= 'cyclic_fill' )  THEN
806!
807!--    No restart run: several initialising actions are possible
808       action = initializing_actions
809       DO  WHILE ( TRIM( action ) /= '' )
810          position = INDEX( action, ' ' )
811          SELECT CASE ( action(1:position-1) )
812
813             CASE ( 'set_constant_profiles', 'set_1d-model_profiles', 'by_user',                   &
814                    'initialize_vortex', 'initialize_ptanom', 'initialize_bubble', 'inifor' )
815                action = action(position+1:)
816
817             CASE DEFAULT
818                message_string = 'initializing_action = "' //                                      &
819                                 TRIM( action ) // '" unknown or not allowed'
820                CALL message( 'check_parameters', 'PA0030', 1, 2, 0, 6, 0 )
821
822          END SELECT
823       ENDDO
824    ENDIF
825
826    IF ( TRIM( initializing_actions ) == 'initialize_vortex'  .AND.  conserve_volume_flow ) THEN
827         message_string = 'initializing_actions = "initialize_vortex"' //                          &
828                          ' is not allowed with conserve_volume_flow = .T.'
829       CALL message( 'check_parameters', 'PA0343', 1, 2, 0, 6, 0 )
830    ENDIF
831
832
833    IF ( INDEX( initializing_actions, 'set_constant_profiles' ) /= 0  .AND.                        &
834         INDEX( initializing_actions, 'set_1d-model_profiles' ) /= 0 )  THEN
835       message_string = 'initializing_actions = "set_constant_profiles"' //                        &
836                        ' and "set_1d-model_profiles" are not allowed simultaneously'
837       CALL message( 'check_parameters', 'PA0031', 1, 2, 0, 6, 0 )
838    ENDIF
839
840    IF ( INDEX( initializing_actions, 'set_constant_profiles' ) /= 0  .AND.                        &
841         INDEX( initializing_actions, 'by_user' ) /= 0 )  THEN
842       message_string = 'initializing_actions = "set_constant_profiles"' //                        &
843                        ' and "by_user" are not allowed simultaneously'
844       CALL message( 'check_parameters', 'PA0032', 1, 2, 0, 6, 0 )
845    ENDIF
846
847    IF ( INDEX( initializing_actions, 'by_user' ) /= 0  .AND.                                      &
848         INDEX( initializing_actions, 'set_1d-model_profiles' ) /= 0 )  THEN
849       message_string = 'initializing_actions = "by_user" and ' //                                 &
850                        '"set_1d-model_profiles" are not allowed simultaneously'
851       CALL message( 'check_parameters', 'PA0033', 1, 2, 0, 6, 0 )
852    ENDIF
853!
854!-- In case of spinup and nested run, spinup end time must be identical in order to have
855!-- synchronously running simulations.
856    IF ( nested_run )  THEN
857#if defined( __parallel )
858       CALL MPI_ALLREDUCE( spinup_time, spinup_time_max, 1, MPI_REAL, MPI_MAX, MPI_COMM_WORLD,     &
859                           ierr )
860       CALL MPI_ALLREDUCE( dt_spinup,   dt_spinup_max,   1, MPI_REAL, MPI_MAX, MPI_COMM_WORLD,     &
861                           ierr )
862
863       IF ( spinup_time /= spinup_time_max  .OR.  dt_spinup /= dt_spinup_max )  THEN
864          message_string = 'In case of nesting, spinup_time and ' //                               &
865                           'dt_spinup must be identical in all parent and child domains.'
866          CALL message( 'check_parameters', 'PA0489', 3, 2, 0, 6, 0 )
867       ENDIF
868#endif
869    ENDIF
870
871    IF ( bulk_cloud_model  .AND.  .NOT. humidity )  THEN
872       WRITE( message_string, * ) 'bulk_cloud_model = ', bulk_cloud_model,                         &
873              ' is not allowed with humidity = ', humidity
874       CALL message( 'check_parameters', 'PA0034', 1, 2, 0, 6, 0 )
875    ENDIF
876
877    IF ( humidity  .AND.  sloping_surface )  THEN
878       message_string = 'humidity = .TRUE. and sloping_surface = .TRUE. ' //                       &
879                        'are not allowed simultaneously'
880       CALL message( 'check_parameters', 'PA0036', 1, 2, 0, 6, 0 )
881    ENDIF
882
883!-- Check the module settings
884    CALL module_interface_check_parameters
885
886!
887!-- In case of no restart run, check initialising parameters and calculate further quantities
888    IF ( TRIM( initializing_actions ) /= 'read_restart_data' )  THEN
889
890!
891!--    Initial profiles for 1D and 3D model, respectively (u,v further below)
892       pt_init = pt_surface
893       IF ( humidity       )  q_init  = q_surface
894       IF ( passive_scalar )  s_init  = s_surface
895
896!--
897!--    If required, compute initial profile of the geostrophic wind (component ug)
898       i = 1
899       gradient = 0.0_wp
900
901       IF ( .NOT. ocean_mode )  THEN
902
903          ug_vertical_gradient_level_ind(1) = 0
904          ug(0) = ug_surface
905          DO  k = 1, nzt+1
906             IF ( i < 11 )  THEN
907                IF ( ug_vertical_gradient_level(i) < zu(k)  .AND.                                  &
908                     ug_vertical_gradient_level(i) >= 0.0_wp )  THEN
909                   gradient = ug_vertical_gradient(i) / 100.0_wp
910                   ug_vertical_gradient_level_ind(i) = k - 1
911                   i = i + 1
912                ENDIF
913             ENDIF
914             IF ( gradient /= 0.0_wp )  THEN
915                IF ( k /= 1 )  THEN
916                   ug(k) = ug(k-1) + dzu(k) * gradient
917                ELSE
918                   ug(k) = ug_surface + dzu(k) * gradient
919                ENDIF
920             ELSE
921                ug(k) = ug(k-1)
922             ENDIF
923          ENDDO
924
925       ELSE
926
927          ug_vertical_gradient_level_ind(1) = nzt+1
928          ug(nzt+1) = ug_surface
929          DO  k = nzt, nzb, -1
930             IF ( i < 11 )  THEN
931                IF ( ug_vertical_gradient_level(i) > zu(k)  .AND.                                  &
932                     ug_vertical_gradient_level(i) <= 0.0_wp )  THEN
933                   gradient = ug_vertical_gradient(i) / 100.0_wp
934                   ug_vertical_gradient_level_ind(i) = k + 1
935                   i = i + 1
936                ENDIF
937             ENDIF
938             IF ( gradient /= 0.0_wp )  THEN
939                IF ( k /= nzt )  THEN
940                   ug(k) = ug(k+1) - dzu(k+1) * gradient
941                ELSE
942                   ug(k)   = ug_surface - 0.5_wp * dzu(k+1) * gradient
943                   ug(k+1) = ug_surface + 0.5_wp * dzu(k+1) * gradient
944                ENDIF
945             ELSE
946                ug(k) = ug(k+1)
947             ENDIF
948          ENDDO
949
950       ENDIF
951
952!
953!--    In case of no given gradients for ug, choose a zero gradient
954       IF ( ug_vertical_gradient_level(1) == -9999999.9_wp )  THEN
955          ug_vertical_gradient_level(1) = 0.0_wp
956       ENDIF
957
958!
959!--
960!--    If required, compute initial profile of the geostrophic wind (component vg)
961       i = 1
962       gradient = 0.0_wp
963
964       IF ( .NOT. ocean_mode )  THEN
965
966          vg_vertical_gradient_level_ind(1) = 0
967          vg(0) = vg_surface
968          DO  k = 1, nzt+1
969             IF ( i < 11 )  THEN
970                IF ( vg_vertical_gradient_level(i) < zu(k)  .AND.                                  &
971                     vg_vertical_gradient_level(i) >= 0.0_wp )  THEN
972                   gradient = vg_vertical_gradient(i) / 100.0_wp
973                   vg_vertical_gradient_level_ind(i) = k - 1
974                   i = i + 1
975                ENDIF
976             ENDIF
977             IF ( gradient /= 0.0_wp )  THEN
978                IF ( k /= 1 )  THEN
979                   vg(k) = vg(k-1) + dzu(k) * gradient
980                ELSE
981                   vg(k) = vg_surface + dzu(k) * gradient
982                ENDIF
983             ELSE
984                vg(k) = vg(k-1)
985             ENDIF
986          ENDDO
987
988       ELSE
989
990          vg_vertical_gradient_level_ind(1) = nzt+1
991          vg(nzt+1) = vg_surface
992          DO  k = nzt, nzb, -1
993             IF ( i < 11 )  THEN
994                IF ( vg_vertical_gradient_level(i) > zu(k)  .AND.                                  &
995                     vg_vertical_gradient_level(i) <= 0.0_wp )  THEN
996                   gradient = vg_vertical_gradient(i) / 100.0_wp
997                   vg_vertical_gradient_level_ind(i) = k + 1
998                   i = i + 1
999                ENDIF
1000             ENDIF
1001             IF ( gradient /= 0.0_wp )  THEN
1002                IF ( k /= nzt )  THEN
1003                   vg(k) = vg(k+1) - dzu(k+1) * gradient
1004                ELSE
1005                   vg(k)   = vg_surface - 0.5_wp * dzu(k+1) * gradient
1006                   vg(k+1) = vg_surface + 0.5_wp * dzu(k+1) * gradient
1007                ENDIF
1008             ELSE
1009                vg(k) = vg(k+1)
1010             ENDIF
1011          ENDDO
1012
1013       ENDIF
1014
1015!
1016!--    In case of no given gradients for vg, choose a zero gradient
1017       IF ( vg_vertical_gradient_level(1) == -9999999.9_wp )  THEN
1018          vg_vertical_gradient_level(1) = 0.0_wp
1019       ENDIF
1020
1021!
1022!--    Let the initial wind profiles be the calculated ug/vg profiles or interpolate them from wind
1023!--    profile data (if given)
1024       IF ( u_profile(1) == 9999999.9_wp  .AND.  v_profile(1) == 9999999.9_wp )  THEN
1025
1026          u_init = ug
1027          v_init = vg
1028
1029       ELSEIF ( u_profile(1) == 0.0_wp  .AND.  v_profile(1) == 0.0_wp )  THEN
1030
1031          IF ( uv_heights(1) /= 0.0_wp )  THEN
1032             message_string = 'uv_heights(1) must be 0.0'
1033             CALL message( 'check_parameters', 'PA0345', 1, 2, 0, 6, 0 )
1034          ENDIF
1035
1036          IF ( omega /= 0.0_wp )  THEN
1037             message_string = 'Coriolis force is switched on (omega /= 0.0) and' //                &
1038                              ' initial profiles u_profile and v_profile are prescribed'
1039             CALL message( 'check_parameters', 'PA0347', 0, 0, 0, 6, 0 )
1040          ENDIF
1041
1042          use_prescribed_profile_data = .TRUE.
1043
1044          kk = 1
1045          u_init(0) = 0.0_wp
1046          v_init(0) = 0.0_wp
1047
1048          DO  k = 1, nz+1
1049
1050             IF ( kk < 200 )  THEN
1051                DO  WHILE ( uv_heights(kk+1) <= zu(k) )
1052                   kk = kk + 1
1053                   IF ( kk == 200 )  EXIT
1054                ENDDO
1055             ENDIF
1056
1057             IF ( kk < 200  .AND.  uv_heights(kk+1) /= 9999999.9_wp )  THEN
1058                u_init(k) = u_profile(kk) + ( zu(k) - uv_heights(kk) ) /                           &
1059                                            ( uv_heights(kk+1) - uv_heights(kk) ) *                &
1060                                            ( u_profile(kk+1) - u_profile(kk) )
1061                v_init(k) = v_profile(kk) + ( zu(k) - uv_heights(kk) ) /                           &
1062                                            ( uv_heights(kk+1) - uv_heights(kk) ) *                &
1063                                            ( v_profile(kk+1) - v_profile(kk) )
1064             ELSE
1065                u_init(k) = u_profile(kk)
1066                v_init(k) = v_profile(kk)
1067             ENDIF
1068
1069          ENDDO
1070
1071       ELSE
1072
1073          message_string = 'u_profile(1) and v_profile(1) must be 0.0'
1074          CALL message( 'check_parameters', 'PA0346', 1, 2, 0, 6, 0 )
1075
1076       ENDIF
1077
1078!
1079!--    Compute initial temperature profile using the given temperature gradients
1080       IF (  .NOT.  neutral )  THEN
1081          CALL init_vertical_profiles( pt_vertical_gradient_level_ind, pt_vertical_gradient_level, &
1082                                       pt_vertical_gradient, pt_init, pt_surface, bc_pt_t_val )
1083       ENDIF
1084!
1085!--    Compute initial humidity profile using the given humidity gradients
1086       IF ( humidity )  THEN
1087          CALL init_vertical_profiles( q_vertical_gradient_level_ind, q_vertical_gradient_level,   &
1088                                       q_vertical_gradient, q_init, q_surface, bc_q_t_val )
1089       ENDIF
1090!
1091!--    Compute initial scalar profile using the given scalar gradients
1092       IF ( passive_scalar )  THEN
1093          CALL init_vertical_profiles( s_vertical_gradient_level_ind, s_vertical_gradient_level,   &
1094                                       s_vertical_gradient, s_init, s_surface, bc_s_t_val )
1095       ENDIF
1096!
1097!--    TODO
1098!--    Compute initial chemistry profile using the given chemical species gradients
1099!--    Russo: Is done in chem_init --> kanani: Revise
1100
1101    ENDIF
1102
1103!
1104!-- Check if the control parameter use_subsidence_tendencies is used correctly
1105    IF ( use_subsidence_tendencies  .AND.  .NOT.  large_scale_subsidence )  THEN
1106       message_string = 'The usage of use_subsidence_tendencies ' //                               &
1107                        'requires large_scale_subsidence = .T..'
1108       CALL message( 'check_parameters', 'PA0396', 1, 2, 0, 6, 0 )
1109    ELSEIF ( use_subsidence_tendencies  .AND.  .NOT. large_scale_forcing )  THEN
1110       message_string = 'The usage of use_subsidence_tendencies ' //           &
1111                        'requires large_scale_forcing = .T..'
1112       CALL message( 'check_parameters', 'PA0397', 1, 2, 0, 6, 0 )
1113    ENDIF
1114
1115!
1116!-- Initialize large scale subsidence if required
1117    If ( large_scale_subsidence )  THEN
1118       IF ( subs_vertical_gradient_level(1) /= -9999999.9_wp  .AND. .NOT. large_scale_forcing )    &
1119       THEN
1120          CALL init_w_subsidence
1121       ENDIF
1122!
1123!--    In case large_scale_forcing is used, profiles for subsidence velocity are read in from file
1124!--    LSF_DATA
1125
1126       IF ( subs_vertical_gradient_level(1) == -9999999.9_wp  .AND. .NOT. large_scale_forcing )    &
1127       THEN
1128          message_string = 'There is no default large scale vertical velocity profile set. ' //    &
1129                           'Specify the subsidence velocity profile via subs_vertical_gradient' // &
1130                           ' and subs_vertical_gradient_level.'
1131          CALL message( 'check_parameters', 'PA0380', 1, 2, 0, 6, 0 )
1132       ENDIF
1133    ELSE
1134        IF ( subs_vertical_gradient_level(1) /= -9999999.9_wp )  THEN
1135           message_string = 'Enable usage of large scale subsidence by ' //                        &
1136                            'setting large_scale_subsidence = .T..'
1137          CALL message( 'check_parameters', 'PA0381', 1, 2, 0, 6, 0 )
1138        ENDIF
1139    ENDIF
1140
1141!
1142!-- Overwrite parameters from namelist if necessary and compute Coriolis parameter.
1143!-- @todo - move initialization of f and fs to coriolis_mod.
1144    IF ( input_pids_static )  THEN
1145       latitude       = init_model%latitude
1146       longitude      = init_model%longitude
1147       rotation_angle = init_model%rotation_angle
1148    ENDIF
1149
1150    f  = 2.0_wp * omega * SIN( latitude / 180.0_wp * pi )
1151    fs = 2.0_wp * omega * COS( latitude / 180.0_wp * pi )
1152
1153!
1154!-- Check and set buoyancy related parameters and switches
1155    IF ( reference_state == 'horizontal_average' )  THEN
1156       CONTINUE
1157    ELSEIF ( reference_state == 'initial_profile' )  THEN
1158       use_initial_profile_as_reference = .TRUE.
1159    ELSEIF ( reference_state == 'single_value' )  THEN
1160       use_single_reference_value = .TRUE.
