source: palm/trunk/SOURCE/init_3d_model.f90 @ 3928

Last change on this file since 3928 was 3900, checked in by suehring, 5 years ago

Bugfixes in initialization and STG

  • Property svn:keywords set to Id
  • Property svn:mergeinfo set to False
    /palm/branches/chemistry/SOURCE/init_3d_model.f902047-3190,​3218-3297
    /palm/branches/forwind/SOURCE/init_3d_model.f901564-1913
    /palm/branches/mosaik_M2/init_3d_model.f902360-3471
    /palm/branches/palm4u/SOURCE/init_3d_model.f902540-2692
    /palm/branches/rans/SOURCE/init_3d_model.f902078-3128
    /palm/branches/resler/SOURCE/init_3d_model.f902023-3605
    /palm/branches/salsa/SOURCE/init_3d_model.f902503-3581
File size: 94.7 KB
RevLine 
[1682]1!> @file init_3d_model.f90
[2000]2!------------------------------------------------------------------------------!
[2696]3! This file is part of the PALM model system.
[1036]4!
[2000]5! PALM is free software: you can redistribute it and/or modify it under the
6! terms of the GNU General Public License as published by the Free Software
7! Foundation, either version 3 of the License, or (at your option) any later
8! version.
[1036]9!
10! PALM is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT ANY
11! WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR
12! A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License for more details.
13!
14! You should have received a copy of the GNU General Public License along with
15! PALM. If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
16!
[3648]17! Copyright 1997-2019 Leibniz Universitaet Hannover
[2000]18!------------------------------------------------------------------------------!
[1036]19!
[254]20! Current revisions:
[732]21! ------------------
[2233]22!
[3589]23!
[2233]24! Former revisions:
25! -----------------
26! $Id: init_3d_model.f90 3900 2019-04-16 15:17:43Z gronemeier $
[3900]27! Fix problem with LOD = 2 initialization
28!
29! 3885 2019-04-11 11:29:34Z kanani
[3885]30! Changes related to global restructuring of location messages and introduction
31! of additional debug messages
32!
33! 3849 2019-04-01 16:35:16Z knoop
[3747]34! Move initialization of rmask before initializing user_init_arrays
35!
36! 3711 2019-01-31 13:44:26Z knoop
[3711]37! Introduced module_interface_init_checks for post-init checks in modules
38!
39! 3700 2019-01-26 17:03:42Z knoop
[3685]40! Some interface calls moved to module_interface + cleanup
41!
42! 3648 2019-01-02 16:35:46Z suehring
[3648]43! Rename subroutines for surface-data output
44!
45! 3636 2018-12-19 13:48:34Z raasch
[3636]46! nopointer option removed
47!
48! 3609 2018-12-07 13:37:59Z suehring
[3609]49! Furhter correction in initialization of surfaces in cyclic-fill case
50!
51! 3608 2018-12-07 12:59:57Z suehring
[3608]52! Bugfix in initialization of surfaces in cyclic-fill case
53!
54! 3589 2018-11-30 15:09:51Z suehring
[3589]55! Move the control parameter "salsa" from salsa_mod to control_parameters
56! (M. Kurppa)
57!
58! 3582 2018-11-29 19:16:36Z suehring
[3579]59! Bugfix in initialization of turbulence generator
60!
61! 3569 2018-11-27 17:03:40Z kanani
[3569]62! dom_dwd_user, Schrempf:
63! Remove uv exposure model code, this is now part of biometeorology_mod,
64! remove bio_init_arrays.
65!
66! 3547 2018-11-21 13:21:24Z suehring
[3547]67! variables documented
68!
69! 3525 2018-11-14 16:06:14Z kanani
[3525]70! Changes related to clean-up of biometeorology (dom_dwd_user)
71!
72! 3524 2018-11-14 13:36:44Z raasch
[3524]73! preprocessor directive added to avoid the compiler to complain about unused
74! variable
75!
76! 3473 2018-10-30 20:50:15Z suehring
[3473]77! Add virtual measurement module
78!
79! 3472 2018-10-30 20:43:50Z suehring
[3469]80! Add indoor model (kanani, srissman, tlang)
81!
82! 3467 2018-10-30 19:05:21Z suehring
[3467]83! Implementation of a new aerosol module salsa.
84!
85! 3458 2018-10-30 14:51:23Z kanani
[3458]86! from chemistry branch r3443, basit:
87! bug fixed in sums and sums_l for chemistry profile output
88!
89! 3448 2018-10-29 18:14:31Z kanani
[3448]90! Add biometeorology
91!
92! 3421 2018-10-24 18:39:32Z gronemeier
[3421]93! Initialize surface data output
94!
95! 3415 2018-10-24 11:57:50Z suehring
[3404]96! Set bottom boundary condition for geostrophic wind components in inifor
97! initialization
98!
99! 3347 2018-10-15 14:21:08Z suehring
[3347]100! - Separate offline nesting from large_scale_nudging_mod
101! - Improve the synthetic turbulence generator
102!
103! 3298 2018-10-02 12:21:11Z kanani
104! Minor formatting (kanani)
105! Added CALL to the chem_emissions module (Russo)
106!
107! 3294 2018-10-01 02:37:10Z raasch
[3302]108! allocate and set stokes drift velocity profiles
109!
110! 3298 2018-10-02 12:21:11Z kanani
[3298]111! Minor formatting (kanani)
112! Added CALL to the chem_emissions module (Russo)
113!
114! 3294 2018-10-01 02:37:10Z raasch
[3294]115! changes concerning modularization of ocean option
116!
117! 3289 2018-09-28 10:23:58Z suehring
[3289]118! Introduce module parameter for number of inflow profiles
119!
120! 3288 2018-09-28 10:23:08Z suehring
[3274]121! Modularization of all bulk cloud physics code components
122!
123! 3241 2018-09-12 15:02:00Z raasch
[3241]124! unused variables removed
125!
126! 3234 2018-09-07 13:46:58Z schwenkel
[3234]127! The increase of dots_num in case of radiation or land surface model must
128! be done before user_init is called
129!
130! 3183 2018-07-27 14:25:55Z suehring
[3183]131! Revise Inifor initialization
132!
133! 3182 2018-07-27 13:36:03Z suehring
[3159]134! Added multi agent system
135!