1161       IF ( pt_reference == 9999999.9_wp )  pt_reference = pt_surface
1162       vpt_reference = pt_reference * ( 1.0_wp + 0.61_wp * q_surface )
1163    ELSE
1164       message_string = 'illegal value for reference_state: "' // TRIM( reference_state ) // '"'
1165       CALL message( 'check_parameters', 'PA0056', 1, 2, 0, 6, 0 )
1166    ENDIF
1167
1168!
1169!-- In case of a given slope, compute the relevant quantities
1170    IF ( alpha_surface /= 0.0_wp )  THEN
1171       IF ( ABS( alpha_surface ) > 90.0_wp )  THEN
1172          WRITE( message_string, * ) 'ABS( alpha_surface = ', alpha_surface, ' ) must be < 90.0'
1173          CALL message( 'check_parameters', 'PA0043', 1, 2, 0, 6, 0 )
1174       ENDIF
1175       sloping_surface = .TRUE.
1176       cos_alpha_surface = COS( alpha_surface / 180.0_wp * pi )
1177       sin_alpha_surface = SIN( alpha_surface / 180.0_wp * pi )
1178    ENDIF
1179
1180!
1181!-- Check time step and cfl_factor
1182    IF ( dt /= -1.0_wp )  THEN
1183       IF ( dt <= 0.0_wp )  THEN
1184          WRITE( message_string, * ) 'dt = ', dt , ' <= 0.0'
1185          CALL message( 'check_parameters', 'PA0044', 1, 2, 0, 6, 0 )
1186       ENDIF
1187       dt_3d = dt
1188       dt_fixed = .TRUE.
1189    ENDIF
1190
1191    IF ( cfl_factor <= 0.0_wp  .OR.  cfl_factor > 1.0_wp )  THEN
1192       IF ( cfl_factor == -1.0_wp )  THEN
1193          IF ( timestep_scheme == 'runge-kutta-2' )  THEN
1194             cfl_factor = 0.8_wp
1195          ELSEIF ( timestep_scheme == 'runge-kutta-3' )  THEN
1196             cfl_factor = 0.9_wp
1197          ELSE
1198             cfl_factor = 0.9_wp
1199          ENDIF
1200       ELSE
1201          WRITE( message_string, * ) 'cfl_factor = ', cfl_factor,                                  &
1202                 ' out of range &0.0 < cfl_factor <= 1.0 is required'
1203          CALL message( 'check_parameters', 'PA0045', 1, 2, 0, 6, 0 )
1204       ENDIF
1205    ENDIF
1206
1207!
1208!-- Store simulated time at begin
1209    simulated_time_at_begin = simulated_time
1210
1211!
1212!-- Store reference time for coupled runs and change the coupling flag, if ...
1213    IF ( simulated_time == 0.0_wp )  THEN
1214       IF ( coupling_start_time == 0.0_wp )  THEN
1215          time_since_reference_point = 0.0_wp
1216       ELSEIF ( time_since_reference_point < 0.0_wp )  THEN
1217          run_coupled = .FALSE.
1218       ENDIF
1219    ENDIF
1220
1221!
1222!-- Set wind speed in the Galilei-transformed system
1223    IF ( galilei_transformation )  THEN
1224       IF ( use_ug_for_galilei_tr                    .AND.                                         &
1225            ug_vertical_gradient_level(1) == 0.0_wp  .AND.                                         &
1226            ug_vertical_gradient(1)       == 0.0_wp  .AND.                                         &
1227            vg_vertical_gradient_level(1) == 0.0_wp  .AND.                                         &
1228            vg_vertical_gradient(1)       == 0.0_wp )  THEN
1229          u_gtrans = ug_surface * 0.6_wp
1230          v_gtrans = vg_surface * 0.6_wp
1231       ELSEIF ( use_ug_for_galilei_tr  .AND.  ( ug_vertical_gradient_level(1) /= 0.0_wp .OR.       &
1232                                                ug_vertical_gradient(1) /= 0.0_wp ) )  THEN
1233          message_string = 'baroclinity (ug) not allowed simultaneously' //                        &
1234                           ' with galilei transformation'
1235          CALL message( 'check_parameters', 'PA0046', 1, 2, 0, 6, 0 )
1236       ELSEIF ( use_ug_for_galilei_tr  .AND.  ( vg_vertical_gradient_level(1) /= 0.0_wp  .OR.      &
1237                                                vg_vertical_gradient(1) /= 0.0_wp ) )  THEN
1238          message_string = 'baroclinity (vg) not allowed simultaneously' //                        &
1239                           ' with galilei transformation'
1240          CALL message( 'check_parameters', 'PA0047', 1, 2, 0, 6, 0 )
1241       ELSE
1242          message_string = 'variable translation speed used for Galilei-transformation, which ' // &
1243                           'may cause & instabilities in stably stratified regions'
1244          CALL message( 'check_parameters', 'PA0048', 0, 1, 0, 6, 0 )
1245       ENDIF
1246    ENDIF
1247
1248!
1249!-- In case of using a prandtl-layer, calculated (or prescribed) surface fluxes have to be used in
1250!-- the diffusion-terms
1251    IF ( constant_flux_layer )  use_surface_fluxes = .TRUE.
1252
1253!
1254!-- Check boundary conditions and set internal variables:
1255!-- Attention: the lateral boundary conditions have been already checked in parin
1256!
1257!-- Non-cyclic lateral boundaries require the multigrid method and Piascek-Willimas or
1258!-- Wicker - Skamarock advection scheme. Several schemes and tools do not work with non-cyclic
1259!-- boundary conditions.
1260    IF ( bc_lr /= 'cyclic'  .OR.  bc_ns /= 'cyclic' )  THEN
1261       IF ( psolver(1:9) /= 'multigrid' )  THEN
1262          message_string = 'non-cyclic lateral boundaries do not allow ' // 'psolver = "' //       &
1263                           TRIM( psolver ) // '"'
1264          CALL message( 'check_parameters', 'PA0051', 1, 2, 0, 6, 0 )
1265       ENDIF
1266       IF ( momentum_advec /= 'pw-scheme'  .AND.  momentum_advec /= 'ws-scheme' )  THEN
1267
1268          message_string = 'non-cyclic lateral boundaries do not allow momentum_advec = "' //      &
1269                           TRIM( momentum_advec ) // '"'
1270          CALL message( 'check_parameters', 'PA0052', 1, 2, 0, 6, 0 )
1271       ENDIF
1272       IF ( scalar_advec /= 'pw-scheme'  .AND.  scalar_advec /= 'ws-scheme' )  THEN
1273          message_string = 'non-cyclic lateral boundaries do not allow scalar_advec = "' //        &
1274                           TRIM( scalar_advec ) // '"'
1275          CALL message( 'check_parameters', 'PA0053', 1, 2, 0, 6, 0 )
1276       ENDIF
1277       IF ( galilei_transformation )  THEN
1278          message_string = 'non-cyclic lateral boundaries do not allow galilei_transformation = .T.'
1279          CALL message( 'check_parameters', 'PA0054', 1, 2, 0, 6, 0 )
1280       ENDIF
1281    ENDIF
1282
1283!
1284!-- Bottom boundary condition for the turbulent Kinetic energy
1285    IF ( bc_e_b == 'neumann' )  THEN
1286       ibc_e_b = 1
1287    ELSEIF ( bc_e_b == '(u*)**2+neumann' )  THEN
1288       ibc_e_b = 2
1289       IF ( .NOT. constant_flux_layer )  THEN
1290          bc_e_b = 'neumann'
1291          ibc_e_b = 1
1292          message_string = 'boundary condition bc_e_b changed to "' // TRIM( bc_e_b ) // '"'
1293          CALL message( 'check_parameters', 'PA0057', 0, 1, 0, 6, 0 )
1294       ENDIF
1295    ELSE
1296       message_string = 'unknown boundary condition: bc_e_b = "' // TRIM( bc_e_b ) // '"'
1297       CALL message( 'check_parameters', 'PA0058', 1, 2, 0, 6, 0 )
1298    ENDIF
1299
1300!
1301!-- Boundary conditions for perturbation pressure
1302    IF ( bc_p_b == 'dirichlet' )  THEN
1303       ibc_p_b = 0
1304    ELSEIF ( bc_p_b == 'neumann' )  THEN
1305       ibc_p_b = 1
1306    ELSE
1307       message_string = 'unknown boundary condition: bc_p_b = "' // TRIM( bc_p_b ) // '"'
1308       CALL message( 'check_parameters', 'PA0059', 1, 2, 0, 6, 0 )
1309    ENDIF
1310
1311    IF ( bc_p_t == 'dirichlet' )  THEN
1312       ibc_p_t = 0
1313!-- TO_DO: later set bc_p_t to neumann before, in case of nested domain
1314    ELSEIF ( bc_p_t == 'neumann' .OR. bc_p_t == 'nested' )  THEN
1315       ibc_p_t = 1
1316    ELSE
1317       message_string = 'unknown boundary condition: bc_p_t = "' // TRIM( bc_p_t ) // '"'
1318       CALL message( 'check_parameters', 'PA0061', 1, 2, 0, 6, 0 )
1319    ENDIF
1320
1321!
1322!-- Boundary conditions for potential temperature
1323    IF ( coupling_mode == 'atmosphere_to_ocean' )  THEN
1324       ibc_pt_b = 2
1325    ELSE
1326       IF ( bc_pt_b == 'dirichlet' )  THEN
1327          ibc_pt_b = 0
1328       ELSEIF ( bc_pt_b == 'neumann' )  THEN
1329          ibc_pt_b = 1
1330       ELSE
1331          message_string = 'unknown boundary condition: bc_pt_b = "' // TRIM( bc_pt_b ) // '"'
1332          CALL message( 'check_parameters', 'PA0062', 1, 2, 0, 6, 0 )
1333       ENDIF
1334    ENDIF
1335
1336    IF ( bc_pt_t == 'dirichlet' )  THEN
1337       ibc_pt_t = 0
1338    ELSEIF ( bc_pt_t == 'neumann' )  THEN
1339       ibc_pt_t = 1
1340    ELSEIF ( bc_pt_t == 'initial_gradient' )  THEN
1341       ibc_pt_t = 2
1342    ELSEIF ( bc_pt_t == 'nested'  .OR.  bc_pt_t == 'nesting_offline' )  THEN
1343       ibc_pt_t = 3
1344    ELSE
1345       message_string = 'unknown boundary condition: bc_pt_t = "' // TRIM( bc_pt_t ) // '"'
1346       CALL message( 'check_parameters', 'PA0063', 1, 2, 0, 6, 0 )
1347    ENDIF
1348
1349    IF ( ANY( wall_heatflux /= 0.0_wp )  .AND.  surface_heatflux == 9999999.9_wp )  THEN
1350       message_string = 'wall_heatflux additionally requires setting of surface_heatflux'
1351       CALL message( 'check_parameters', 'PA0443', 1, 2, 0, 6, 0 )
1352    ENDIF
1353
1354!
1355!   This IF clause needs revision, got too complex!!
1356    IF ( surface_heatflux == 9999999.9_wp  )  THEN
1357       constant_heatflux = .FALSE.
1358       IF ( large_scale_forcing  .OR.  land_surface  .OR.  urban_surface )  THEN
1359          IF ( ibc_pt_b == 0 )  THEN
1360             constant_heatflux = .FALSE.
1361          ELSEIF ( ibc_pt_b == 1 )  THEN
1362             constant_heatflux = .TRUE.
1363             surface_heatflux = 0.0_wp
1364          ENDIF
1365       ENDIF
1366    ELSE
1367       constant_heatflux = .TRUE.
1368    ENDIF
1369
1370    IF ( top_heatflux     == 9999999.9_wp )  constant_top_heatflux = .FALSE.
1371
1372    IF ( neutral )  THEN
1373
1374       IF ( surface_heatflux /= 0.0_wp  .AND.  surface_heatflux /= 9999999.9_wp )  THEN
1375          message_string = 'heatflux must not be set for pure neutral flow'
1376          CALL message( 'check_parameters', 'PA0351', 1, 2, 0, 6, 0 )
1377       ENDIF
1378
1379       IF ( top_heatflux /= 0.0_wp  .AND.  top_heatflux /= 9999999.9_wp )  THEN
1380          message_string = 'heatflux must not be set for pure neutral flow'
1381          CALL message( 'check_parameters', 'PA0351', 1, 2, 0, 6, 0 )
1382       ENDIF
1383
1384    ENDIF
1385
1386    IF ( top_momentumflux_u /= 9999999.9_wp  .AND.  top_momentumflux_v /= 9999999.9_wp )  THEN
1387       constant_top_momentumflux = .TRUE.
1388    ELSEIF ( .NOT. ( top_momentumflux_u == 9999999.9_wp  .AND.                                     &
1389           top_momentumflux_v == 9999999.9_wp ) )  THEN
1390       message_string = 'both, top_momentumflux_u AND top_momentumflux_v must be set'
1391       CALL message( 'check_parameters', 'PA0064', 1, 2, 0, 6, 0 )
1392    ENDIF
1393
1394!
1395!-- A given surface temperature implies Dirichlet boundary condition for temperature. In this case
1396!-- specification of a constant heat flux is forbidden.
1397    IF ( ibc_pt_b == 0  .AND.  constant_heatflux  .AND.  surface_heatflux /= 0.0_wp )  THEN
1398       message_string = 'boundary_condition: bc_pt_b = "' // TRIM( bc_pt_b ) //                    &
1399                        '& is not allowed with constant_heatflux = .TRUE.'
1400       CALL message( 'check_parameters', 'PA0065', 1, 2, 0, 6, 0 )
1401    ENDIF
1402    IF ( constant_heatflux  .AND.  pt_surface_initial_change /= 0.0_wp )  THEN
1403       WRITE ( message_string, * )  'constant_heatflux = .TRUE. is not allo',                      &
1404               'wed with pt_surface_initial_change (/=0) = ', pt_surface_initial_change
1405       CALL message( 'check_parameters', 'PA0066', 1, 2, 0, 6, 0 )
1406    ENDIF
1407    IF ( constant_heatflux  .AND.  pt_surface_heating_rate /= 0.0_wp )  THEN
1408       WRITE ( message_string, * )  'constant_heatflux = .TRUE. is not allo',                      &
1409               'wed with pt_surface_heating_rate (/=0) = ', pt_surface_heating_rate
1410       CALL message( 'check_parameters', 'PA0497', 1, 2, 0, 6, 0 )
1411    ENDIF
1412
1413!
1414!-- A given temperature at the top implies Dirichlet boundary condition for temperature. In this
1415!-- case specification of a constant heat flux is forbidden.
1416    IF ( ibc_pt_t == 0  .AND.  constant_top_heatflux  .AND.  top_heatflux /= 0.0_wp )  THEN
1417       message_string = 'boundary_condition: bc_pt_t = "' // TRIM( bc_pt_t ) //                    &
1418                        '" is not allowed with constant_top_heatflux = .TRUE.'
1419       CALL message( 'check_parameters', 'PA0067', 1, 2, 0, 6, 0 )
1420    ENDIF
1421
1422!
1423!-- Set boundary conditions for total water content
1424    IF ( humidity )  THEN
1425
1426       IF ( ANY( wall_humidityflux /= 0.0_wp )  .AND.  surface_waterflux == 9999999.9_wp )  THEN
1427          message_string = 'wall_humidityflux additionally requires setting of surface_waterflux'
1428          CALL message( 'check_parameters', 'PA0444', 1, 2, 0, 6, 0 )
1429       ENDIF
1430
1431       CALL set_bc_scalars( 'q', bc_q_b, bc_q_t, ibc_q_b, ibc_q_t, 'PA0071', 'PA0072' )
1432
1433       IF ( surface_waterflux == 9999999.9_wp  )  THEN
1434          constant_waterflux = .FALSE.
1435          IF ( large_scale_forcing .OR. land_surface )  THEN
1436             IF ( ibc_q_b == 0 )  THEN
1437                constant_waterflux = .FALSE.
1438             ELSEIF ( ibc_q_b == 1 )  THEN
1439                constant_waterflux = .TRUE.
1440             ENDIF
1441          ENDIF
1442       ELSE
1443          constant_waterflux = .TRUE.
1444       ENDIF
1445
1446       CALL check_bc_scalars( 'q', bc_q_b, ibc_q_b, 'PA0073', 'PA0074', constant_waterflux,        &
1447                              q_surface_initial_change )
1448
1449    ENDIF
1450
1451    IF ( passive_scalar )  THEN
1452
1453       IF ( ANY( wall_scalarflux /= 0.0_wp )  .AND.  surface_scalarflux == 9999999.9_wp )  THEN
1454          message_string = 'wall_scalarflux additionally requires setting of surface_scalarflux'
1455          CALL message( 'check_parameters', 'PA0445', 1, 2, 0, 6, 0 )
1456       ENDIF
1457
1458       IF ( surface_scalarflux == 9999999.9_wp )  constant_scalarflux = .FALSE.
1459
1460       CALL set_bc_scalars( 's', bc_s_b, bc_s_t, ibc_s_b, ibc_s_t, 'PA0071', 'PA0072' )
1461
1462       CALL check_bc_scalars( 's', bc_s_b, ibc_s_b, 'PA0073', 'PA0074', constant_scalarflux,       &
1463                              s_surface_initial_change )
1464
1465       IF ( top_scalarflux == 9999999.9_wp )  constant_top_scalarflux = .FALSE.
1466!