136! 3129 2018-07-16 07:45:13Z gronemeier
[3051]137! Move initialization call for nudging and 1D/3D offline nesting.
138! Revise initialization with inifor data.
139!
140! 3045 2018-05-28 07:55:41Z Giersch
[3045]141! Error messages revised
142!
[3049]143! 3045 2018-05-28 07:55:41Z Giersch
144! Error messages revised
145!
[3045]146! 3042 2018-05-25 10:44:37Z schwenkel
[3042]147! Changed the name specific humidity to mixing ratio
148!
149! 3040 2018-05-25 10:22:08Z schwenkel
[3035]150! Add option to initialize warm air bubble close to surface
151!
152! 3014 2018-05-09 08:42:38Z maronga
[3014]153! Bugfix: initialization of ts_value missing
154!
155! 3011 2018-05-07 14:38:42Z schwenkel
[3011]156! removed redundant if statement
157!
158! 3004 2018-04-27 12:33:25Z Giersch
[3004]159! precipitation_rate removed
160!
161! 2995 2018-04-19 12:13:16Z Giersch
[2995]162! CALL radiation_control is not necessary during initialization because
163! calculation of radiative fluxes at model start is done in radiation_init
164! in any case
165!
166! 2977 2018-04-17 10:27:57Z kanani
[2977]167! Implement changes from branch radiation (r2948-2971) with minor modifications
168! (moh.hefny):
169! - set radiation_interactions according to the existence of urban/land vertical
170!   surfaces and trees to activiate RTM
171! - set average_radiation to TRUE if RTM is activiated
172!
173! 2938 2018-03-27 15:52:42Z suehring
[2938]174! - Revise Inifor initialization for geostrophic wind components
175! - Initialize synthetic turbulence generator in case of Inifor initialization 
176!
177! 2936 2018-03-27 14:49:27Z suehring
[2934]178! Synchronize parent and child models after initialization.
179! Remove obsolete masking of topography grid points for Runge-Kutta weighted
180! tendency arrays.
181!
182! 2920 2018-03-22 11:22:01Z kanani
[2920]183! Add call for precalculating apparent solar positions (moh.hefny)
184!
185! 2906 2018-03-19 08:56:40Z Giersch
[2906]186! The variables read/write_svf_on_init have been removed. Instead ENVIRONMENT
187! variables read/write_svf have been introduced. Location_message has been
188! added.
189!
190! 2894 2018-03-15 09:17:58Z Giersch
[2894]191! Renamed routines with respect to reading restart data, file 13 is closed in
192! rrd_read_parts_of_global now
193!
194! 2867 2018-03-09 09:40:23Z suehring
[2867]195! Further bugfix concerning call of user_init.
196!
197! 2864 2018-03-08 11:57:45Z suehring
[2864]198! Bugfix, move call of user_init in front of initialization of grid-point
199! arrays
200!
201! 2817 2018-02-19 16:32:21Z knoop
[2817]202! Preliminary gust module interface implemented
203!
204! 2776 2018-01-31 10:44:42Z Giersch
[2776]205! Variable use_synthetic_turbulence_generator has been abbreviated
206!
207! 2766 2018-01-22 17:17:47Z kanani
[2766]208! Removed preprocessor directive __chem
209!
210! 2758 2018-01-17 12:55:21Z suehring
[2758]211! In case of spinup of land- and urban-surface model, do not mask wind velocity
212! at first computational grid level
213!
214! 2746 2018-01-15 12:06:04Z suehring
[2746]215! Move flag plant canopy to modules
216!
217! 2718 2018-01-02 08:49:38Z maronga
[2716]218! Corrected "Former revisions" section
219!
220! 2705 2017-12-18 11:26:23Z maronga
[2705]221! Bugfix for reading initial profiles from ls/nuding file
[2716]222!
223! 2701 2017-12-15 15:40:50Z suehring
224! Changes from last commit documented
[2705]225!
[2716]226! 2700 2017-12-15 14:12:35Z suehring
[2701]227! Bugfix, missing initialization of surface attributes in case of
228! inifor-initialization branch
[2716]229!
230! 2698 2017-12-14 18:46:24Z suehring
231! Bugfix in get_topography_top_index
232!
233! 2696 2017-12-14 17:12:51Z kanani
234! Change in file header (GPL part)
[2696]235! Implementation of uv exposure model (FK)
236! Moved initialisation of diss, e, kh, km to turbulence_closure_mod (TG)
237! Added chemical emissions (FK)
238! Initialize masking arrays and number-of-grid-points arrays before initialize
239! LSM, USM and radiation module
240! Initialization with inifor (MS)
241!
242! 2618 2017-11-16 15:37:30Z suehring
[2618]243! Reorder calls of init_surfaces.
244!
245! 2564 2017-10-19 15:56:56Z Giersch
[2564]246! Variable wind_turbine was added to control_parameters.
247!
248! 2550 2017-10-16 17:12:01Z boeske
[2550]249! Modifications to cyclic fill method and turbulence recycling method in case of
250! complex terrain simulations
251!
252! 2513 2017-10-04 09:24:39Z kanani
[2513]253! Bugfix in storing initial scalar profile (wrong index)
254!
255! 2350 2017-08-15 11:48:26Z kanani
[2350]256! Bugfix in nopointer version
257!
258! 2339 2017-08-07 13:55:26Z gronemeier
[2339]259! corrected timestamp in header
260!
261! 2338 2017-08-07 12:15:38Z gronemeier
[2338]262! Modularize 1D model
263!
[2339]264! 2329 2017-08-03 14:24:56Z knoop
[2329]265! Removed temporary bugfix (r2327) as bug is properly resolved by this revision
266!
267! 2327 2017-08-02 07:40:57Z maronga
[2327]268! Temporary bugfix
269!
270! 2320 2017-07-21 12:47:43Z suehring
[2320]271! Modularize large-scale forcing and nudging
272!
273! 2292 2017-06-20 09:51:42Z schwenkel
[2292]274! Implementation of new microphysic scheme: cloud_scheme = 'morrison'
275! includes two more prognostic equations for cloud drop concentration (nc) 
276! and cloud water content (qc).
277!
278! 2277 2017-06-12 10:47:51Z kanani
[2277]279! Removed unused variable sums_up_fraction_l
280!
281! 2270 2017-06-09 12:18:47Z maronga
[2270]282! dots_num must be increased when LSM and/or radiation is used
283!
284! 2259 2017-06-08 09:09:11Z gronemeier
[2259]285! Implemented synthetic turbulence generator
286!
287! 2252 2017-06-07 09:35:37Z knoop
[2252]288! rho_air now depending on surface_pressure even in Boussinesq mode
289!
290! 2233 2017-05-30 18:08:54Z suehring
[2233]291!
292! 2232 2017-05-30 17:47:52Z suehring
[2232]293! Adjustments to new topography and surface concept:
294!   - Modify passed parameters for disturb_field
295!   - Topography representation via flags
296!   - Remove unused arrays.
297!   - Move initialization of surface-related quantities to surface_mod
[1961]298!
[2173]299! 2172 2017-03-08 15:55:25Z knoop
300! Bugfix: moved parallel random generator initialization into its module
301!
[2119]302! 2118 2017-01-17 16:38:49Z raasch
303! OpenACC directives removed
304!
[2038]305! 2037 2016-10-26 11:15:40Z knoop
306! Anelastic approximation implemented
307!
[2032]308! 2031 2016-10-21 15:11:58Z knoop
309! renamed variable rho to rho_ocean
310!
[2012]311! 2011 2016-09-19 17:29:57Z kanani
312! Flag urban_surface is now defined in module control_parameters.
313!
[2008]314! 2007 2016-08-24 15:47:17Z kanani
315! Added support for urban surface model,
316! adjusted location_message in case of plant_canopy
317!
[2001]318! 2000 2016-08-20 18:09:15Z knoop
319! Forced header and separation lines into 80 columns
320!
[1993]321! 1992 2016-08-12 15:14:59Z suehring
322! Initializaton of scalarflux at model top
323! Bugfixes in initialization of surface and top salinity flux, top scalar and
324! humidity fluxes
325!
[1961]326! 1960 2016-07-12 16:34:24Z suehring
[1960]327! Separate humidity and passive scalar
328! Increase dimension for mean_inflow_profiles
329! Remove inadvertent write-statement
330! Bugfix, large-scale forcing is still not implemented for passive scalars
[1919]331!
[1958]332! 1957 2016-07-07 10:43:48Z suehring
333! flight module added
334!
[1921]335! 1920 2016-05-30 10:50:15Z suehring
336! Initialize us with very small number to avoid segmentation fault during
337! calculation of Obukhov length
338!
[1919]339! 1918 2016-05-27 14:35:57Z raasch
340! intermediate_timestep_count is set 0 instead 1 for first call of pres,
341! bugfix: initialization of local sum arrays are moved to the beginning of the
342!         routine because otherwise results from pres are overwritten
343!
[1917]344! 1914 2016-05-26 14:44:07Z witha
345! Added initialization of the wind turbine model
346!
[1879]347! 1878 2016-04-19 12:30:36Z hellstea
348! The zeroth element of weight_pres removed as unnecessary
349!
[1851]350! 1849 2016-04-08 11:33:18Z hoffmann
[1849]351! Adapted for modularization of microphysics.
352! precipitation_amount, precipitation_rate, prr moved to arrays_3d.
[1852]353! Initialization of nc_1d, nr_1d, pt_1d, qc_1d, qr_1d, q_1d moved to
[3274]354! bcm_init.
[1849]355!
[1846]356! 1845 2016-04-08 08:29:13Z raasch
357! nzb_2d replaced by nzb_u|v_inner
[1914]358!
[1834]359! 1833 2016-04-07 14:23:03Z raasch
360! initialization of spectra quantities moved to spectra_mod
361!
[1832]362! 1831 2016-04-07 13:15:51Z hoffmann
363! turbulence renamed collision_turbulence
364!
[1827]365! 1826 2016-04-07 12:01:39Z maronga
366! Renamed radiation calls.
367! Renamed canopy model calls.
368!
[1823]369! 1822 2016-04-07 07:49:42Z hoffmann
370! icloud_scheme replaced by microphysics_*
[1914]371!
[1818]372! 1817 2016-04-06 15:44:20Z maronga
373! Renamed lsm calls.
374!
[1816]375! 1815 2016-04-06 13:49:59Z raasch
376! zero-settings for velocities inside topography re-activated (was deactivated
377! in r1762)
378!
[1789]379! 1788 2016-03-10 11:01:04Z maronga
380! Added z0q.
381! Syntax layout improved.
382!
[1784]383! 1783 2016-03-06 18:36:17Z raasch
384! netcdf module name changed + related changes
385!
[1765]386! 1764 2016-02-28 12:45:19Z raasch
387! bugfix: increase size of volume_flow_area_l and volume_flow_initial_l by 1
388!
[1763]389! 1762 2016-02-25 12:31:13Z hellstea
390! Introduction of nested domain feature
391!
[1739]392! 1738 2015-12-18 13:56:05Z raasch
393! calculate mean surface level height for each statistic region
394!
[1735]395! 1734 2015-12-02 12:17:12Z raasch
396! no initial disturbances in case that the disturbance energy limit has been
397! set zero
398!
[1708]399! 1707 2015-11-02 15:24:52Z maronga
400! Bugfix: transfer of Richardson number from 1D model to Obukhov length caused
401! devision by zero in neutral stratification
402!
[1692]403! 1691 2015-10-26 16:17:44Z maronga
404! Call to init_surface_layer added. rif is replaced by ol and zeta.
405!
[1683]406! 1682 2015-10-07 23:56:08Z knoop
407! Code annotations made doxygen readable
408!
[1616]409! 1615 2015-07-08 18:49:19Z suehring
410! Enable turbulent inflow for passive_scalar and humidity
411!
[1586]412! 1585 2015-04-30 07:05:52Z maronga
413! Initialization of radiation code is now done after LSM initializtion
414!
[1576]415! 1575 2015-03-27 09:56:27Z raasch
416! adjustments for psolver-queries
417!
[1552]418! 1551 2015-03-03 14:18:16Z maronga
[1817]419! Allocation of land surface arrays is now done in the subroutine lsm_init_arrays,
[1552]420! which is part of land_surface_model.
421!
[1508]422! 1507 2014-12-10 12:14:18Z suehring
423! Bugfix: set horizontal velocity components to zero inside topography
424!