1467!--    A fixed scalar concentration at the top implies Dirichlet boundary condition for scalar.
1468!--    Hence, in this case specification of a constant scalar flux is forbidden.
1469       IF ( ( ibc_s_t == 0 .OR. ibc_s_t == 2 )  .AND.  constant_top_scalarflux  .AND.              &
1470              top_scalarflux /= 0.0_wp )  THEN
1471          message_string = 'boundary condition: bc_s_t = "' // TRIM( bc_s_t ) //                   &
1472                           '" is not allowed with top_scalarflux /= 0.0'
1473          CALL message( 'check_parameters', 'PA0441', 1, 2, 0, 6, 0 )
1474       ENDIF
1475    ENDIF
1476
1477!
1478!-- Boundary conditions for horizontal components of wind speed
1479    IF ( bc_uv_b == 'dirichlet' )  THEN
1480       ibc_uv_b = 0
1481    ELSEIF ( bc_uv_b == 'neumann' )  THEN
1482       ibc_uv_b = 1
1483       IF ( constant_flux_layer )  THEN
1484          message_string = 'boundary condition: bc_uv_b = "' // TRIM( bc_uv_b ) //                 &
1485                           '" is not allowed with constant_flux_layer = .TRUE.'
1486          CALL message( 'check_parameters', 'PA0075', 1, 2, 0, 6, 0 )
1487       ENDIF
1488    ELSE
1489       message_string = 'unknown boundary condition: bc_uv_b = "' // TRIM( bc_uv_b ) // '"'
1490       CALL message( 'check_parameters', 'PA0076', 1, 2, 0, 6, 0 )
1491    ENDIF
1492!
1493!-- In case of coupled simulations u and v at the ground in atmosphere will be assigned with the u
1494!-- and v values of the ocean surface
1495    IF ( coupling_mode == 'atmosphere_to_ocean' )  THEN
1496       ibc_uv_b = 2
1497    ENDIF
1498
1499    IF ( coupling_mode == 'ocean_to_atmosphere' )  THEN
1500       bc_uv_t = 'neumann'
1501       ibc_uv_t = 1
1502    ELSE
1503       IF ( bc_uv_t == 'dirichlet' .OR. bc_uv_t == 'dirichlet_0' )  THEN
1504          ibc_uv_t = 0
1505          IF ( bc_uv_t == 'dirichlet_0' )  THEN
1506!
1507!--          Velocities for the initial u,v-profiles are set zero at the top in case of dirichlet_0
1508!--          conditions
1509             u_init(nzt+1)    = 0.0_wp
1510             v_init(nzt+1)    = 0.0_wp
1511          ENDIF
1512       ELSEIF ( bc_uv_t == 'neumann' )  THEN
1513          ibc_uv_t = 1
1514       ELSEIF ( bc_uv_t == 'nested'  .OR.  bc_uv_t == 'nesting_offline' )  THEN
1515          ibc_uv_t = 3
1516       ELSE
1517          message_string = 'unknown boundary condition: bc_uv_t = "' // TRIM( bc_uv_t ) // '"'
1518          CALL message( 'check_parameters', 'PA0077', 1, 2, 0, 6, 0 )
1519       ENDIF
1520    ENDIF
1521
1522!
1523!-- Compute and check, respectively, the Rayleigh Damping parameter
1524    IF ( rayleigh_damping_factor == -1.0_wp )  THEN
1525       rayleigh_damping_factor = 0.0_wp
1526    ELSE
1527       IF ( rayleigh_damping_factor < 0.0_wp  .OR.  rayleigh_damping_factor > 1.0_wp )  THEN
1528          WRITE( message_string, * )  'rayleigh_damping_factor = ', rayleigh_damping_factor,       &
1529                 ' out of range [0.0,1.0]'
1530          CALL message( 'check_parameters', 'PA0078', 1, 2, 0, 6, 0 )
1531       ENDIF
1532    ENDIF
1533
1534    IF ( rayleigh_damping_height == -1.0_wp )  THEN
1535       IF ( .NOT. ocean_mode )  THEN
1536          rayleigh_damping_height = 0.66666666666_wp * zu(nzt)
1537       ELSE
1538          rayleigh_damping_height = 0.66666666666_wp * zu(nzb)
1539       ENDIF
1540    ELSE
1541       IF ( .NOT. ocean_mode )  THEN
1542          IF ( rayleigh_damping_height < 0.0_wp  .OR.  rayleigh_damping_height > zu(nzt) )  THEN
1543             WRITE( message_string, * )  'rayleigh_damping_height = ',  rayleigh_damping_height,   &
1544                    ' out of range [0.0,', zu(nzt), ']'
1545             CALL message( 'check_parameters', 'PA0079', 1, 2, 0, 6, 0 )
1546          ENDIF
1547       ELSE
1548          IF ( rayleigh_damping_height > 0.0_wp  .OR.  rayleigh_damping_height < zu(nzb) )  THEN
1549             WRITE( message_string, * )  'rayleigh_damping_height = ', rayleigh_damping_height,    &
1550                    ' out of range [0.0,', zu(nzb), ']'
1551             CALL message( 'check_parameters', 'PA0079', 1, 2, 0, 6, 0 )
1552          ENDIF
1553       ENDIF
1554    ENDIF
1555
1556!
1557!-- Check number of chosen statistic regions
1558    IF ( statistic_regions < 0 )  THEN
1559       WRITE ( message_string, * ) 'number of statistic_regions = ', statistic_regions+1,          &
1560               ' is not allowed'
1561       CALL message( 'check_parameters', 'PA0082', 1, 2, 0, 6, 0 )
1562    ENDIF
1563    IF ( normalizing_region > statistic_regions  .OR.  normalizing_region < 0)  THEN
1564       WRITE ( message_string, * ) 'normalizing_region = ', normalizing_region,                    &
1565               ' must be >= 0 and <= ',statistic_regions, ' (value of statistic_regions)'
1566       CALL message( 'check_parameters', 'PA0083', 1, 2, 0, 6, 0 )
1567    ENDIF
1568
1569!
1570!-- Set the default intervals for data output, if necessary
1571!-- NOTE: dt_dosp has already been set in spectra_parin
1572    IF ( dt_data_output /= 9999999.9_wp )  THEN
1573       IF ( dt_dopr           == 9999999.9_wp )  dt_dopr           = dt_data_output
1574       IF ( dt_dopts          == 9999999.9_wp )  dt_dopts          = dt_data_output
1575       IF ( dt_do2d_xy        == 9999999.9_wp )  dt_do2d_xy        = dt_data_output
1576       IF ( dt_do2d_xz        == 9999999.9_wp )  dt_do2d_xz        = dt_data_output
1577       IF ( dt_do2d_yz        == 9999999.9_wp )  dt_do2d_yz        = dt_data_output
1578       IF ( dt_do3d           == 9999999.9_wp )  dt_do3d           = dt_data_output
1579       IF ( dt_data_output_av == 9999999.9_wp )  dt_data_output_av = dt_data_output
1580       DO  mid = 1, max_masks
1581          IF ( dt_domask(mid) == 9999999.9_wp )  dt_domask(mid)    = dt_data_output
1582       ENDDO
1583    ENDIF
1584
1585!
1586!-- Set the default skip time intervals for data output, if necessary
1587    IF ( skip_time_dopr    == 9999999.9_wp )  skip_time_dopr    = skip_time_data_output
1588    IF ( skip_time_do2d_xy == 9999999.9_wp )  skip_time_do2d_xy = skip_time_data_output
1589    IF ( skip_time_do2d_xz == 9999999.9_wp )  skip_time_do2d_xz = skip_time_data_output
1590    IF ( skip_time_do2d_yz == 9999999.9_wp )  skip_time_do2d_yz = skip_time_data_output
1591    IF ( skip_time_do3d    == 9999999.9_wp )  skip_time_do3d    = skip_time_data_output
1592    IF ( skip_time_data_output_av == 9999999.9_wp )                                                &
1593                                       skip_time_data_output_av = skip_time_data_output
1594    DO  mid = 1, max_masks
1595       IF ( skip_time_domask(mid) == 9999999.9_wp )                                                &
1596                                       skip_time_domask(mid)    = skip_time_data_output
1597    ENDDO
1598
1599!
1600!-- Check the average intervals (first for 3d-data, then for profiles)
1601    IF ( averaging_interval > dt_data_output_av )  THEN
1602       WRITE( message_string, * )  'averaging_interval = ', averaging_interval,                    &
1603              ' must be <= dt_data_output_av = ', dt_data_output_av
1604       CALL message( 'check_parameters', 'PA0085', 1, 2, 0, 6, 0 )
1605    ENDIF
1606
1607    IF ( averaging_interval_pr == 9999999.9_wp )  THEN
1608       averaging_interval_pr = averaging_interval
1609    ENDIF
1610
1611    IF ( averaging_interval_pr > dt_dopr )  THEN
1612       WRITE( message_string, * )  'averaging_interval_pr = ', averaging_interval_pr,              &
1613              ' must be <= dt_dopr = ', dt_dopr
1614       CALL message( 'check_parameters', 'PA0086', 1, 2, 0, 6, 0 )
1615    ENDIF
1616
1617!
1618!-- Set the default interval for profiles entering the temporal average
1619    IF ( dt_averaging_input_pr == 9999999.9_wp )  THEN
1620       dt_averaging_input_pr = dt_averaging_input
1621    ENDIF
1622
1623!
1624!-- Set the default interval for the output of timeseries to a reasonable value (tries to minimize
1625!-- the number of calls of flow_statistics)
1626    IF ( dt_dots == 9999999.9_wp )  THEN
1627       IF ( averaging_interval_pr == 0.0_wp )  THEN
1628          dt_dots = MIN( dt_run_control, dt_dopr )
1629       ELSE
1630          dt_dots = MIN( dt_run_control, dt_averaging_input_pr )
1631       ENDIF
1632    ENDIF
1633
1634!
1635!-- Check the sample rate for averaging (first for 3d-data, then for profiles)
1636    IF ( dt_averaging_input > averaging_interval )  THEN
1637       WRITE( message_string, * )  'dt_averaging_input = ', dt_averaging_input,                    &
1638              ' must be <= averaging_interval = ', averaging_interval
1639       CALL message( 'check_parameters', 'PA0088', 1, 2, 0, 6, 0 )
1640    ENDIF
1641
1642    IF ( dt_averaging_input_pr > averaging_interval_pr )  THEN
1643       WRITE( message_string, * )  'dt_averaging_input_pr = ', dt_averaging_input_pr,              &
1644              ' must be <= averaging_interval_pr = ', averaging_interval_pr
1645       CALL message( 'check_parameters', 'PA0089', 1, 2, 0, 6, 0 )
1646    ENDIF
1647
1648!
1649!-- Check data-output variable list for any duplicates and remove them
1650    ALLOCATE( data_output_filtered(1:UBOUND( data_output_pr, DIM=1 )) )
1651    CALL filter_duplicate_strings( varnamelength, data_output_pr, data_output_filtered )
1652    data_output_pr = data_output_filtered
1653    DEALLOCATE( data_output_filtered )
1654!
1655!-- Determine the number of output profiles and check whether they are permissible
1656    DO  WHILE ( data_output_pr(dopr_n+1) /= '          ' )
1657
1658       dopr_n = dopr_n + 1
1659       i = dopr_n
1660
1661!
1662!--    Size check. Some arrays in the netcdf interface module are internally limited to 300 elements
1663!--    and would need to be increased for output of more than 300 profiles.
1664       IF ( dopr_n > 300 )  THEN
1665          message_string = 'output of more than 300 profiles requested'
1666          CALL message( 'check_parameters', 'PA0017', 1, 2, 0, 6, 0 )
1667       ENDIF
1668
1669!