[1497]425! 1496 2014-12-02 17:25:50Z maronga
426! Added initialization of the land surface and radiation schemes
427!
[1485]428! 1484 2014-10-21 10:53:05Z kanani
[1484]429! Changes due to new module structure of the plant canopy model:
[1508]430! canopy-related initialization (e.g. lad and canopy_heat_flux) moved to new
431! subroutine init_plant_canopy within the module plant_canopy_model_mod,
432! call of subroutine init_plant_canopy added.
[1341]433!
[1432]434! 1431 2014-07-15 14:47:17Z suehring
435! var_d added, in order to normalize spectra.
436!
[1430]437! 1429 2014-07-15 12:53:45Z knoop
438! Ensemble run capability added to parallel random number generator
439!
[1412]440! 1411 2014-05-16 18:01:51Z suehring
441! Initial horizontal velocity profiles were not set to zero at the first vertical
442! grid level in case of non-cyclic lateral boundary conditions.
443!
[1407]444! 1406 2014-05-16 13:47:01Z raasch
445! bugfix: setting of initial velocities at k=1 to zero not in case of a
446! no-slip boundary condition for uv
447!
[1403]448! 1402 2014-05-09 14:25:13Z raasch
449! location messages modified
450!
[1401]451! 1400 2014-05-09 14:03:54Z knoop
452! Parallel random number generator added
453!
[1385]454! 1384 2014-05-02 14:31:06Z raasch
455! location messages added
456!
[1362]457! 1361 2014-04-16 15:17:48Z hoffmann
458! tend_* removed
459! Bugfix: w_subs is not allocated anymore if it is already allocated
460!
[1360]461! 1359 2014-04-11 17:15:14Z hoffmann
462! module lpm_init_mod added to use statements, because lpm_init has become a
463! module
464!
[1354]465! 1353 2014-04-08 15:21:23Z heinze
466! REAL constants provided with KIND-attribute
467!
[1341]468! 1340 2014-03-25 19:45:13Z kanani
469! REAL constants defined as wp-kind
470!
[1323]471! 1322 2014-03-20 16:38:49Z raasch
472! REAL constants defined as wp-kind
473! module interfaces removed
474!
[1321]475! 1320 2014-03-20 08:40:49Z raasch
476! ONLY-attribute added to USE-statements,
477! kind-parameters added to all INTEGER and REAL declaration statements,
478! kinds are defined in new module kinds,
479! revision history before 2012 removed,
480! comment fields (!:) to be used for variable explanations added to
481! all variable declaration statements
482!
[1317]483! 1316 2014-03-17 07:44:59Z heinze
484! Bugfix: allocation of w_subs
485!
[1300]486! 1299 2014-03-06 13:15:21Z heinze
487! Allocate w_subs due to extension of large scale subsidence in combination
488! with large scale forcing data (LSF_DATA)
489!
[1242]490! 1241 2013-10-30 11:36:58Z heinze
491! Overwrite initial profiles in case of nudging
492! Inititialize shf and qsws in case of large_scale_forcing
493!
[1222]494! 1221 2013-09-10 08:59:13Z raasch
495! +rflags_s_inner in copyin statement, use copyin for most arrays instead of
496! copy
497!
[1213]498! 1212 2013-08-15 08:46:27Z raasch
499! array tri is allocated and included in data copy statement
500!
[1196]501! 1195 2013-07-01 12:27:57Z heinze
502! Bugfix: move allocation of ref_state to parin.f90 and read_var_list.f90
503!
[1182]504! 1179 2013-06-14 05:57:58Z raasch
505! allocate and set ref_state to be used in buoyancy terms
506!
[1172]507! 1171 2013-05-30 11:27:45Z raasch
508! diss array is allocated with full size if accelerator boards are used
509!
[1160]510! 1159 2013-05-21 11:58:22Z fricke
511! -bc_lr_dirneu, bc_lr_neudir, bc_ns_dirneu, bc_ns_neudir
512!
[1154]513! 1153 2013-05-10 14:33:08Z raasch
514! diss array is allocated with dummy elements even if it is not needed
[1171]515! (required by PGI 13.4 / CUDA 5.0)
[1154]516!
[1116]517! 1115 2013-03-26 18:16:16Z hoffmann
518! unused variables removed
519!
[1114]520! 1113 2013-03-10 02:48:14Z raasch
521! openACC directive modified
522!
[1112]523! 1111 2013-03-08 23:54:10Z raasch
524! openACC directives added for pres
525! array diss allocated only if required
526!
[1093]527! 1092 2013-02-02 11:24:22Z raasch
528! unused variables removed
529!
[1066]530! 1065 2012-11-22 17:42:36Z hoffmann
531! allocation of diss (dissipation rate) in case of turbulence = .TRUE. added
532!
[1054]533! 1053 2012-11-13 17:11:03Z hoffmann
[1053]534! allocation and initialisation of necessary data arrays for the two-moment
535! cloud physics scheme the two new prognostic equations (nr, qr):
536! +dr, lambda_r, mu_r, sed_*, xr, *s, *sws, *swst, *, *_p, t*_m, *_1, *_2, *_3,
537! +tend_*, prr
[979]538!
[1037]539! 1036 2012-10-22 13:43:42Z raasch
540! code put under GPL (PALM 3.9)
541!
[1033]542! 1032 2012-10-21 13:03:21Z letzel
543! save memory by not allocating pt_2 in case of neutral = .T.
544!
[1026]545! 1025 2012-10-07 16:04:41Z letzel
546! bugfix: swap indices of mask for ghost boundaries
547!
[1017]548! 1015 2012-09-27 09:23:24Z raasch
549! mask is set to zero for ghost boundaries
550!
[1011]551! 1010 2012-09-20 07:59:54Z raasch
552! cpp switch __nopointer added for pointer free version
553!
[1004]554! 1003 2012-09-14 14:35:53Z raasch
555! nxra,nyna, nzta replaced ny nxr, nyn, nzt
556!
[1002]557! 1001 2012-09-13 14:08:46Z raasch
558! all actions concerning leapfrog scheme removed
559!
[997]560! 996 2012-09-07 10:41:47Z raasch
561! little reformatting
562!