1670!--    Determine internal profile number (for hom, homs) and store height levels
1671       SELECT CASE ( TRIM( data_output_pr(i) ) )
1672
1673          CASE ( 'u', '#u' )
1674             dopr_index(i) = 1
1675             dopr_unit(i)  = 'm/s'
1676             hom(:,2,1,:)  = SPREAD( zu, 2, statistic_regions+1 )
1677             IF ( data_output_pr(i)(1:1) == '#' )  THEN
1678                dopr_initial_index(i) = 5
1679                hom(:,2,5,:)          = SPREAD( zu, 2, statistic_regions+1 )
1680                data_output_pr(i)     = data_output_pr(i)(2:)
1681             ENDIF
1682
1683          CASE ( 'v', '#v' )
1684             dopr_index(i) = 2
1685             dopr_unit(i)  = 'm/s'
1686             hom(:,2,2,:)  = SPREAD( zu, 2, statistic_regions+1 )
1687             IF ( data_output_pr(i)(1:1) == '#' )  THEN
1688                dopr_initial_index(i) = 6
1689                hom(:,2,6,:)          = SPREAD( zu, 2, statistic_regions+1 )
1690                data_output_pr(i)     = data_output_pr(i)(2:)
1691             ENDIF
1692
1693          CASE ( 'w' )
1694             dopr_index(i) = 3
1695             dopr_unit(i)  = 'm/s'
1696             hom(:,2,3,:)  = SPREAD( zw, 2, statistic_regions+1 )
1697
1698          CASE ( 'theta', '#theta' )
1699             IF ( .NOT. bulk_cloud_model )  THEN
1700                dopr_index(i) = 4
1701                dopr_unit(i)  = 'K'
1702                hom(:,2,4,:)  = SPREAD( zu, 2, statistic_regions+1 )
1703                IF ( data_output_pr(i)(1:1) == '#' )  THEN
1704                   dopr_initial_index(i) = 7
1705                   hom(:,2,7,:)          = SPREAD( zu, 2, statistic_regions+1 )
1706                   hom(nzb,2,7,:)        = 0.0_wp    ! because zu(nzb) is negative
1707                   data_output_pr(i)     = data_output_pr(i)(2:)
1708                ENDIF
1709             ELSE
1710                dopr_index(i) = 43
1711                dopr_unit(i)  = 'K'
1712                hom(:,2,43,:)  = SPREAD( zu, 2, statistic_regions+1 )
1713                IF ( data_output_pr(i)(1:1) == '#' )  THEN
1714                   dopr_initial_index(i) = 28
1715                   hom(:,2,28,:)         = SPREAD( zu, 2, statistic_regions+1 )
1716                   hom(nzb,2,28,:)       = 0.0_wp    ! because zu(nzb) is negative
1717                   data_output_pr(i)     = data_output_pr(i)(2:)
1718                ENDIF
1719             ENDIF
1720
1721          CASE ( 'e', '#e' )
1722             dopr_index(i)  = 8
1723             dopr_unit(i)   = 'm2/s2'
1724             hom(:,2,8,:)   = SPREAD( zu, 2, statistic_regions+1 )
1725             hom(nzb,2,8,:) = 0.0_wp
1726             IF ( data_output_pr(i)(1:1) == '#' )  THEN
1727                dopr_initial_index(i) = 8
1728                hom(:,2,8,:)          = SPREAD( zu, 2, statistic_regions+1 )
1729                data_output_pr(i)     = data_output_pr(i)(2:)
1730             ENDIF
1731
1732          CASE ( 'km', '#km' )
1733             dopr_index(i)  = 9
1734             dopr_unit(i)   = 'm2/s'
1735             hom(:,2,9,:)   = SPREAD( zu, 2, statistic_regions+1 )
1736             hom(nzb,2,9,:) = 0.0_wp
1737             IF ( data_output_pr(i)(1:1) == '#' )  THEN
1738                dopr_initial_index(i) = 23
1739                hom(:,2,23,:)         = hom(:,2,9,:)
1740                data_output_pr(i)     = data_output_pr(i)(2:)
1741             ENDIF
1742
1743          CASE ( 'kh', '#kh' )
1744             dopr_index(i)   = 10
1745             dopr_unit(i)    = 'm2/s'
1746             hom(:,2,10,:)   = SPREAD( zu, 2, statistic_regions+1 )
1747             hom(nzb,2,10,:) = 0.0_wp
1748             IF ( data_output_pr(i)(1:1) == '#' )  THEN
1749                dopr_initial_index(i) = 24
1750                hom(:,2,24,:)         = hom(:,2,10,:)
1751                data_output_pr(i)     = data_output_pr(i)(2:)
1752             ENDIF
1753
1754          CASE ( 'l', '#l' )
1755             dopr_index(i)   = 11
1756             dopr_unit(i)    = 'm'
1757             hom(:,2,11,:)   = SPREAD( zu, 2, statistic_regions+1 )
1758             hom(nzb,2,11,:) = 0.0_wp
1759             IF ( data_output_pr(i)(1:1) == '#' )  THEN
1760                dopr_initial_index(i) = 25
1761                hom(:,2,25,:)         = hom(:,2,11,:)
1762                data_output_pr(i)     = data_output_pr(i)(2:)
1763             ENDIF
1764
1765          CASE ( 'w"u"' )
1766             dopr_index(i) = 12
1767             dopr_unit(i)  = TRIM ( momentumflux_output_unit )
1768             hom(:,2,12,:) = SPREAD( zw, 2, statistic_regions+1 )
1769             IF ( constant_flux_layer )  hom(nzb,2,12,:) = zu(1)
1770
1771          CASE ( 'w*u*' )
1772             dopr_index(i) = 13
1773             dopr_unit(i)  = TRIM ( momentumflux_output_unit )
1774             hom(:,2,13,:) = SPREAD( zw, 2, statistic_regions+1 )
1775
1776          CASE ( 'w"v"' )
1777             dopr_index(i) = 14
1778             dopr_unit(i)  = TRIM ( momentumflux_output_unit )
1779             hom(:,2,14,:) = SPREAD( zw, 2, statistic_regions+1 )
1780             IF ( constant_flux_layer )  hom(nzb,2,14,:) = zu(1)
1781
1782          CASE ( 'w*v*' )
1783             dopr_index(i) = 15
1784             dopr_unit(i)  = TRIM ( momentumflux_output_unit )
1785             hom(:,2,15,:) = SPREAD( zw, 2, statistic_regions+1 )
1786
1787          CASE ( 'w"theta"' )
1788             dopr_index(i) = 16
1789             dopr_unit(i)  = TRIM ( heatflux_output_unit )
1790             hom(:,2,16,:) = SPREAD( zw, 2, statistic_regions+1 )
1791
1792          CASE ( 'w*theta*' )
1793             dopr_index(i) = 17
1794             dopr_unit(i)  = TRIM ( heatflux_output_unit )
1795             hom(:,2,17,:) = SPREAD( zw, 2, statistic_regions+1 )
1796
1797          CASE ( 'wtheta' )
1798             dopr_index(i) = 18
1799             dopr_unit(i)  = TRIM ( heatflux_output_unit )
1800             hom(:,2,18,:) = SPREAD( zw, 2, statistic_regions+1 )
1801
1802          CASE ( 'wu' )
1803             dopr_index(i) = 19
1804             dopr_unit(i)  = TRIM ( momentumflux_output_unit )
1805             hom(:,2,19,:) = SPREAD( zw, 2, statistic_regions+1 )
1806             IF ( constant_flux_layer )  hom(nzb,2,19,:) = zu(1)
1807
1808          CASE ( 'wv' )
1809             dopr_index(i) = 20
1810             dopr_unit(i)  = TRIM ( momentumflux_output_unit )
1811             hom(:,2,20,:) = SPREAD( zw, 2, statistic_regions+1 )
1812             IF ( constant_flux_layer )  hom(nzb,2,20,:) = zu(1)
1813
1814          CASE ( 'w*theta*BC' )
1815             dopr_index(i) = 21
1816             dopr_unit(i)  = TRIM ( heatflux_output_unit )
1817             hom(:,2,21,:) = SPREAD( zw, 2, statistic_regions+1 )
1818
1819          CASE ( 'wthetaBC' )
1820             dopr_index(i) = 22
1821             dopr_unit(i)  = TRIM ( heatflux_output_unit )
1822             hom(:,2,22,:) = SPREAD( zw, 2, statistic_regions+1 )
1823
1824          CASE ( 'u*2' )
1825             dopr_index(i) = 30
1826             dopr_unit(i)  = 'm2/s2'
1827             hom(:,2,30,:) = SPREAD( zu, 2, statistic_regions+1 )
1828
1829          CASE ( 'v*2' )
1830             dopr_index(i) = 31
1831             dopr_unit(i)  = 'm2/s2'
1832             hom(:,2,31,:) = SPREAD( zu, 2, statistic_regions+1 )
1833
1834          CASE ( 'w*2' )
1835             dopr_index(i) = 32
1836             dopr_unit(i)  = 'm2/s2'
1837             hom(:,2,32,:) = SPREAD( zw, 2, statistic_regions+1 )
1838
1839          CASE ( 'theta*2' )
1840             dopr_index(i) = 33
1841             dopr_unit(i)  = 'K2'
1842             hom(:,2,33,:) = SPREAD( zu, 2, statistic_regions+1 )
1843
1844          CASE ( 'e*' )
1845             dopr_index(i) = 34
1846             dopr_unit(i)  = 'm2/s2'
1847             hom(:,2,34,:) = SPREAD( zu, 2, statistic_regions+1 )
1848
1849          CASE ( 'w*2theta*' )
1850             dopr_index(i) = 35
1851             dopr_unit(i)  = 'K m2/s2'
1852             hom(:,2,35,:) = SPREAD( zw, 2, statistic_regions+1 )
1853
1854          CASE ( 'w*theta*2' )
1855             dopr_index(i) = 36
1856             dopr_unit(i)  = 'K2 m/s'
1857             hom(:,2,36,:) = SPREAD( zw, 2, statistic_regions+1 )
1858
1859          CASE ( 'w*e*' )
1860             dopr_index(i) = 37
1861             dopr_unit(i)  = 'm3/s3'
1862             hom(:,2,37,:) = SPREAD( zw, 2, statistic_regions+1 )
1863
1864          CASE ( 'w*3' )
1865             dopr_index(i) = 38
1866             dopr_unit(i)  = 'm3/s3'
1867             hom(:,2,38,:) = SPREAD( zw, 2, statistic_regions+1 )
1868
1869          CASE ( 'Sw' )
1870             dopr_index(i) = 39
1871             dopr_unit(i)  = 'none'
1872             hom(:,2,39,:) = SPREAD( zw, 2, statistic_regions+1 )
1873
1874          CASE ( 'p' )
1875             dopr_index(i) = 40
1876             dopr_unit(i)  = 'Pa'
1877             hom(:,2,40,:) = SPREAD( zu, 2, statistic_regions+1 )
1878
1879          CASE ( 'q', '#q' )
1880             IF ( .NOT. humidity )  THEN
1881                message_string = 'data_output_pr = ' // TRIM( data_output_pr(i) ) //               &
1882                                 ' is not implemented for humidity = .FALSE.'
1883                CALL message( 'check_parameters', 'PA0092', 1, 2, 0, 6, 0 )
1884             ELSE
1885                dopr_index(i) = 41
1886                dopr_unit(i)  = 'kg/kg'
1887                hom(:,2,41,:) = SPREAD( zu, 2, statistic_regions+1 )
1888                IF ( data_output_pr(i)(1:1) == '#' )  THEN
1889                   dopr_initial_index(i) = 26
1890                   hom(:,2,26,:)         = SPREAD( zu, 2, statistic_regions+1 )
1891                   hom(nzb,2,26,:)       = 0.0_wp    ! because zu(nzb) is negative
1892                   data_output_pr(i)     = data_output_pr(i)(2:)
1893                ENDIF
1894             ENDIF
1895
1896          CASE ( 's', '#s' )
1897             IF ( .NOT. passive_scalar )  THEN
1898                message_string = 'data_output_pr = ' // TRIM( data_output_pr(i) ) //               &
1899                                 ' is not implemented for passive_scalar = .FALSE.'
1900                CALL message( 'check_parameters', 'PA0093', 1, 2, 0, 6, 0 )
1901             ELSE
1902                dopr_index(i) = 115
1903                dopr_unit(i)  = 'kg/m3'
1904                hom(:,2,115,:) = SPREAD( zu, 2, statistic_regions+1 )
1905                IF ( data_output_pr(i)(1:1) == '#' )  THEN
1906                   dopr_initial_index(i) = 121
1907                   hom(:,2,121,:)        = SPREAD( zu, 2, statistic_regions+1 )
1908                   hom(nzb,2,121,:)      = 0.0_wp    ! because zu(nzb) is negative
1909                   data_output_pr(i)     = data_output_pr(i)(2:)
1910                ENDIF
1911             ENDIF
1912
1913          CASE ( 'qv', '#qv' )
1914             IF ( .NOT. bulk_cloud_model ) THEN
1915                dopr_index(i) = 41
1916                dopr_unit(i)  = 'kg/kg'
1917                hom(:,2,41,:) = SPREAD( zu, 2, statistic_regions+1 )
1918                IF ( data_output_pr(i)(1:1) == '#' )  THEN
1919                   dopr_initial_index(i) = 26
1920                   hom(:,2,26,:)         = SPREAD( zu, 2, statistic_regions+1 )
1921                   hom(nzb,2,26,:)       = 0.0_wp    ! because zu(nzb) is negative
1922                   data_output_pr(i)     = data_output_pr(i)(2:)
1923                ENDIF
1924             ELSE
1925                dopr_index(i) = 42
1926                dopr_unit(i)  = 'kg/kg'
1927                hom(:,2,42,:) = SPREAD( zu, 2, statistic_regions+1 )
1928                IF ( data_output_pr(i)(1:1) == '#' )  THEN
1929                   dopr_initial_index(i) = 27
1930                   hom(:,2,27,:)         = SPREAD( zu, 2, statistic_regions+1 )
1931                   hom(nzb,2,27,:)       = 0.0_wp   ! because zu(nzb) is negative
1932                   data_output_pr(i)     = data_output_pr(i)(2:)
1933                ENDIF
1934             ENDIF
1935
1936          CASE ( 'thetal', '#thetal' )
1937             IF ( .NOT. bulk_cloud_model ) THEN
1938                message_string = 'data_output_pr = ' // TRIM( data_output_pr(i) ) //               &
1939                                 ' is not implemented for bulk_cloud_model = .FALSE.'
1940                CALL message( 'check_parameters', 'PA0094', 1, 2, 0, 6, 0 )
1941             ELSE
1942                dopr_index(i) = 4
1943                dopr_unit(i)  = 'K'
1944                hom(:,2,4,:)  = SPREAD( zu, 2, statistic_regions+1 )
1945                IF ( data_output_pr(i)(1:1) == '#' )  THEN
1946                   dopr_initial_index(i) = 7
1947                   hom(:,2,7,:)          = SPREAD( zu, 2, statistic_regions+1 )
1948                   hom(nzb,2,7,:)        = 0.0_wp    ! because zu(nzb) is negative
1949                   data_output_pr(i)     = data_output_pr(i)(2:)
1950                ENDIF
1951             ENDIF
1952
1953          CASE ( 'thetav', '#thetav' )
1954             dopr_index(i) = 44
1955             dopr_unit(i)  = 'K'
1956             hom(:,2,44,:) = SPREAD( zu, 2, statistic_regions+1 )
1957             IF ( data_output_pr(i)(1:1) == '#' )  THEN
1958                dopr_initial_index(i) = 29
1959                hom(:,2,29,:)         = SPREAD( zu, 2, statistic_regions+1 )
1960                hom(nzb,2,29,:)       = 0.0_wp    ! because zu(nzb) is negative
1961                data_output_pr(i)     = data_output_pr(i)(2:)
1962             ENDIF
1963
1964          CASE ( 'w"thetav"' )
1965             dopr_index(i) = 45
1966             dopr_unit(i)  = TRIM ( heatflux_output_unit )
1967             hom(:,2,45,:) = SPREAD( zw, 2, statistic_regions+1 )
1968
1969          CASE ( 'w*thetav*' )
1970             dopr_index(i) = 46
1971             dopr_unit(i)  = TRIM ( heatflux_output_unit )
1972             hom(:,2,46,:) = SPREAD( zw, 2, statistic_regions+1 )
1973
1974          CASE ( 'wthetav' )
1975             dopr_index(i) = 47
1976             dopr_unit(i)  = TRIM ( heatflux_output_unit )
1977             hom(:,2,47,:) = SPREAD( zw, 2, statistic_regions+1 )
1978
1979          CASE ( 'w"q"' )
1980             IF ( .NOT. humidity )  THEN
1981                message_string = 'data_output_pr = ' // TRIM( data_output_pr(i) ) //               &
1982                                 ' is not implemented for humidity = .FALSE.'
1983                CALL message( 'check_parameters', 'PA0092', 1, 2, 0, 6, 0 )
1984             ELSE
1985                dopr_index(i) = 48
1986                dopr_unit(i)  = TRIM ( waterflux_output_unit )
1987                hom(:,2,48,:) = SPREAD( zw, 2, statistic_regions+1 )
1988             ENDIF
1989
1990          CASE ( 'w*q*' )
1991             IF ( .NOT. humidity )  THEN
1992                message_string = 'data_output_pr = ' // TRIM( data_output_pr(i) ) //               &
1993                                 ' is not implemented for humidity = .FALSE.'
1994                CALL message( 'check_parameters', 'PA0092', 1, 2, 0, 6, 0 )
1995             ELSE
1996                dopr_index(i) = 49
1997                dopr_unit(i)  = TRIM ( waterflux_output_unit )
1998                hom(:,2,49,:) = SPREAD( zw, 2, statistic_regions+1 )
1999             ENDIF
2000
2001          CASE ( 'wq' )
2002             IF ( .NOT. humidity )  THEN
2003                message_string = 'data_output_pr = ' // TRIM( data_output_pr(i) ) //               &
2004                                 ' is not implemented for humidity = .FALSE.'
2005                CALL message( 'check_parameters', 'PA0092', 1, 2, 0, 6, 0 )
2006             ELSE
2007                dopr_index(i) = 50
2008                dopr_unit(i)  = TRIM ( waterflux_output_unit )
2009                hom(:,2,50,:) = SPREAD( zw, 2, statistic_regions+1 )
2010             ENDIF
2011
2012          CASE ( 'w"s"' )
2013             IF ( .NOT. passive_scalar )  THEN
2014                message_string = 'data_output_pr = ' // TRIM( data_output_pr(i) ) //               &
2015                                 ' is not implemented for passive_scalar = .FALSE.'
2016                CALL message( 'check_parameters', 'PA0093', 1, 2, 0, 6, 0 )
2017             ELSE
2018                dopr_index(i) = 117
2019                dopr_unit(i)  = 'kg/m3 m/s'
2020                hom(:,2,117,:) = SPREAD( zw, 2, statistic_regions+1 )
2021             ENDIF
2022
2023          CASE ( 'w*s*' )
2024             IF ( .NOT. passive_scalar )  THEN
2025                message_string = 'data_output_pr = ' // TRIM( data_output_pr(i) ) //               &
2026                                 ' is not implemented for passive_scalar = .FALSE.'
2027                CALL message( 'check_parameters', 'PA0093', 1, 2, 0, 6, 0 )
2028             ELSE
2029                dopr_index(i) = 114
2030                dopr_unit(i)  = 'kg/m3 m/s'
2031                hom(:,2,114,:) = SPREAD( zw, 2, statistic_regions+1 )
2032             ENDIF
2033
2034          CASE ( 'ws' )
2035             IF ( .NOT. passive_scalar )  THEN
2036                message_string = 'data_output_pr = ' // TRIM( data_output_pr(i) ) //               &
2037                                 ' is not implemented for passive_scalar = .FALSE.'
2038                CALL message( 'check_parameters', 'PA0093', 1, 2, 0, 6, 0 )
2039             ELSE
2040                dopr_index(i) = 118
2041                dopr_unit(i)  = 'kg/m3 m/s'
2042                hom(:,2,118,:) = SPREAD( zw, 2, statistic_regions+1 )
2043             ENDIF
2044
2045          CASE ( 'w"qv"' )
2046             IF ( humidity  .AND.  .NOT. bulk_cloud_model )  THEN
2047                dopr_index(i) = 48
2048                dopr_unit(i)  = TRIM ( waterflux_output_unit )
2049                hom(:,2,48,:) = SPREAD( zw, 2, statistic_regions+1 )
2050             ELSEIF ( humidity  .AND.  bulk_cloud_model )  THEN
2051                dopr_index(i) = 51
2052                dopr_unit(i)  = TRIM ( waterflux_output_unit )
2053                hom(:,2,51,:) = SPREAD( zw, 2, statistic_regions+1 )
2054             ELSE
2055                message_string = 'data_output_pr = ' // TRIM( data_output_pr(i) ) //               &
2056                                 ' is not implemented for bulk_cloud_model = .FALSE. ' //          &
2057                                 'and humidity = .FALSE.'
2058                CALL message( 'check_parameters', 'PA0095', 1, 2, 0, 6, 0 )
2059             ENDIF
2060
2061          CASE ( 'w*qv*' )
2062             IF ( humidity  .AND.  .NOT. bulk_cloud_model )  THEN
2063                dopr_index(i) = 49
2064                dopr_unit(i)  = TRIM ( waterflux_output_unit )
2065                hom(:,2,49,:) = SPREAD( zw, 2, statistic_regions+1 )
2066             ELSEIF( humidity  .AND.  bulk_cloud_model )  THEN
2067                dopr_index(i) = 52
2068                dopr_unit(i)  = TRIM ( waterflux_output_unit )
2069                hom(:,2,52,:) = SPREAD( zw, 2, statistic_regions+1 )
2070             ELSE
2071                message_string = 'data_output_pr = ' // TRIM( data_output_pr(i) ) //               &
2072                                 ' is not implemented for bulk_cloud_model = .FALSE. ' //          &
2073                                 'and humidity = .FALSE.'
2074                CALL message( 'check_parameters', 'PA0095', 1, 2, 0, 6, 0 )
2075             ENDIF
2076
2077          CASE ( 'wqv' )
2078             IF ( humidity  .AND.  .NOT. bulk_cloud_model )  THEN
2079                dopr_index(i) = 50
2080                dopr_unit(i)  = TRIM ( waterflux_output_unit )
2081                hom(:,2,50,:) = SPREAD( zw, 2, statistic_regions+1 )
2082             ELSEIF ( humidity  .AND.  bulk_cloud_model )  THEN
2083                dopr_index(i) = 53
2084                dopr_unit(i)  = TRIM ( waterflux_output_unit )
2085                hom(:,2,53,:) = SPREAD( zw, 2, statistic_regions+1 )
2086             ELSE
2087                message_string = 'data_output_pr = ' // TRIM( data_output_pr(i) ) //               &
2088                                 ' is not implemented for bulk_cloud_model = .FALSE. ' //          &
2089                                 'and humidity = .FALSE.'
2090                CALL message( 'check_parameters', 'PA0095', 1, 2, 0, 6, 0 )
2091             ENDIF
2092
2093          CASE ( 'ql' )
2094             IF ( .NOT. bulk_cloud_model  .AND.  .NOT. cloud_droplets )  THEN
2095                message_string = 'data_output_pr = ' // TRIM( data_output_pr(i) ) //               &
2096                                 ' is not implemented for bulk_cloud_model = .FALSE. ' //          &
2097                                 'and cloud_droplets = .FALSE.'
2098                CALL message( 'check_parameters', 'PA0096', 1, 2, 0, 6, 0 )
2099             ELSE
2100                dopr_index(i) = 54
2101                dopr_unit(i)  = 'kg/kg'
2102                hom(:,2,54,:)  = SPREAD( zu, 2, statistic_regions+1 )
2103             ENDIF
2104
2105          CASE ( 'w*u*u*:dz' )
2106             dopr_index(i) = 55
2107             dopr_unit(i)  = 'm2/s3'
2108             hom(:,2,55,:) = SPREAD( zu, 2, statistic_regions+1 )
2109
2110          CASE ( 'w*p*:dz' )
2111             dopr_index(i) = 56
2112             dopr_unit(i)  = 'm2/s3'
2113             hom(:,2,56,:) = SPREAD( zw, 2, statistic_regions+1 )
2114
2115          CASE ( 'w"e:dz' )
2116             dopr_index(i) = 57
2117             dopr_unit(i)  = 'm2/s3'
2118             hom(:,2,57,:) = SPREAD( zu, 2, statistic_regions+1 )
2119
2120          CASE ( 'u"theta"' )
2121             dopr_index(i) = 58
2122             dopr_unit(i)  = TRIM ( heatflux_output_unit )
2123             hom(:,2,58,:) = SPREAD( zu, 2, statistic_regions+1 )
2124
2125          CASE ( 'u*theta*' )
2126             dopr_index(i) = 59
2127             dopr_unit(i)  = TRIM ( heatflux_output_unit )
2128             hom(:,2,59,:) = SPREAD( zu, 2, statistic_regions+1 )
2129
2130          CASE ( 'utheta_t' )
2131             dopr_index(i) = 60
2132             dopr_unit(i)  = TRIM ( heatflux_output_unit )
2133             hom(:,2,60,:) = SPREAD( zu, 2, statistic_regions+1 )
2134
2135          CASE ( 'v"theta"' )
2136             dopr_index(i) = 61
2137             dopr_unit(i)  = TRIM ( heatflux_output_unit )
2138             hom(:,2,61,:) = SPREAD( zu, 2, statistic_regions+1 )
2139
2140          CASE ( 'v*theta*' )
2141             dopr_index(i) = 62
2142             dopr_unit(i)  = TRIM ( heatflux_output_unit )
2143             hom(:,2,62,:) = SPREAD( zu, 2, statistic_regions+1 )
2144
2145          CASE ( 'vtheta_t' )
2146             dopr_index(i) = 63
2147             dopr_unit(i)  = TRIM ( heatflux_output_unit )
2148             hom(:,2,63,:) = SPREAD( zu, 2, statistic_regions+1 )
2149
2150          CASE ( 'w*p*' )
2151             dopr_index(i) = 68
2152             dopr_unit(i)  = 'm3/s3'
2153             hom(:,2,68,:) = SPREAD( zu, 2, statistic_regions+1 )
2154
2155          CASE ( 'w"e' )
2156             dopr_index(i) = 69
2157             dopr_unit(i)  = 'm3/s3'
2158             hom(:,2,69,:) = SPREAD( zu, 2, statistic_regions+1 )
2159
2160          CASE ( 'q*2' )
2161             IF (  .NOT.  humidity )  THEN
2162                message_string = 'data_output_pr = ' // TRIM( data_output_pr(i) ) //               &
2163                                 ' is not implemented for humidity = .FALSE.'
2164                CALL message( 'check_parameters', 'PA0092', 1, 2, 0, 6, 0 )
2165             ELSE
2166                dopr_index(i) = 70
2167                dopr_unit(i)  = 'kg2/kg2'
2168                hom(:,2,70,:) = SPREAD( zu, 2, statistic_regions+1 )
2169             ENDIF
2170
2171          CASE ( 'hyp' )
2172             dopr_index(i) = 72
2173             dopr_unit(i)  = 'hPa'
2174             hom(:,2,72,:) = SPREAD( zu, 2, statistic_regions+1 )
2175
2176          CASE ( 'rho' )
2177             dopr_index(i)  = 119
2178             dopr_unit(i)   = 'kg/m3'
2179             hom(:,2,119,:) = SPREAD( zu, 2, statistic_regions+1 )
2180
2181          CASE ( 'rho_zw' )
2182             dopr_index(i)  = 120
2183             dopr_unit(i)   = 'kg/m3'
2184             hom(:,2,120,:) = SPREAD( zw, 2, statistic_regions+1 )
2185
2186          CASE ( 'ug' )
2187             dopr_index(i) = 78
2188             dopr_unit(i)  = 'm/s'
2189             hom(:,2,78,:) = SPREAD( zu, 2, statistic_regions+1 )
2190
2191          CASE ( 'vg' )
2192             dopr_index(i) = 79
2193             dopr_unit(i)  = 'm/s'
2194             hom(:,2,79,:) = SPREAD( zu, 2, statistic_regions+1 )
2195
2196          CASE ( 'w_subs' )
2197             IF (  .NOT.  large_scale_subsidence )  THEN
2198                message_string = 'data_output_pr = ' // TRIM( data_output_pr(i) ) //               &
2199                                 ' is not implemented for large_scale_subsidence = .FALSE.'
2200                CALL message( 'check_parameters', 'PA0382', 1, 2, 0, 6, 0 )
2201             ELSE
2202                dopr_index(i) = 80
2203                dopr_unit(i)  = 'm/s'
2204                hom(:,2,80,:) = SPREAD( zu, 2, statistic_regions+1 )
2205             ENDIF
2206
2207          CASE ( 's*2' )
2208             IF (  .NOT.  passive_scalar )  THEN
2209                message_string = 'data_output_pr = ' // TRIM( data_output_pr(i) ) //               &
2210                                 ' is not implemented for passive_scalar = .FALSE.'
2211                CALL message( 'check_parameters', 'PA0185', 1, 2, 0, 6, 0 )
2212             ELSE
2213                dopr_index(i) = 116
2214                dopr_unit(i)  = 'kg2/m6'
2215                hom(:,2,116,:) = SPREAD( zu, 2, statistic_regions+1 )
2216             ENDIF
2217
2218           CASE ( 'eta' )
2219              dopr_index(i) = 121
2220              dopr_unit(i)  = 'mm'
2221              hom(:,2,121,:) = SPREAD( zu, 2, statistic_regions+1 )
2222
2223              kolmogorov_length_scale = .TRUE.
2224
2225          CASE DEFAULT
2226             unit = 'illegal'
2227!
2228!--          Check for other modules
2229             CALL module_interface_check_data_output_pr( data_output_pr(i), i, unit, dopr_unit(i) )
2230
2231!
2232!--          No valid quantity found
2233             IF ( unit == 'illegal' )  THEN
2234                IF ( data_output_pr_user(1) /= ' ' )  THEN
2235                   message_string = 'illegal value for data_output_pr or ' //                      &
2236                                    'data_output_pr_user = "' // TRIM( data_output_pr(i) ) // '"'
2237                   CALL message( 'check_parameters', 'PA0097', 1, 2, 0, 6, 0 )
2238                ELSE
2239                   message_string = 'illegal value for data_output_pr = "' //                      &
2240                                    TRIM( data_output_pr(i) ) // '"'
2241                   CALL message( 'check_parameters', 'PA0098', 1, 2, 0, 6, 0 )
2242                ENDIF
2243             ENDIF
2244
2245       END SELECT
2246
2247    ENDDO
2248
2249
2250!
2251!-- Append user-defined data output variables to the standard data output
2252    IF ( data_output_user(1) /= ' ' )  THEN
2253       i = 1
2254       DO  WHILE ( data_output(i) /= ' '  .AND.  i <= 500 )
2255          i = i + 1
2256       ENDDO
2257       j = 1
2258       DO  WHILE ( data_output_user(j) /= ' '  .AND.  j <= 500 )
2259          IF ( i > 500 )  THEN
2260             message_string = 'number of output quantitities given by data' //                     &
2261                              '_output and data_output_user exceeds the limit of 500'
2262             CALL message( 'check_parameters', 'PA0102', 1, 2, 0, 6, 0 )
2263          ENDIF
2264          data_output(i) = data_output_user(j)
2265          i = i + 1
2266          j = j + 1
2267       ENDDO
2268    ENDIF
2269!
2270!-- Check data-output variable list for any duplicates and remove them
2271    ALLOCATE( data_output_filtered(1:UBOUND( data_output, DIM=1 )) )
2272    CALL filter_duplicate_strings( varnamelength, data_output, data_output_filtered )
2273    data_output = data_output_filtered
2274    DEALLOCATE( data_output_filtered )
2275!
2276!-- Check and set steering parameters for 2d/3d data output and averaging
2277    i   = 1
2278    DO  WHILE ( data_output(i) /= ' '  .AND.  i <= 500 )
2279!
2280!--    Check for data averaging
2281       ilen = LEN_TRIM( data_output(i) )
2282       j = 0                                                 ! no data averaging
2283       IF ( ilen > 3 )  THEN
2284          IF ( data_output(i)(ilen-2:ilen) == '_av' )  THEN
2285             j = 1                                           ! data averaging
2286             data_output(i) = data_output(i)(1:ilen-3)
2287          ENDIF
2288       ENDIF
2289!
2290!--    Check for cross section or volume data
2291       ilen = LEN_TRIM( data_output(i) )
2292       k = 0                                                   ! 3d data
2293       var = data_output(i)(1:ilen)
2294       IF ( ilen > 3 )  THEN
2295          IF ( data_output(i)(ilen-2:ilen) == '_xy'  .OR.  data_output(i)(ilen-2:ilen) == '_xz'    &
2296               .OR.  data_output(i)(ilen-2:ilen) == '_yz' )  THEN
2297             k = 1                                             ! 2d data
2298             var = data_output(i)(1:ilen-3)
2299          ENDIF
2300       ENDIF
2301
2302!
2303!--    Check for allowed value and set units
2304       SELECT CASE ( TRIM( var ) )
2305
2306          CASE ( 'e' )
2307             IF ( constant_diffusion )  THEN
2308                message_string = 'output of "' // TRIM( var ) // '" requires ' //                  &
2309                                 'constant_diffusion = .FALSE.'
2310                CALL message( 'check_parameters', 'PA0103', 1, 2, 0, 6, 0 )
2311             ENDIF
2312             unit = 'm2/s2'
2313
2314          CASE ( 'thetal' )
2315             IF ( .NOT. bulk_cloud_model )  THEN
2316                message_string = 'output of "' // TRIM( var ) // '" requires ' //                  &
2317                                 'bulk_cloud_model = .TRUE.'
2318                CALL message( 'check_parameters', 'PA0108', 1, 2, 0, 6, 0 )
2319             ENDIF
2320             unit = 'K'
2321
2322          CASE ( 'pc', 'pr' )
2323             IF ( .NOT. particle_advection )  THEN
2324                message_string = 'output of "' // TRIM( var ) // '" requires ' //                  &
2325                                 'a "particle_parameters"-NAMELIST in the parameter file (PARIN)'
2326                CALL message( 'check_parameters', 'PA0104', 1, 2, 0, 6, 0 )
2327             ENDIF
2328             IF ( TRIM( var ) == 'pc' )  unit = 'number'
2329             IF ( TRIM( var ) == 'pr' )  unit = 'm'
2330
2331          CASE ( 'q', 'thetav' )
2332             IF ( .NOT. humidity )  THEN
2333                message_string = 'output of "' // TRIM( var ) // '" requires humidity = .TRUE.'
2334                CALL message( 'check_parameters', 'PA0105', 1, 2, 0, 6, 0 )
2335             ENDIF
2336             IF ( TRIM( var ) == 'q'   )  unit = 'kg/kg'
2337             IF ( TRIM( var ) == 'thetav' )  unit = 'K'
2338
2339          CASE ( 'ql' )
2340             IF ( .NOT.  ( bulk_cloud_model  .OR.  cloud_droplets ) )  THEN
2341                message_string = 'output of "' // TRIM( var ) // '" requires ' //                  &
2342                                 'bulk_cloud_model = .TRUE. or cloud_droplets = .TRUE.'
2343                CALL message( 'check_parameters', 'PA0106', 1, 2, 0, 6, 0 )
2344             ENDIF
2345             unit = 'kg/kg'
2346
2347          CASE ( 'ql_c', 'ql_v', 'ql_vp' )
2348             IF ( .NOT. cloud_droplets )  THEN
2349                message_string = 'output of "' // TRIM( var ) // '" requires ' //                  &
2350                                 'cloud_droplets = .TRUE.'
2351                CALL message( 'check_parameters', 'PA0107', 1, 2, 0, 6, 0 )
2352             ENDIF
2353             IF ( TRIM( var ) == 'ql_c'  )  unit = 'kg/kg'
2354             IF ( TRIM( var ) == 'ql_v'  )  unit = 'm3'
2355             IF ( TRIM( var ) == 'ql_vp' )  unit = 'none'
2356
2357          CASE ( 'qv' )
2358             IF ( .NOT. bulk_cloud_model )  THEN
2359                message_string = 'output of "' // TRIM( var ) // '" requires ' //                  &
2360                                 'bulk_cloud_model = .TRUE.'
2361                CALL message( 'check_parameters', 'PA0108', 1, 2, 0, 6, 0 )
2362             ENDIF
2363             unit = 'kg/kg'
2364
2365          CASE ( 's' )
2366             IF ( .NOT. passive_scalar )  THEN
2367                message_string = 'output of "' // TRIM( var ) // '" requires ' //                  &
2368                                 'passive_scalar = .TRUE.'