[979]563! 978 2012-08-09 08:28:32Z fricke
[978]564! outflow damping layer removed
565! roughness length for scalar quantites z0h added
566! damping zone for the potential temperatur in case of non-cyclic lateral
567! boundaries added
568! initialization of ptdf_x, ptdf_y
569! initialization of c_u_m, c_u_m_l, c_v_m, c_v_m_l, c_w_m, c_w_m_l
[708]570!
[850]571! 849 2012-03-15 10:35:09Z raasch
572! init_particles renamed lpm_init
573!
[826]574! 825 2012-02-19 03:03:44Z raasch
575! wang_collision_kernel renamed wang_kernel
576!
[1]577! Revision 1.1  1998/03/09 16:22:22  raasch
578! Initial revision
579!
580!
581! Description:
582! ------------
[1682]583!> Allocation of arrays and initialization of the 3D model via
584!> a) pre-run the 1D model
585!> or
586!> b) pre-set constant linear profiles
587!> or
588!> c) read values of a previous run
[1]589!------------------------------------------------------------------------------!
[1682]590 SUBROUTINE init_3d_model
[1]591
[3298]592
[667]593    USE advec_ws
[1320]594
[1]595    USE arrays_3d
[1849]596
[3274]597    USE basic_constants_and_equations_mod,                                     &
598        ONLY:  c_p, g, l_v, pi, r_d, exner_function, exner_function_invers,    &
599               ideal_gas_law_rho, ideal_gas_law_rho_pt, barometric_formula
600
601    USE bulk_cloud_model_mod,                                                  &
[3685]602        ONLY:  bulk_cloud_model
[3274]603
[3298]604    USE chem_modules,                                                          &
[3685]605        ONLY:  max_pr_cs ! ToDo: this dependency needs to be removed cause it is ugly #new_dom
[3298]606
[1]607    USE control_parameters
[3298]608
[1320]609    USE grid_variables,                                                        &
[2037]610        ONLY:  dx, dy, ddx2_mg, ddy2_mg
[2817]611
[1]612    USE indices
[3469]613
[1320]614    USE kinds
[1496]615
[3159]616    USE lpm_init_mod,                                                          &
617        ONLY:  lpm_init
[1496]618 
[2320]619    USE lsf_nudging_mod,                                                       &
[3685]620        ONLY:  ls_forcing_surf
[1849]621
[2338]622    USE model_1d_mod,                                                          &
[3241]623        ONLY:  init_1d_model, l1d, u1d, v1d
[2338]624
[3685]625    USE module_interface,                                                      &
[3711]626        ONLY:  module_interface_init_arrays,                                   &
627               module_interface_init,                                          &
628               module_interface_init_checks
[3685]629
[3159]630    USE multi_agent_system_mod,                                                &
631        ONLY:  agents_active, mas_init
632
[1783]633    USE netcdf_interface,                                                      &
[3700]634        ONLY:  dots_max
[2696]635
[2906]636    USE netcdf_data_input_mod,                                                 &
[3761]637        ONLY:  init_3d,                              &
[3298]638               netcdf_data_input_init_3d, netcdf_data_input_interpolate
[3448]639
[3347]640    USE nesting_offl_mod,                                                      &
641        ONLY:  nesting_offl_init
[3294]642
[1320]643    USE particle_attributes,                                                   &
[3241]644        ONLY:  particle_advection
[3298]645
[1]646    USE pegrid
[3298]647
[3524]648#if defined( __parallel )
[2934]649    USE pmc_interface,                                                         &
650        ONLY:  nested_run
[3524]651#endif
[2934]652
[1320]653    USE random_function_mod 
[3685]654
[1400]655    USE random_generator_parallel,                                             &
[2172]656        ONLY:  init_parallel_random_generator
[3685]657
[2894]658    USE read_restart_data_mod,                                                 &
[3685]659        ONLY:  rrd_read_parts_of_global, rrd_local
660
[1320]661    USE statistics,                                                            &
[1738]662        ONLY:  hom, hom_sum, mean_surface_level_height, pr_palm, rmask,        &
[1833]663               statistic_regions, sums, sums_divnew_l, sums_divold_l, sums_l,  &
[2277]664               sums_l_l, sums_wsts_bc_l, ts_value,                             &
[1833]665               weight_pres, weight_substep
[2259]666
667    USE synthetic_turbulence_generator_mod,                                    &
[3347]668        ONLY:  parametrize_inflow_turbulence, stg_adjust, stg_init,            &
669               use_syn_turb_gen
[3685]670
[1691]671    USE surface_layer_fluxes_mod,                                              &
672        ONLY:  init_surface_layer_fluxes
[2232]673
674    USE surface_mod,                                                           &
675        ONLY :  init_surface_arrays, init_surfaces, surf_def_h, surf_lsm_h,    &
[3761]676                surf_usm_h, get_topography_top_index_ji
[3685]677
[3849]678#if defined( _OPENACC )
679    USE surface_mod,                                                           &
680        ONLY :  bc_h
681#endif
682
[3648]683    USE surface_data_output_mod,                                               &
684        ONLY:  surface_data_output_init
[3685]685
[2007]686    USE transpose_indices
[1]687
[2696]688    USE turbulence_closure_mod,                                                &
689        ONLY:  tcm_init_arrays, tcm_init
690
[1]691    IMPLICIT NONE
692
[3547]693    INTEGER(iwp) ::  i             !< grid index in x direction
694    INTEGER(iwp) ::  ind_array(1)  !< dummy used to determine start index for external pressure forcing
695    INTEGER(iwp) ::  j             !< grid index in y direction
696    INTEGER(iwp) ::  k             !< grid index in z direction
[2232]697    INTEGER(iwp) ::  k_surf        !< surface level index
698    INTEGER(iwp) ::  m             !< index of surface element in surface data type
699    INTEGER(iwp) ::  sr            !< index of statistic region
[1]700
[3547]701    INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE   ::  ngp_2dh_l  !< toal number of horizontal grid points in statistical region on subdomain
[1]702
[3547]703    INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  ngp_2dh_outer_l    !< number of horizontal non-wall bounded grid points on subdomain
704    INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  ngp_2dh_s_inner_l  !< number of horizontal non-topography grid points on subdomain
[1]705
[2037]706    REAL(wp)     ::  t_surface !< air temperature at the surface
707
[3182]708    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  init_l        !< dummy array used for averaging 3D data to obtain inital profiles