2369                CALL message( 'check_parameters', 'PA0110', 1, 2, 0, 6, 0 )
2370             ENDIF
2371             unit = 'kg/m3'
2372
2373          CASE ( 'p', 'theta', 'u', 'v', 'w' )
2374             IF ( TRIM( var ) == 'p'  )  unit = 'Pa'
2375             IF ( TRIM( var ) == 'theta' )  unit = 'K'
2376             IF ( TRIM( var ) == 'u'  )  unit = 'm/s'
2377             IF ( TRIM( var ) == 'v'  )  unit = 'm/s'
2378             IF ( TRIM( var ) == 'w'  )  unit = 'm/s'
2379             CONTINUE
2380
2381          CASE ( 'ghf*', 'lwp*', 'ol*', 'qsurf*', 'qsws*', 'r_a*', 'shf*', 'ssurf*', 'ssws*', 't*',&
2382                 'tsurf*', 'us*', 'z0*', 'z0h*', 'z0q*' )
2383             IF ( k == 0  .OR.  data_output(i)(ilen-2:ilen) /= '_xy' )  THEN
2384                message_string = 'illegal value for data_output: "' // TRIM( var ) //              &
2385                                 '" & only 2d-horizontal cross sections are allowed for this value'
2386                CALL message( 'check_parameters', 'PA0111', 1, 2, 0, 6, 0 )
2387             ENDIF
2388
2389             IF ( TRIM( var ) == 'lwp*'  .AND.  .NOT. bulk_cloud_model )  THEN
2390                message_string = 'output of "' // TRIM( var ) // '" requires ' //                  &
2391                                 'bulk_cloud_model = .TRUE.'
2392                CALL message( 'check_parameters', 'PA0108', 1, 2, 0, 6, 0 )
2393             ENDIF
2394             IF ( TRIM( var ) == 'qsws*'  .AND.  .NOT.  humidity )  THEN
2395                message_string = 'output of "' // TRIM( var ) // '" requires humidity = .TRUE.'
2396                CALL message( 'check_parameters', 'PA0322', 1, 2, 0, 6, 0 )
2397             ENDIF
2398
2399             IF ( TRIM( var ) == 'ghf*'  .AND.  .NOT.  land_surface )  THEN
2400                message_string = 'output of "' // TRIM( var ) // '" requires land_surface = .TRUE.'
2401                CALL message( 'check_parameters', 'PA0404', 1, 2, 0, 6, 0 )
2402             ENDIF
2403
2404             IF ( (  TRIM( var ) == 'r_a*' .OR. TRIM( var ) == 'ghf*' )  .AND.  .NOT. land_surface &
2405                   .AND.  .NOT. urban_surface )  THEN
2406                message_string = 'output of "' // TRIM( var ) // '" requires ' //                  &
2407                                 'land_surface = .TRUE. or ' // 'urban_surface = .TRUE.'
2408                CALL message( 'check_parameters', 'PA0404', 1, 2, 0, 6, 0 )
2409             ENDIF
2410
2411             IF ( TRIM( var ) == 'ssws*'  .AND.  .NOT. passive_scalar )  THEN
2412                message_string = 'output of "' // TRIM( var ) // '" requires ' //                  &
2413                                 'passive_scalar = .TRUE.'
2414                CALL message( 'check_parameters', 'PA0361', 1, 2, 0, 6, 0 )
2415             ENDIF
2416
2417             IF ( TRIM( var ) == 'ghf*'   )  unit = 'W/m2'
2418             IF ( TRIM( var ) == 'lwp*'   )  unit = 'kg/m2'
2419             IF ( TRIM( var ) == 'ol*'    )  unit = 'm'
2420             IF ( TRIM( var ) == 'qsurf*' )  unit = 'kg/kg'
2421             IF ( TRIM( var ) == 'qsws*'  )  unit = 'kgm/kgs'
2422             IF ( TRIM( var ) == 'r_a*'   )  unit = 's/m'
2423             IF ( TRIM( var ) == 'shf*'   )  unit = 'K*m/s'
2424             IF ( TRIM( var ) == 'ssurf*' )  unit = 'kg/kg'
2425             IF ( TRIM( var ) == 'ssws*'  )  unit = 'kg/m2*s'
2426             IF ( TRIM( var ) == 't*'     )  unit = 'K'
2427             IF ( TRIM( var ) == 'tsurf*' )  unit = 'K'
2428             IF ( TRIM( var ) == 'us*'    )  unit = 'm/s'
2429             IF ( TRIM( var ) == 'z0*'    )  unit = 'm'
2430             IF ( TRIM( var ) == 'z0h*'   )  unit = 'm'
2431!
2432!--          Output of surface latent and sensible heat flux will be in W/m2 in case of natural- and
2433!--          urban-type surfaces, even if flux_output_mode is set to kinematic units.
2434             IF ( land_surface  .OR.  urban_surface )  THEN
2435                IF ( TRIM( var ) == 'shf*'   )  unit = 'W/m2'
2436                IF ( TRIM( var ) == 'qsws*'  )  unit = 'W/m2'
2437             ENDIF
2438
2439          CASE DEFAULT
2440!
2441!--          Check for other modules
2442             CALL module_interface_check_data_output( var, unit, i, j, ilen, k )
2443
2444             IF ( unit == 'illegal' )  THEN
2445                IF ( data_output_user(1) /= ' ' )  THEN
2446                   message_string = 'illegal value for data_output or ' //                         &
2447                                    'data_output_user = "' // TRIM( data_output(i) ) // '"'
2448                   CALL message( 'check_parameters', 'PA0114', 1, 2, 0, 6, 0 )
2449                ELSE
2450                   message_string = 'illegal value for data_output = "' //                         &
2451                                    TRIM( data_output(i) ) // '"'
2452                   CALL message( 'check_parameters', 'PA0115', 1, 2, 0, 6, 0 )
2453                ENDIF
2454             ENDIF
2455
2456       END SELECT
2457!
2458!--    Set the internal steering parameters appropriately
2459       IF ( k == 0 )  THEN
2460          do3d_no(j)              = do3d_no(j) + 1
2461          do3d(j,do3d_no(j))      = data_output(i)
2462          do3d_unit(j,do3d_no(j)) = unit
2463       ELSE
2464          do2d_no(j)              = do2d_no(j) + 1
2465          do2d(j,do2d_no(j))      = data_output(i)
2466          do2d_unit(j,do2d_no(j)) = unit
2467          IF ( data_output(i)(ilen-2:ilen) == '_xy' )  THEN
2468             data_output_xy(j) = .TRUE.
2469          ENDIF
2470          IF ( data_output(i)(ilen-2:ilen) == '_xz' )  THEN
2471             data_output_xz(j) = .TRUE.
2472          ENDIF
2473          IF ( data_output(i)(ilen-2:ilen) == '_yz' )  THEN
2474             data_output_yz(j) = .TRUE.
2475          ENDIF
2476       ENDIF
2477
2478       IF ( j == 1 )  THEN
2479!
2480!--       Check, if variable is already subject to averaging
2481          found = .FALSE.
2482          DO  k = 1, doav_n
2483             IF ( TRIM( doav(k) ) == TRIM( var ) )  found = .TRUE.
2484          ENDDO
2485
2486          IF ( .NOT. found )  THEN
2487             doav_n = doav_n + 1
2488             doav(doav_n) = var
2489          ENDIF
2490       ENDIF
2491
2492       i = i + 1
2493    ENDDO
2494
2495!
2496!-- Averaged 2d or 3d output requires that an averaging interval has been set
2497    IF ( doav_n > 0  .AND.  averaging_interval == 0.0_wp )  THEN
2498       WRITE( message_string, * )  'output of averaged quantity "', TRIM( doav(1) ),               &
2499                                   '_av" requires to set a ', 'non-zero averaging interval'
2500       CALL message( 'check_parameters', 'PA0323', 1, 2, 0, 6, 0 )
2501    ENDIF
2502
2503!
2504!-- Check sectional planes and store them in one shared array
2505    IF ( ANY( section_xy > nz + 1 ) )  THEN
2506       WRITE( message_string, * )  'section_xy must be <= nz + 1 = ', nz + 1
2507       CALL message( 'check_parameters', 'PA0319', 1, 2, 0, 6, 0 )
2508    ENDIF
2509    IF ( ANY( section_xz > ny + 1 ) )  THEN
2510       WRITE( message_string, * )  'section_xz must be <= ny + 1 = ', ny + 1
2511       CALL message( 'check_parameters', 'PA0320', 1, 2, 0, 6, 0 )
2512    ENDIF
2513    IF ( ANY( section_yz > nx + 1 ) )  THEN
2514       WRITE( message_string, * )  'section_yz must be <= nx + 1 = ', nx + 1
2515       CALL message( 'check_parameters', 'PA0321', 1, 2, 0, 6, 0 )
2516    ENDIF
2517    section(:,1) = section_xy
2518    section(:,2) = section_xz
2519    section(:,3) = section_yz
2520
2521    IF ( ANY( data_output_xy )  .AND.  .NOT. ANY( section(:,1) /= -9999 ) )  THEN
2522       WRITE( message_string, * )  'section_xy not defined for requested xy-cross section ' //     &
2523                                   'output.&At least one cross section must be given.'
2524       CALL message( 'check_parameters', 'PA0681', 1, 2, 0, 6, 0 )
2525    ENDIF
2526    IF ( ANY( data_output_xz )  .AND.  .NOT. ANY( section(:,2) /= -9999 ) )  THEN
2527       WRITE( message_string, * )  'section_xz not defined for requested xz-cross section ' //     &
2528                                   'output.&At least one cross section must be given.'
2529       CALL message( 'check_parameters', 'PA0681', 1, 2, 0, 6, 0 )
2530    ENDIF
2531    IF ( ANY( data_output_yz )  .AND.  .NOT. ANY( section(:,3) /= -9999 ) )  THEN
2532       WRITE( message_string, * )  'section_yz not defined for requested yz-cross section ' //     &
2533                                   'output.&At least one cross section must be given.'
2534       CALL message( 'check_parameters', 'PA0681', 1, 2, 0, 6, 0 )
2535    ENDIF
2536!
2537!-- Upper plot limit for 3D arrays
2538    IF ( nz_do3d == -9999 )  nz_do3d = nzt + 1
2539
2540!
2541!-- Set output format string (used in header)
2542    SELECT CASE ( netcdf_data_format )
2543       CASE ( 1 )
2544          netcdf_data_format_string = 'netCDF classic'
2545       CASE ( 2 )
2546          netcdf_data_format_string = 'netCDF 64bit offset'
2547       CASE ( 3 )
2548          netcdf_data_format_string = 'netCDF4/HDF5'
2549       CASE ( 4 )
2550          netcdf_data_format_string = 'netCDF4/HDF5 classic'
2551       CASE ( 5 )
2552          netcdf_data_format_string = 'parallel netCDF4/HDF5'
2553       CASE ( 6 )
2554          netcdf_data_format_string = 'parallel netCDF4/HDF5 classic'
2555
2556    END SELECT
2557
2558!
2559!-- Check mask conditions
2560    DO mid = 1, max_masks
2561       IF ( data_output_masks(mid,1) /= ' '  .OR.  data_output_masks_user(mid,1) /= ' ' )  THEN
2562          masks = masks + 1
2563       ENDIF
2564    ENDDO
2565
2566    IF ( masks < 0  .OR.  masks > max_masks )  THEN
2567       WRITE( message_string, * )  'illegal value: masks must be >= 0 and ', '<= ', max_masks,     &
2568              ' (=max_masks)'
2569       CALL message( 'check_parameters', 'PA0325', 1, 2, 0, 6, 0 )
2570    ENDIF
2571    IF ( masks > 0 )  THEN
2572       mask_scale(1) = mask_scale_x
2573       mask_scale(2) = mask_scale_y
2574       mask_scale(3) = mask_scale_z
2575       IF ( ANY( mask_scale <= 0.0_wp ) )  THEN
2576          WRITE( message_string, * )  'illegal value: mask_scale_x, mask_scale_y and mask_scale_z',&
2577                 'must be > 0.0'
2578          CALL message( 'check_parameters', 'PA0326', 1, 2, 0, 6, 0 )
2579       ENDIF
2580!
2581!--    Generate masks for masked data output.
2582!--    Parallel netcdf output is not tested so far for masked data, hence netcdf_data_format is
2583!--    switched back to non-parallel output.
2584       netcdf_data_format_save = netcdf_data_format
2585       IF ( netcdf_data_format > 4 )  THEN
2586          IF ( netcdf_data_format == 5 ) netcdf_data_format = 3
2587          IF ( netcdf_data_format == 6 ) netcdf_data_format = 4
2588          message_string = 'netCDF file formats '// '5 (parallel netCDF 4) and 6 (parallel ' //    &
2589                           'netCDF 4 Classic model) & are currently not supported (not yet ' //    &
2590                           'tested) for masked data. &Using respective non-parallel' //            &
2591                           ' output for masked data.'
2592          CALL message( 'check_parameters', 'PA0383', 0, 0, 0, 6, 0 )
2593       ENDIF
2594       CALL init_masks
2595       netcdf_data_format = netcdf_data_format_save
2596    ENDIF
2597
2598!
2599!-- Check the NetCDF data format
2600    IF ( netcdf_data_format > 2 )  THEN
2601#if defined( __netcdf4 )
2602       CONTINUE
2603#else
2604       message_string = 'netCDF: netCDF4 format requested but no ' //                              &
2605                        'cpp-directive __netcdf4 given & switch back to 64-bit offset format'
2606       CALL message( 'check_parameters', 'PA0171', 0, 1, 0, 6, 0 )
2607       netcdf_data_format = 2
2608#endif
2609    ENDIF
2610    IF ( netcdf_data_format > 4 )  THEN
2611#if defined( __netcdf4 ) && defined( __netcdf4_parallel )
2612       CONTINUE
2613#else
2614       message_string = 'netCDF: netCDF4 parallel output requested but no ' //                     &
2615                        'cpp-directive __netcdf4_parallel given & switch ' //                      &
2616                        'back to netCDF4 non-parallel output'
2617       CALL message( 'check_parameters', 'PA0099', 0, 1, 0, 6, 0 )
2618       netcdf_data_format = netcdf_data_format - 2
2619#endif
2620    ENDIF
2621
2622!
2623!-- Calculate fixed number of output time levels for parallel netcdf output.
2624!-- The time dimension has to be defined as limited for parallel output, because otherwise the I/O
2625!-- performance drops significantly.
2626    IF ( netcdf_data_format > 4 )  THEN
2627
2628!
2629!--    Check if any of the follwoing data output interval is 0.0s, which is not allowed for parallel
2630!--    output.
2631       CALL check_dt_do( dt_do3d,           'dt_do3d'           )
2632       CALL check_dt_do( dt_do2d_xy,        'dt_do2d_xy'        )
2633       CALL check_dt_do( dt_do2d_xz,        'dt_do2d_xz'        )
2634       CALL check_dt_do( dt_do2d_yz,        'dt_do2d_yz'        )
2635       CALL check_dt_do( dt_data_output_av, 'dt_data_output_av' )
2636
2637!--    Set needed time levels (ntdim) to saved time levels + to be saved time levels.
2638       ntdim_3d(0) = do3d_time_count(0) + CEILING(                                                 &
2639                     ( end_time - MAX(                                                             &
2640                         MERGE( skip_time_do3d, skip_time_do3d + spinup_time,                      &
2641                                data_output_during_spinup ),                                       &
2642                         simulated_time_at_begin )                                                 &
2643                     ) / dt_do3d )
2644       IF ( do3d_at_begin ) ntdim_3d(0) = ntdim_3d(0) + 1
2645
2646       ntdim_3d(1) = do3d_time_count(1) + CEILING(                                                 &
2647                     ( end_time - MAX(                                                             &
2648                         MERGE( skip_time_data_output_av, skip_time_data_output_av + spinup_time,  &
2649                                data_output_during_spinup ),                                       &
2650                         simulated_time_at_begin )                                                 &
2651                     ) / dt_data_output_av )
2652
2653       ntdim_2d_xy(0) = do2d_xy_time_count(0) + CEILING(                                           &
2654                        ( end_time - MAX(                                                          &
2655                            MERGE( skip_time_do2d_xy, skip_time_do2d_xy + spinup_time,             &
2656                                   data_output_during_spinup ),                                    &
2657                            simulated_time_at_begin )                                              &
2658                        ) / dt_do2d_xy )
2659
2660       ntdim_2d_xz(0) = do2d_xz_time_count(0) + CEILING(                                           &
2661                        ( end_time - MAX(                                                          &
2662                            MERGE( skip_time_do2d_xz, skip_time_do2d_xz + spinup_time,             &
2663                                   data_output_during_spinup ),                                    &
2664                            simulated_time_at_begin )                                              &
2665                        ) / dt_do2d_xz )
2666
2667       ntdim_2d_yz(0) = do2d_yz_time_count(0) + CEILING(                                           &
2668                        ( end_time - MAX(                                                          &
2669                            MERGE( skip_time_do2d_yz, skip_time_do2d_yz + spinup_time,             &
2670                                   data_output_during_spinup ),                                    &
2671                            simulated_time_at_begin )                                              &
2672                        ) / dt_do2d_yz )
2673
2674       IF ( do2d_at_begin )  THEN
2675          ntdim_2d_xy(0) = ntdim_2d_xy(0) + 1
2676          ntdim_2d_xz(0) = ntdim_2d_xz(0) + 1
2677          ntdim_2d_yz(0) = ntdim_2d_yz(0) + 1
2678       ENDIF
2679!
2680!--    Please note, for averaged 2D data skip_time_data_output_av is the relavant output control
2681!--    parameter.
2682       ntdim_2d_xy(1) = do2d_xy_time_count(1) + CEILING(                                           &
2683                        ( end_time - MAX( MERGE( skip_time_data_output_av,                         &
2684                                                 skip_time_data_output_av + spinup_time,           &
2685                                                 data_output_during_spinup ),                      &
2686                                          simulated_time_at_begin )                                &
2687                        ) / dt_data_output_av )
2688
2689       ntdim_2d_xz(1) = do2d_xz_time_count(1) + CEILING(                                           &
2690                        ( end_time - MAX( MERGE( skip_time_data_output_av,                         &
2691                                                 skip_time_data_output_av + spinup_time,           &
2692                                                 data_output_during_spinup ),                      &
2693                                          simulated_time_at_begin )                                &
2694                        ) / dt_data_output_av )
2695
2696       ntdim_2d_yz(1) = do2d_yz_time_count(1) + CEILING(                                           &
2697                        ( end_time - MAX( MERGE( skip_time_data_output_av,                         &
2698                                                 skip_time_data_output_av + spinup_time,           &
2699                                                 data_output_during_spinup ),                      &
2700                                          simulated_time_at_begin )                                &
2701                        ) / dt_data_output_av )
2702
2703    ENDIF
2704
2705!
2706!-- Check, whether a constant diffusion coefficient shall be used
2707    IF ( km_constant /= -1.0_wp )  THEN
2708       IF ( km_constant < 0.0_wp )  THEN
2709          WRITE( message_string, * )  'km_constant = ', km_constant, ' < 0.0'
2710          CALL message( 'check_parameters', 'PA0121', 1, 2, 0, 6, 0 )
2711       ELSE
2712          IF ( prandtl_number < 0.0_wp )  THEN
2713             WRITE( message_string, * )  'prandtl_number = ', prandtl_number, ' < 0.0'
2714             CALL message( 'check_parameters', 'PA0122', 1, 2, 0, 6, 0 )
2715          ENDIF
2716          constant_diffusion = .TRUE.
2717
2718          IF ( constant_flux_layer )  THEN
2719             message_string = 'constant_flux_layer is not allowed with fixed value of km'
2720             CALL message( 'check_parameters', 'PA0123', 1, 2, 0, 6, 0 )
2721          ENDIF
2722       ENDIF
2723    ENDIF
2724
2725!
2726!-- In case of non-cyclic lateral boundaries and a damping layer for the potential temperature,
2727!-- check the width of the damping layer
2728    IF ( bc_lr /= 'cyclic' ) THEN
2729       IF ( pt_damping_width < 0.0_wp  .OR.  pt_damping_width > REAL( (nx+1) * dx ) )  THEN
2730          message_string = 'pt_damping_width out of range'
2731          CALL message( 'check_parameters', 'PA0124', 1, 2, 0, 6, 0 )
2732       ENDIF
2733    ENDIF
2734
2735    IF ( bc_ns /= 'cyclic' )  THEN
2736       IF ( pt_damping_width < 0.0_wp  .OR.  pt_damping_width > REAL( (ny+1) * dy ) )  THEN
2737          message_string = 'pt_damping_width out of range'
2738          CALL message( 'check_parameters', 'PA0124', 1, 2, 0, 6, 0 )
2739       ENDIF
2740    ENDIF
2741
2742!
2743!-- Check value range for zeta = z/L
2744    IF ( zeta_min >= zeta_max )  THEN
2745       WRITE( message_string, * )  'zeta_min = ', zeta_min, ' must be less ', 'than zeta_max = ',  &
2746              zeta_max
2747       CALL message( 'check_parameters', 'PA0125', 1, 2, 0, 6, 0 )
2748    ENDIF
2749
2750!
2751!-- Check random generator
2752    IF ( (random_generator /= 'system-specific'      .AND.                                         &
2753          random_generator /= 'random-parallel'   )  .AND.                                         &
2754          random_generator /= 'numerical-recipes' )  THEN
2755       message_string = 'unknown random generator: random_generator = "' //                        &
2756                        TRIM( random_generator ) // '"'
2757       CALL message( 'check_parameters', 'PA0135', 1, 2, 0, 6, 0 )
2758    ENDIF
2759
2760!
2761!-- Determine upper and lower hight level indices for random perturbations
2762    IF ( disturbance_level_b == -9999999.9_wp )  THEN
2763       IF ( ocean_mode )  THEN
2764          disturbance_level_b     = zu((nzt*2)/3)
2765          disturbance_level_ind_b = ( nzt * 2 ) / 3
2766       ELSE
2767          disturbance_level_b     = zu(nzb+3)
2768          disturbance_level_ind_b = nzb + 3
2769       ENDIF
2770    ELSEIF ( disturbance_level_b < zu(3) )  THEN
2771       WRITE( message_string, * )  'disturbance_level_b = ', disturbance_level_b, ' must be >= ',  &
2772              zu(3), '(zu(3))'
2773       CALL message( 'check_parameters', 'PA0126', 1, 2, 0, 6, 0 )
2774    ELSEIF ( disturbance_level_b > zu(nzt-2) )  THEN
2775       WRITE( message_string, * )  'disturbance_level_b = ', disturbance_level_b, ' must be <= ',  &
2776              zu(nzt-2), '(zu(nzt-2))'
2777       CALL message( 'check_parameters', 'PA0127', 1, 2, 0, 6, 0 )
2778    ELSE
2779       DO  k = 3, nzt-2
2780          IF ( disturbance_level_b <= zu(k) )  THEN
2781             disturbance_level_ind_b = k
2782             EXIT
2783          ENDIF
2784       ENDDO
2785    ENDIF
2786
2787    IF ( disturbance_level_t == -9999999.9_wp )  THEN
2788       IF ( ocean_mode )  THEN
2789          disturbance_level_t     = zu(nzt-3)
2790          disturbance_level_ind_t = nzt - 3
2791       ELSE
2792          disturbance_level_t     = zu(nzt/3)
2793          disturbance_level_ind_t = nzt / 3
2794       ENDIF
2795    ELSEIF ( disturbance_level_t > zu(nzt-2) )  THEN
2796       WRITE( message_string, * )  'disturbance_level_t = ', disturbance_level_t, ' must be <= ',  &
2797              zu(nzt-2), '(zu(nzt-2))'
2798       CALL message( 'check_parameters', 'PA0128', 1, 2, 0, 6, 0 )
2799    ELSEIF ( disturbance_level_t < disturbance_level_b )  THEN
2800       WRITE( message_string, * )  'disturbance_level_t = ', disturbance_level_t,                  &
2801             ' must be >= disturbance_level_b = ', disturbance_level_b
2802       CALL message( 'check_parameters', 'PA0129', 1, 2, 0, 6, 0 )
2803    ELSE
2804       DO  k = 3, nzt-2
2805          IF ( disturbance_level_t <= zu(k) )  THEN
2806             disturbance_level_ind_t = k
2807             EXIT
2808          ENDIF
2809       ENDDO
2810    ENDIF
2811
2812!
2813!-- Check again whether the levels determined this way are ok.
2814!-- Error may occur at automatic determination and too few grid points in z-direction.
2815    IF ( disturbance_level_ind_t < disturbance_level_ind_b )  THEN
2816       WRITE( message_string, * )  'disturbance_level_ind_t = ', disturbance_level_ind_t,          &
2817              ' must be >= ', 'disturbance_level_ind_b = ', disturbance_level_ind_b
2818       CALL message( 'check_parameters', 'PA0130', 1, 2, 0, 6, 0 )
2819    ENDIF
2820
2821!
2822!-- Determine the horizontal index range for random perturbations.
2823!-- In case of non-cyclic horizontal boundaries, no perturbations are imposed near the inflow and
2824!-- the perturbation area is further limited to ...(1) after the initial phase of the flow.
2825
2826    IF ( bc_lr /= 'cyclic' )  THEN
2827       IF ( inflow_disturbance_begin == -1 )  THEN
2828          inflow_disturbance_begin = MIN( 10, nx/2 )
2829       ENDIF
2830       IF ( inflow_disturbance_begin < 0  .OR.  inflow_disturbance_begin > nx )  THEN
2831          message_string = 'inflow_disturbance_begin out of range'
2832          CALL message( 'check_parameters', 'PA0131', 1, 2, 0, 6, 0 )
2833       ENDIF
2834       IF ( inflow_disturbance_end == -1 )  THEN
2835          inflow_disturbance_end = MIN( 100, 3*nx/4 )
2836       ENDIF
2837       IF ( inflow_disturbance_end < 0  .OR.  inflow_disturbance_end > nx )  THEN
2838          message_string = 'inflow_disturbance_end out of range'
2839          CALL message( 'check_parameters', 'PA0132', 1, 2, 0, 6, 0 )
2840       ENDIF
2841    ELSEIF ( bc_ns /= 'cyclic' )  THEN
2842       IF ( inflow_disturbance_begin == -1 )  THEN
2843          inflow_disturbance_begin = MIN( 10, ny/2 )
2844       ENDIF
2845       IF ( inflow_disturbance_begin < 0  .OR.  inflow_disturbance_begin > ny )  THEN
2846          message_string = 'inflow_disturbance_begin out of range'
2847          CALL message( 'check_parameters', 'PA0131', 1, 2, 0, 6, 0 )
2848       ENDIF
2849       IF ( inflow_disturbance_end == -1 )  THEN
2850          inflow_disturbance_end = MIN( 100, 3*ny/4 )
2851       ENDIF
2852       IF ( inflow_disturbance_end < 0  .OR.  inflow_disturbance_end > ny )  THEN
2853          message_string = 'inflow_disturbance_end out of range'
2854          CALL message( 'check_parameters', 'PA0132', 1, 2, 0, 6, 0 )
2855       ENDIF
2856    ENDIF
2857
2858    IF ( random_generator == 'random-parallel' )  THEN
2859       dist_nxl = nxl;  dist_nxr = nxr
2860       dist_nys = nys;  dist_nyn = nyn
2861       IF ( bc_lr == 'radiation/dirichlet' )  THEN
2862          dist_nxr    = MIN( nx - inflow_disturbance_begin, nxr )
2863          dist_nxl(1) = MAX( nx - inflow_disturbance_end, nxl )
2864       ELSEIF ( bc_lr == 'dirichlet/radiation' )  THEN
2865          dist_nxl    = MAX( inflow_disturbance_begin, nxl )
2866          dist_nxr(1) = MIN( inflow_disturbance_end, nxr )
2867       ELSEIF ( bc_lr == 'nested'  .OR.  bc_lr == 'nesting_offline' )  THEN
2868          dist_nxl    = MAX( inflow_disturbance_begin, nxl )
2869          dist_nxr    = MIN( nx - inflow_disturbance_begin, nxr )
2870       ENDIF
2871       IF ( bc_ns == 'dirichlet/radiation' )  THEN
2872          dist_nyn    = MIN( ny - inflow_disturbance_begin, nyn )
2873          dist_nys(1) = MAX( ny - inflow_disturbance_end, nys )
2874       ELSEIF ( bc_ns == 'radiation/dirichlet' )  THEN
2875          dist_nys    = MAX( inflow_disturbance_begin, nys )
2876          dist_nyn(1) = MIN( inflow_disturbance_end, nyn )
2877       ELSEIF ( bc_ns == 'nested'  .OR.  bc_ns == 'nesting_offline' )  THEN
2878          dist_nys    = MAX( inflow_disturbance_begin, nys )
2879          dist_nyn    = MIN( ny - inflow_disturbance_begin, nyn )
2880       ENDIF
2881    ELSE
2882       dist_nxl = 0;  dist_nxr = nx
2883       dist_nys = 0;  dist_nyn = ny
2884       IF ( bc_lr == 'radiation/dirichlet' )  THEN
2885          dist_nxr    = nx - inflow_disturbance_begin
2886          dist_nxl(1) = nx - inflow_disturbance_end
2887       ELSEIF ( bc_lr == 'dirichlet/radiation' )  THEN
2888          dist_nxl    = inflow_disturbance_begin
2889          dist_nxr(1) = inflow_disturbance_end
2890       ELSEIF ( bc_lr == 'nested'  .OR.  bc_lr == 'nesting_offline' )  THEN
2891          dist_nxr    = nx - inflow_disturbance_begin
2892          dist_nxl    = inflow_disturbance_begin
2893       ENDIF
2894       IF ( bc_ns == 'dirichlet/radiation' )  THEN
2895          dist_nyn    = ny - inflow_disturbance_begin
2896          dist_nys(1) = ny - inflow_disturbance_end
2897       ELSEIF ( bc_ns == 'radiation/dirichlet' )  THEN
2898          dist_nys    = inflow_disturbance_begin
2899          dist_nyn(1) = inflow_disturbance_end
2900       ELSEIF ( bc_ns == 'nested'  .OR.  bc_ns == 'nesting_offline' )  THEN
2901          dist_nyn    = ny - inflow_disturbance_begin
2902          dist_nys    = inflow_disturbance_begin
2903       ENDIF
2904    ENDIF
2905
2906!
2907!-- A turbulent inflow requires Dirichlet conditions at the respective inflow boundary (so far, a
2908!-- turbulent inflow is realized from the left side only).
2909    IF ( turbulent_inflow  .AND.  bc_lr /= 'dirichlet/radiation' )  THEN
2910       message_string = 'turbulent_inflow = .T. requires a Dirichlet ' //                          &
2911                        'condition at the inflow boundary'
2912       CALL message( 'check_parameters', 'PA0133', 1, 2, 0, 6, 0 )
2913    ENDIF
2914
2915!
2916!-- Turbulent inflow requires that 3d arrays have been cyclically filled with data from prerun in
2917!-- the first main run
2918    IF ( turbulent_inflow  .AND.  initializing_actions /= 'cyclic_fill'  .AND.                     &
2919         initializing_actions /= 'read_restart_data' )  THEN
2920       message_string = 'turbulent_inflow = .T. requires ' //                                      &
2921                        'initializing_actions = ''cyclic_fill'' or ' //                            &
2922                        'initializing_actions = ''read_restart_data'' '
2923       CALL message( 'check_parameters', 'PA0055', 1, 2, 0, 6, 0 )
2924    ENDIF
2925
2926!
2927!-- In case of turbulent inflow
2928    IF ( turbulent_inflow )  THEN
2929
2930!
2931!--    Calculate the index of the recycling plane
2932       IF ( recycling_width <= dx  .OR.  recycling_width >= nx * dx )  THEN
2933          WRITE( message_string, * )  'illegal value for recycling_width: ', recycling_width
2934          CALL message( 'check_parameters', 'PA0134', 1, 2, 0, 6, 0 )
2935       ENDIF
2936!
2937!--    Calculate the index
2938       recycling_plane = recycling_width / dx
2939!
2940!--   Check for correct input of recycling method for thermodynamic quantities
2941       IF ( TRIM( recycling_method_for_thermodynamic_quantities ) /= 'turbulent_fluctuation'  .AND.&
2942            TRIM( recycling_method_for_thermodynamic_quantities ) /= 'absolute_value' )  THEN
2943          WRITE( message_string, * )  'unknown recycling method for thermodynamic quantities: ',   &
2944               TRIM( recycling_method_for_thermodynamic_quantities )
2945          CALL message( 'check_parameters', 'PA0184', 1, 2, 0, 6, 0 )
2946       ENDIF
2947
2948    ENDIF
2949
2950
2951    IF ( turbulent_outflow )  THEN
2952!
2953!--    Turbulent outflow requires Dirichlet conditions at the respective inflow boundary (so far, a
2954!--    turbulent outflow is realized at the right side only).
2955       IF ( bc_lr /= 'dirichlet/radiation' )  THEN
2956          message_string = 'turbulent_outflow = .T. requires bc_lr = "dirichlet/radiation"'
2957          CALL message( 'check_parameters', 'PA0038', 1, 2, 0, 6, 0 )
2958       ENDIF
2959!
2960!--    The ouflow-source plane must lay inside the model domain
2961       IF ( outflow_source_plane < dx  .OR.  outflow_source_plane > nx * dx )  THEN
2962          WRITE( message_string, * )  'illegal value for outflow_source'// '_plane: ',             &
2963                 outflow_source_plane
2964          CALL message( 'check_parameters', 'PA0145', 1, 2, 0, 6, 0 )
2965       ENDIF
2966    ENDIF
2967
2968!