[2037]709    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  p_hydrostatic !< hydrostatic pressure
710
711    INTEGER(iwp) ::  l       !< loop variable
712    INTEGER(iwp) ::  nzt_l   !< index of top PE boundary for multigrid level
713    REAL(wp) ::  dx_l !< grid spacing along x on different multigrid level
714    REAL(wp) ::  dy_l !< grid spacing along y on different multigrid level
715
[3547]716    REAL(wp), DIMENSION(1:3) ::  volume_flow_area_l     !< area of lateral and top model domain surface on local subdomain
717    REAL(wp), DIMENSION(1:3) ::  volume_flow_initial_l  !< initial volume flow into model domain
[1]718
[3547]719    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  mean_surface_level_height_l !< mean surface level height on subdomain
720    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  ngp_3d_inner_l    !< total number of non-topography grid points on subdomain
721    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  ngp_3d_inner_tmp  !< total number of non-topography grid points
[1]722
[3547]723    INTEGER(iwp) ::  nz_u_shift   !< topography-top index on u-grid, used to vertically shift initial profiles
724    INTEGER(iwp) ::  nz_v_shift   !< topography-top index on v-grid, used to vertically shift initial profiles
725    INTEGER(iwp) ::  nz_w_shift   !< topography-top index on w-grid, used to vertically shift initial profiles
726    INTEGER(iwp) ::  nz_s_shift   !< topography-top index on scalar-grid, used to vertically shift initial profiles
727    INTEGER(iwp) ::  nz_u_shift_l !< topography-top index on u-grid, used to vertically shift initial profiles
728    INTEGER(iwp) ::  nz_v_shift_l !< topography-top index on v-grid, used to vertically shift initial profiles
729    INTEGER(iwp) ::  nz_w_shift_l !< topography-top index on w-grid, used to vertically shift initial profiles
730    INTEGER(iwp) ::  nz_s_shift_l !< topography-top index on scalar-grid, used to vertically shift initial profiles
[485]731
[3885]732    CALL location_message( 'init_3d_model', 'start' )
733    CALL location_message( 'allocating arrays', 'start' )
[1]734!
735!-- Allocate arrays
[1788]736    ALLOCATE( mean_surface_level_height(0:statistic_regions),                  &
737              mean_surface_level_height_l(0:statistic_regions),                &
738              ngp_2dh(0:statistic_regions), ngp_2dh_l(0:statistic_regions),    &
739              ngp_3d(0:statistic_regions),                                     &
740              ngp_3d_inner(0:statistic_regions),                               &
741              ngp_3d_inner_l(0:statistic_regions),                             &
742              ngp_3d_inner_tmp(0:statistic_regions),                           &
743              sums_divnew_l(0:statistic_regions),                              &
[1]744              sums_divold_l(0:statistic_regions) )
[1195]745    ALLOCATE( dp_smooth_factor(nzb:nzt), rdf(nzb+1:nzt), rdf_sc(nzb+1:nzt) )
[1788]746    ALLOCATE( ngp_2dh_outer(nzb:nzt+1,0:statistic_regions),                    &
747              ngp_2dh_outer_l(nzb:nzt+1,0:statistic_regions),                  &
748              ngp_2dh_s_inner(nzb:nzt+1,0:statistic_regions),                  &
749              ngp_2dh_s_inner_l(nzb:nzt+1,0:statistic_regions),                &
750              rmask(nysg:nyng,nxlg:nxrg,0:statistic_regions),                  &
[3458]751              sums(nzb:nzt+1,pr_palm+max_pr_user+max_pr_cs),                   &
752              sums_l(nzb:nzt+1,pr_palm+max_pr_user+max_pr_cs,0:threads_per_task-1),      &
[1788]753              sums_l_l(nzb:nzt+1,0:statistic_regions,0:threads_per_task-1),    &
[3700]754              sums_wsts_bc_l(nzb:nzt+1,0:statistic_regions) )
755    ALLOCATE( ts_value(dots_max,0:statistic_regions) )
[978]756    ALLOCATE( ptdf_x(nxlg:nxrg), ptdf_y(nysg:nyng) )
[1]757
[1788]758    ALLOCATE( d(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl:nxr),                                    &
759              p(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                                &
[1010]760              tend(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
761
[2696]762    ALLOCATE( pt_1(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                             &
[1788]763              pt_3(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                             &
764              u_1(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                              &
765              u_2(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                              &
766              u_3(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                              &
767              v_1(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                              &
768              v_2(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                              &
769              v_3(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                              &
770              w_1(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                              &
771              w_2(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                              &
[667]772              w_3(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
[1788]773    IF (  .NOT.  neutral )  THEN
[1032]774       ALLOCATE( pt_2(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
775    ENDIF
[673]776!
[3747]777!-- Pre-set masks for regional statistics. Default is the total model domain.
778!-- Ghost points are excluded because counting values at the ghost boundaries
779!-- would bias the statistics
780    rmask = 1.0_wp
781    rmask(:,nxlg:nxl-1,:) = 0.0_wp;  rmask(:,nxr+1:nxrg,:) = 0.0_wp
782    rmask(nysg:nys-1,:,:) = 0.0_wp;  rmask(nyn+1:nyng,:,:) = 0.0_wp
783!
[707]784!-- Following array is required for perturbation pressure within the iterative
785!-- pressure solvers. For the multistep schemes (Runge-Kutta), array p holds
786!-- the weighted average of the substeps and cannot be used in the Poisson
787!-- solver.
788    IF ( psolver == 'sor' )  THEN
789       ALLOCATE( p_loc(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
[1575]790    ELSEIF ( psolver(1:9) == 'multigrid' )  THEN
[707]791!
792!--    For performance reasons, multigrid is using one ghost layer only
793       ALLOCATE( p_loc(nzb:nzt+1,nys-1:nyn+1,nxl-1:nxr+1) )
[673]794    ENDIF
[1]795
[1111]796!
797!-- Array for storing constant coeffficients of the tridiagonal solver
798    IF ( psolver == 'poisfft' )  THEN
[1212]799       ALLOCATE( tri(nxl_z:nxr_z,nys_z:nyn_z,0:nz-1,2) )
[1111]800       ALLOCATE( tric(nxl_z:nxr_z,nys_z:nyn_z,0:nz-1) )
801    ENDIF
802
[1960]803    IF ( humidity )  THEN
[1]804!