2969!-- Determine damping level index for 1D model
2970    IF ( INDEX( initializing_actions, 'set_1d-model_profiles' ) /= 0 )  THEN
2971       IF ( damp_level_1d == -1.0_wp )  THEN
2972          damp_level_1d     = zu(nzt+1)
2973          damp_level_ind_1d = nzt + 1
2974       ELSEIF ( damp_level_1d < 0.0_wp  .OR.  damp_level_1d > zu(nzt+1) )  THEN
2975          WRITE( message_string, * )  'damp_level_1d = ', damp_level_1d, ' must be >= 0.0 and <= ',&
2976                 zu(nzt+1), '(zu(nzt+1))'
2977          CALL message( 'check_parameters', 'PA0136', 1, 2, 0, 6, 0 )
2978       ELSE
2979          DO  k = 1, nzt+1
2980             IF ( damp_level_1d <= zu(k) )  THEN
2981                damp_level_ind_1d = k
2982                EXIT
2983             ENDIF
2984          ENDDO
2985       ENDIF
2986    ENDIF
2987
2988!
2989!-- Check some other 1d-model parameters
2990    IF ( TRIM( mixing_length_1d ) /= 'as_in_3d_model'  .AND.                                       &
2991         TRIM( mixing_length_1d ) /= 'blackadar' )  THEN
2992       message_string = 'mixing_length_1d = "' // TRIM( mixing_length_1d ) // '" is unknown'
2993       CALL message( 'check_parameters', 'PA0137', 1, 2, 0, 6, 0 )
2994    ENDIF
2995    IF ( TRIM( dissipation_1d ) /= 'as_in_3d_model'  .AND.                                         &
2996         TRIM( dissipation_1d ) /= 'detering'        .AND.                                         &
2997         TRIM( dissipation_1d ) /= 'prognostic' )  THEN
2998       message_string = 'dissipation_1d = "' // TRIM( dissipation_1d ) // '" is unknown'
2999       CALL message( 'check_parameters', 'PA0138', 1, 2, 0, 6, 0 )
3000    ENDIF
3001    IF ( TRIM( mixing_length_1d ) /= 'as_in_3d_model'  .AND.                                       &
3002         TRIM( dissipation_1d ) == 'as_in_3d_model' )  THEN
3003       message_string = 'dissipation_1d = "' // TRIM( dissipation_1d ) //                          &
3004                        '" requires mixing_length_1d = "as_in_3d_model"'
3005       CALL message( 'check_parameters', 'PA0485', 1, 2, 0, 6, 0 )
3006    ENDIF
3007
3008!
3009!-- Set time for the next user defined restart (time_restart is the internal parameter for steering
3010!-- restart events)
3011    IF ( restart_time /= 9999999.9_wp )  THEN
3012       IF ( restart_time > time_since_reference_point )  THEN
3013          time_restart = restart_time
3014       ENDIF
3015    ELSE
3016!
3017!--    In case of a restart run, set internal parameter to default (no restart) if the
3018!--    NAMELIST-parameter restart_time is omitted
3019       time_restart = 9999999.9_wp
3020    ENDIF
3021
3022!
3023!-- Check pressure gradient conditions
3024    IF ( dp_external  .AND.  conserve_volume_flow )  THEN
3025       WRITE( message_string, * )  'Both dp_external and conserve_volume_flo',                     &
3026              'w are .TRUE. but one of them must be .FALSE.'
3027       CALL message( 'check_parameters', 'PA0150', 1, 2, 0, 6, 0 )
3028    ENDIF
3029    IF ( dp_external )  THEN
3030       IF ( dp_level_b < zu(nzb)  .OR.  dp_level_b > zu(nzt) )  THEN
3031          WRITE( message_string, * )  'dp_level_b = ', dp_level_b, ' is out ',                     &
3032                 ' of range [zu(nzb), zu(nzt)]'
3033          CALL message( 'check_parameters', 'PA0151', 1, 2, 0, 6, 0 )
3034       ENDIF
3035       IF ( .NOT. ANY( dpdxy /= 0.0_wp ) )  THEN
3036          WRITE( message_string, * )  'dp_external is .TRUE. but dpdxy is ze',                     &
3037                 'ro, i.e. the external pressure gradient will not be applied'
3038          CALL message( 'check_parameters', 'PA0152', 0, 1, 0, 6, 0 )
3039       ENDIF
3040    ENDIF
3041    IF ( ANY( dpdxy /= 0.0_wp )  .AND.  .NOT.  dp_external )  THEN
3042       WRITE( message_string, * )  'dpdxy is nonzero but dp_external is ',                         &
3043              '.FALSE., i.e. the external pressure gradient & will not be applied'
3044       CALL message( 'check_parameters', 'PA0153', 0, 1, 0, 6, 0 )
3045    ENDIF
3046    IF ( conserve_volume_flow )  THEN
3047       IF ( TRIM( conserve_volume_flow_mode ) == 'default' )  THEN
3048
3049          conserve_volume_flow_mode = 'initial_profiles'
3050
3051       ELSEIF ( TRIM( conserve_volume_flow_mode ) /= 'initial_profiles'  .AND.                     &
3052                TRIM( conserve_volume_flow_mode ) /= 'bulk_velocity' )  THEN
3053          WRITE( message_string, * )  'unknown conserve_volume_flow_mode: ',                       &
3054                 conserve_volume_flow_mode
3055          CALL message( 'check_parameters', 'PA0154', 1, 2, 0, 6, 0 )
3056       ENDIF
3057       IF ( ( bc_lr /= 'cyclic'  .OR.  bc_ns /= 'cyclic')  .AND.                                   &
3058            TRIM( conserve_volume_flow_mode ) == 'bulk_velocity' )  THEN
3059          WRITE( message_string, * )  'non-cyclic boundary conditions ',                           &
3060                 'require  conserve_volume_flow_mode = ''initial_profiles'''
3061          CALL message( 'check_parameters', 'PA0155', 1, 2, 0, 6, 0 )
3062       ENDIF
3063    ENDIF
3064    IF ( ( u_bulk /= 0.0_wp .OR. v_bulk /= 0.0_wp )  .AND.                                         &
3065         ( .NOT. conserve_volume_flow .OR. TRIM( conserve_volume_flow_mode ) /= 'bulk_velocity' ) )&
3066    THEN
3067       WRITE( message_string, * )  'nonzero bulk velocity requires ',                              &
3068              'conserve_volume_flow = .T. and ', 'conserve_volume_flow_mode = ''bulk_velocity'''
3069       CALL message( 'check_parameters', 'PA0157', 1, 2, 0, 6, 0 )
3070    ENDIF
3071
3072!
3073!-- Prevent empty time records in volume, cross-section and masked data in case of non-parallel
3074!-- netcdf-output in restart runs
3075    IF ( netcdf_data_format < 5 )  THEN
3076       IF ( TRIM( initializing_actions ) == 'read_restart_data' )  THEN
3077          do3d_time_count    = 0
3078          do2d_xy_time_count = 0
3079          do2d_xz_time_count = 0
3080          do2d_yz_time_count = 0
3081          domask_time_count  = 0
3082       ENDIF
3083    ENDIF
3084
3085
3086!
3087!-- Check roughness length, which has to be smaller than dz/2
3088    IF ( ( constant_flux_layer .OR. INDEX( initializing_actions, 'set_1d-model_profiles' ) /= 0 )  &
3089         .AND.  roughness_length >= 0.5 * dz(1) )  THEN
3090       message_string = 'roughness_length must be smaller than dz/2'
3091       CALL message( 'check_parameters', 'PA0424', 1, 2, 0, 6, 0 )
3092    ENDIF
3093
3094!
3095!-- Check if topography is read from file in case of complex terrain simulations
3096    IF ( complex_terrain  .AND.  TRIM( topography ) /= 'read_from_file' )  THEN
3097       message_string = 'complex_terrain requires topography = ''read_from_file'''
3098       CALL message( 'check_parameters', 'PA0295', 1, 2, 0, 6, 0 )
3099    ENDIF
3100
3101!
3102!-- Check if vertical grid stretching is switched off in case of complex terrain simulations
3103    IF ( complex_terrain  .AND.  ANY( dz_stretch_level_start /= -9999999.9_wp ) )  THEN
3104       message_string = 'Vertical grid stretching is not allowed for complex_terrain = .TRUE.'
3105       CALL message( 'check_parameters', 'PA0473', 1, 2, 0, 6, 0 )
3106    ENDIF
3107
3108    CALL location_message( 'checking parameters', 'finished' )
3109
3110 CONTAINS
3111
3112!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
3113! Description:
3114! ------------
3115!> Check the length of data output intervals. In case of parallel NetCDF output the time levels of
3116!> the output files need to be fixed. Therefore setting the output interval to 0.0s (usually used to
3117!> output each timestep) is not possible as long as a non-fixed timestep is used.
3118!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
3119
3120    SUBROUTINE check_dt_do( dt_do, dt_do_name )
3121
3122       IMPLICIT NONE
3123
3124       CHARACTER (LEN=*), INTENT (IN) :: dt_do_name !< parin variable name
3125
3126       REAL(wp), INTENT (INOUT)       :: dt_do      !< data output interval
3127
3128       IF ( dt_do == 0.0_wp )  THEN
3129          IF ( dt_fixed )  THEN
3130             WRITE( message_string, '(A,F9.4,A)' )  'Output at every timestep is wanted (' //      &
3131                    dt_do_name // ' = 0.0).&'//                                                    &
3132                    'The output interval is set to the fixed timestep dt '// '= ', dt, 's.'
3133             CALL message( 'check_parameters', 'PA0060', 0, 0, 0, 6, 0 )
3134             dt_do = dt
3135          ELSE
3136             message_string = dt_do_name // ' = 0.0 while using a ' //                             &
3137                              'variable timestep and parallel netCDF4 is not allowed.'
3138             CALL message( 'check_parameters', 'PA0081', 1, 2, 0, 6, 0 )
3139          ENDIF
3140       ENDIF
3141
3142    END SUBROUTINE check_dt_do
3143
3144
3145
3146!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
3147! Description:
3148! ------------
3149!> Set the bottom and top boundary conditions for humidity and scalars.
3150!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
3151
3152    SUBROUTINE set_bc_scalars( sq, bc_b, bc_t, ibc_b, ibc_t, err_nr_b, err_nr_t )
3153
3154
3155       IMPLICIT NONE
3156
3157       CHARACTER (LEN=*)   ::  bc_b       !< bottom boundary condition
3158       CHARACTER (LEN=*)   ::  bc_t       !< top boundary condition
3159       CHARACTER (LEN=*)   ::  err_nr_b   !< error number if bottom bc is unknown
3160       CHARACTER (LEN=*)   ::  err_nr_t   !< error number if top bc is unknown
3161       CHARACTER (LEN=1)   ::  sq         !< name of scalar quantity
3162
3163
3164       INTEGER(iwp)        ::  ibc_b      !< index for bottom boundary condition
3165       INTEGER(iwp)        ::  ibc_t      !< index for top boundary condition
3166
3167!
3168!--    Set Integer flags and check for possilbe errorneous settings for bottom boundary condition
3169       IF ( bc_b == 'dirichlet' )  THEN
3170          ibc_b = 0
3171       ELSEIF ( bc_b == 'neumann' )  THEN
3172          ibc_b = 1
3173       ELSE
3174          message_string = 'unknown boundary condition: bc_' // TRIM( sq ) // '_b ="' //           &
3175                           TRIM( bc_b ) // '"'
3176          CALL message( 'check_parameters', err_nr_b, 1, 2, 0, 6, 0 )
3177       ENDIF
3178!
3179!--    Set Integer flags and check for possilbe errorneous settings for top boundary condition
3180       IF ( bc_t == 'dirichlet' )  THEN
3181          ibc_t = 0
3182       ELSEIF ( bc_t == 'neumann' )  THEN
3183          ibc_t = 1
3184       ELSEIF ( bc_t == 'initial_gradient' )  THEN
3185          ibc_t = 2
3186       ELSEIF ( bc_t == 'nested'  .OR.  bc_t == 'nesting_offline' )  THEN
3187          ibc_t = 3
3188       ELSE
3189          message_string = 'unknown boundary condition: bc_' // TRIM( sq ) // '_t ="' //           &
3190                           TRIM( bc_t ) // '"'
3191          CALL message( 'check_parameters', err_nr_t, 1, 2, 0, 6, 0 )
3192       ENDIF
3193
3194
3195    END SUBROUTINE set_bc_scalars
3196
3197
3198
3199!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
3200! Description:
3201! ------------
3202!> Check for consistent settings of bottom boundary conditions for humidity and scalars.
3203!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
3204
3205    SUBROUTINE check_bc_scalars( sq, bc_b, ibc_b, err_nr_1, err_nr_2, constant_flux,               &
3206                                 surface_initial_change )
3207
3208
3209       IMPLICIT NONE
3210
3211       CHARACTER (LEN=*)   ::  bc_b                     !< bottom boundary condition
3212       CHARACTER (LEN=*)   ::  err_nr_1                 !< error number of first error
3213       CHARACTER (LEN=*)   ::  err_nr_2                 !< error number of second error
3214       CHARACTER (LEN=1)   ::  sq                       !< name of scalar quantity
3215
3216
3217       INTEGER(iwp)        ::  ibc_b                    !< index of bottom boundary condition
3218
3219       LOGICAL             ::  constant_flux            !< flag for constant-flux layer
3220
3221       REAL(wp)            ::  surface_initial_change   !< value of initial change at the surface
3222
3223!
3224!--    A given surface value implies Dirichlet boundary condition for the respective quantity. In
3225!--    this case specification of a constant flux is forbidden. However, an exception is made for
3226!--    large-scale forcing as well as land-surface model.
3227       IF ( .NOT. land_surface  .AND.  .NOT. large_scale_forcing )  THEN
3228          IF ( ibc_b == 0  .AND.  constant_flux )  THEN
3229             message_string = 'boundary condition: bc_' // TRIM( sq ) // '_b = "' //               &
3230                              TRIM( bc_b ) // '" is not allowed with prescribed surface flux'
3231             CALL message( 'check_parameters', err_nr_1, 1, 2, 0, 6, 0 )
3232          ENDIF
3233       ENDIF
3234       IF ( constant_flux  .AND.  surface_initial_change /= 0.0_wp )  THEN
3235          WRITE( message_string, * )  'a prescribed surface flux is not allo', 'wed with ', sq,    &
3236                '_surface_initial_change (/=0) = ', surface_initial_change
3237          CALL message( 'check_parameters', err_nr_2, 1, 2, 0, 6, 0 )
3238       ENDIF
3239
3240
3241    END SUBROUTINE check_bc_scalars
3242
3243
3244
3245!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
3246! Description:
3247! ------------
3248!> Filter a list of strings for duplicates. The output list is of same length but does not contain
3249!> any duplicates.
3250!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
3251
3252    SUBROUTINE filter_duplicate_strings( string_length, string_list, string_list_filtered )
3253
3254       IMPLICIT NONE
3255
3256       INTEGER, INTENT(IN) :: string_length  !< length of a single string in list
3257
3258       CHARACTER (LEN=*),             DIMENSION(:), INTENT(IN)               ::  string_list           !< non-filtered list
3259       CHARACTER (LEN=string_length), DIMENSION(:), INTENT(OUT), ALLOCATABLE ::  string_list_filtered  !< filtered list
3260
3261       CHARACTER (LEN=string_length) ::  string_to_check  !< string to be check for duplicates
3262
3263       INTEGER(iwp) ::  i         !< loop index
3264       INTEGER(iwp) ::  j         !< loop index
3265       INTEGER(iwp) ::  k         !< loop index
3266       INTEGER(iwp) ::  nstrings  !< number of strings in list
3267
3268       LOGICAL ::  is_duplicate  !< true if string has duplicates in list
3269
3270
3271       nstrings = UBOUND( string_list, DIM=1 )
3272       ALLOCATE( string_list_filtered(1:nstrings) )
3273       string_list_filtered(:) = ' '
3274
3275       k = 0
3276       DO  i = 1, nstrings
3277          string_to_check = string_list(i)
3278
3279          IF ( string_to_check == ' ' )  EXIT
3280
3281          is_duplicate = .FALSE.
3282          DO  j = 1, nstrings
3283             IF ( string_list_filtered(j) == ' ' )  THEN
3284                EXIT
3285             ELSEIF ( string_to_check == string_list_filtered(j) )  THEN
3286                is_duplicate = .TRUE.
3287                EXIT
3288             ENDIF
3289          ENDDO
3290
3291          IF ( .NOT. is_duplicate )  THEN
3292             k = k + 1
3293             string_list_filtered(k) = string_to_check
3294          ENDIF
3295
3296       ENDDO
3297
3298    END SUBROUTINE filter_duplicate_strings
3299
3300
3301 END SUBROUTINE check_parameters
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.