[1960]805!--    3D-humidity
[1788]806       ALLOCATE( q_1(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                           &
807                 q_2(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                           &
[3011]808                 q_3(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                           &
809                 vpt_1(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) ) 
[1]810
[3011]811       IF ( cloud_droplets )  THEN
[1]812!
[3011]813!--       Liquid water content, change in liquid water content
814          ALLOCATE ( ql_1(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                      &
815                     ql_2(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
[1010]816!
[3011]817!--       Real volume of particles (with weighting), volume of particles
818          ALLOCATE ( ql_v(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                      &
819                     ql_vp(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
[1]820       ENDIF
821
[3011]822    ENDIF   
[1960]823   
824    IF ( passive_scalar )  THEN
[1]825
[1960]826!
827!--    3D scalar arrays
828       ALLOCATE( s_1(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                           &
829                 s_2(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                           &
830                 s_3(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
[3636]831
[1960]832    ENDIF
833
[1]834!
[3302]835!-- Allocate and set 1d-profiles for Stokes drift velocity. It may be set to
836!-- non-zero values later in ocean_init
837    ALLOCATE( u_stokes_zu(nzb:nzt+1), u_stokes_zw(nzb:nzt+1),                  &
838              v_stokes_zu(nzb:nzt+1), v_stokes_zw(nzb:nzt+1) )
839    u_stokes_zu(:) = 0.0_wp
840    u_stokes_zw(:) = 0.0_wp
841    v_stokes_zu(:) = 0.0_wp
842    v_stokes_zw(:) = 0.0_wp
843
844!
[2037]845!-- Allocation of anelastic and Boussinesq approximation specific arrays
846    ALLOCATE( p_hydrostatic(nzb:nzt+1) )
847    ALLOCATE( rho_air(nzb:nzt+1) )
848    ALLOCATE( rho_air_zw(nzb:nzt+1) )
849    ALLOCATE( drho_air(nzb:nzt+1) )
850    ALLOCATE( drho_air_zw(nzb:nzt+1) )
851!
852!-- Density profile calculation for anelastic approximation
[3274]853    t_surface = pt_surface * ( surface_pressure / 1000.0_wp )**( r_d / c_p )
[2037]854    IF ( TRIM( approximation ) == 'anelastic' ) THEN
855       DO  k = nzb, nzt+1
856          p_hydrostatic(k)    = surface_pressure * 100.0_wp *                  &
[3274]857                                ( 1 - ( g * zu(k) ) / ( c_p * t_surface )      &
858                                )**( c_p / r_d )
[2037]859          rho_air(k)          = ( p_hydrostatic(k) *                           &
860                                  ( 100000.0_wp / p_hydrostatic(k)             &
[3274]861                                  )**( r_d / c_p )                             &
[2037]862                                ) / ( r_d * pt_init(k) )
863       ENDDO
864       DO  k = nzb, nzt
865          rho_air_zw(k) = 0.5_wp * ( rho_air(k) + rho_air(k+1) )
866       ENDDO
867       rho_air_zw(nzt+1)  = rho_air_zw(nzt)                                    &
868                            + 2.0_wp * ( rho_air(nzt+1) - rho_air_zw(nzt)  )
869    ELSE
[2252]870       DO  k = nzb, nzt+1
871          p_hydrostatic(k)    = surface_pressure * 100.0_wp *                  &
[3274]872                                ( 1 - ( g * zu(nzb) ) / ( c_p * t_surface )    &
873                                )**( c_p / r_d )
[2252]874          rho_air(k)          = ( p_hydrostatic(k) *                           &
875                                  ( 100000.0_wp / p_hydrostatic(k)             &
[3274]876                                  )**( r_d / c_p )                             &
[2252]877                                ) / ( r_d * pt_init(nzb) )
878       ENDDO
879       DO  k = nzb, nzt
880          rho_air_zw(k) = 0.5_wp * ( rho_air(k) + rho_air(k+1) )
881       ENDDO
882       rho_air_zw(nzt+1)  = rho_air_zw(nzt)                                    &
883                            + 2.0_wp * ( rho_air(nzt+1) - rho_air_zw(nzt)  )
[2037]884    ENDIF
[2696]885!
[2037]886!-- compute the inverse density array in order to avoid expencive divisions
887    drho_air    = 1.0_wp / rho_air
888    drho_air_zw = 1.0_wp / rho_air_zw
889
890!
891!-- Allocation of flux conversion arrays
892    ALLOCATE( heatflux_input_conversion(nzb:nzt+1) )
893    ALLOCATE( waterflux_input_conversion(nzb:nzt+1) )
894    ALLOCATE( momentumflux_input_conversion(nzb:nzt+1) )
895    ALLOCATE( heatflux_output_conversion(nzb:nzt+1) )
896    ALLOCATE( waterflux_output_conversion(nzb:nzt+1) )
897    ALLOCATE( momentumflux_output_conversion(nzb:nzt+1) )
898
899!
900!-- calculate flux conversion factors according to approximation and in-/output mode
901    DO  k = nzb, nzt+1
902
903        IF ( TRIM( flux_input_mode ) == 'kinematic' )  THEN
904            heatflux_input_conversion(k)      = rho_air_zw(k)
905            waterflux_input_conversion(k)     = rho_air_zw(k)
906            momentumflux_input_conversion(k)  = rho_air_zw(k)
907        ELSEIF ( TRIM( flux_input_mode ) == 'dynamic' ) THEN
[3274]908            heatflux_input_conversion(k)      = 1.0_wp / c_p
[2037]909            waterflux_input_conversion(k)     = 1.0_wp / l_v
910            momentumflux_input_conversion(k)  = 1.0_wp
911        ENDIF
912
913        IF ( TRIM( flux_output_mode ) == 'kinematic' )  THEN
914            heatflux_output_conversion(k)     = drho_air_zw(k)
915            waterflux_output_conversion(k)    = drho_air_zw(k)
916            momentumflux_output_conversion(k) = drho_air_zw(k)
917        ELSEIF ( TRIM( flux_output_mode ) == 'dynamic' ) THEN
[3274]918            heatflux_output_conversion(k)     = c_p
[2037]919            waterflux_output_conversion(k)    = l_v
920            momentumflux_output_conversion(k) = 1.0_wp
921        ENDIF
922
923        IF ( .NOT. humidity ) THEN
924            waterflux_input_conversion(k)  = 1.0_wp
925            waterflux_output_conversion(k) = 1.0_wp
926        ENDIF
927
928    ENDDO
929
930!
931!-- In case of multigrid method, compute grid lengths and grid factors for the
932!-- grid levels with respective density on each grid
933    IF ( psolver(1:9) == 'multigrid' )  THEN
934
935       ALLOCATE( ddx2_mg(maximum_grid_level) )
936       ALLOCATE( ddy2_mg(maximum_grid_level) )
937       ALLOCATE( dzu_mg(nzb+1:nzt+1,maximum_grid_level) )
938       ALLOCATE( dzw_mg(nzb+1:nzt+1,maximum_grid_level) )
939       ALLOCATE( f1_mg(nzb+1:nzt,maximum_grid_level) )
940       ALLOCATE( f2_mg(nzb+1:nzt,maximum_grid_level) )
941       ALLOCATE( f3_mg(nzb+1:nzt,maximum_grid_level) )
942       ALLOCATE( rho_air_mg(nzb:nzt+1,maximum_grid_level) )
943       ALLOCATE( rho_air_zw_mg(nzb:nzt+1,maximum_grid_level) )
944
945       dzu_mg(:,maximum_grid_level) = dzu
946       rho_air_mg(:,maximum_grid_level) = rho_air
947!       
948!--    Next line to ensure an equally spaced grid.
949       dzu_mg(1,maximum_grid_level) = dzu(2)
950       rho_air_mg(nzb,maximum_grid_level) = rho_air(nzb) +                     &
951                                             (rho_air(nzb) - rho_air(nzb+1))
952
953       dzw_mg(:,maximum_grid_level) = dzw
954       rho_air_zw_mg(:,maximum_grid_level) = rho_air_zw
955       nzt_l = nzt
956       DO  l = maximum_grid_level-1, 1, -1
957           dzu_mg(nzb+1,l) = 2.0_wp * dzu_mg(nzb+1,l+1)
958           dzw_mg(nzb+1,l) = 2.0_wp * dzw_mg(nzb+1,l+1)
959           rho_air_mg(nzb,l)    = rho_air_mg(nzb,l+1) + (rho_air_mg(nzb,l+1) - rho_air_mg(nzb+1,l+1))
960           rho_air_zw_mg(nzb,l) = rho_air_zw_mg(nzb,l+1) + (rho_air_zw_mg(nzb,l+1) - rho_air_zw_mg(nzb+1,l+1))
961           rho_air_mg(nzb+1,l)    = rho_air_mg(nzb+1,l+1)
962           rho_air_zw_mg(nzb+1,l) = rho_air_zw_mg(nzb+1,l+1)
963           nzt_l = nzt_l / 2
964           DO  k = 2, nzt_l+1
965              dzu_mg(k,l) = dzu_mg(2*k-2,l+1) + dzu_mg(2*k-1,l+1)
966              dzw_mg(k,l) = dzw_mg(2*k-2,l+1) + dzw_mg(2*k-1,l+1)
967              rho_air_mg(k,l)    = rho_air_mg(2*k-1,l+1)
968              rho_air_zw_mg(k,l) = rho_air_zw_mg(2*k-1,l+1)
969           ENDDO
970       ENDDO
971
972       nzt_l = nzt
973       dx_l  = dx
974       dy_l  = dy
975       DO  l = maximum_grid_level, 1, -1
976          ddx2_mg(l) = 1.0_wp / dx_l**2
977          ddy2_mg(l) = 1.0_wp / dy_l**2
978          DO  k = nzb+1, nzt_l
979             f2_mg(k,l) = rho_air_zw_mg(k,l) / ( dzu_mg(k+1,l) * dzw_mg(k,l) )
980             f3_mg(k,l) = rho_air_zw_mg(k-1,l) / ( dzu_mg(k,l)   * dzw_mg(k,l) )
981             f1_mg(k,l) = 2.0_wp * ( ddx2_mg(l) + ddy2_mg(l) ) &
982                          * rho_air_mg(k,l) + f2_mg(k,l) + f3_mg(k,l)
983          ENDDO
984          nzt_l = nzt_l / 2
985          dx_l  = dx_l * 2.0_wp
986          dy_l  = dy_l * 2.0_wp
987       ENDDO
988
989    ENDIF
990
991!
[1299]992!-- 1D-array for large scale subsidence velocity
[1361]993    IF ( .NOT. ALLOCATED( w_subs ) )  THEN
994       ALLOCATE ( w_subs(nzb:nzt+1) )
995       w_subs = 0.0_wp
996    ENDIF
[1299]997
998!
[106]999!-- Arrays to store velocity data from t-dt and the phase speeds which
1000!-- are needed for radiation boundary conditions
[3182]1001    IF ( bc_radiation_l )  THEN
[1788]1002       ALLOCATE( u_m_l(nzb:nzt+1,nysg:nyng,1:2),                               &
1003                 v_m_l(nzb:nzt+1,nysg:nyng,0:1),                               &
[667]1004                 w_m_l(nzb:nzt+1,nysg:nyng,0:1) )
[73]1005    ENDIF
[3182]1006    IF ( bc_radiation_r )  THEN
[1788]1007       ALLOCATE( u_m_r(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nx-1:nx),                           &
1008                 v_m_r(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nx-1:nx),                           &
[667]1009                 w_m_r(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nx-1:nx) )
[73]1010    ENDIF
[3182]1011    IF ( bc_radiation_l  .OR.  bc_radiation_r )  THEN
[1788]1012       ALLOCATE( c_u(nzb:nzt+1,nysg:nyng), c_v(nzb:nzt+1,nysg:nyng),           &
[667]1013                 c_w(nzb:nzt+1,nysg:nyng) )
[106]1014    ENDIF
[3182]1015    IF ( bc_radiation_s )  THEN
[1788]1016       ALLOCATE( u_m_s(nzb:nzt+1,0:1,nxlg:nxrg),                               &
1017                 v_m_s(nzb:nzt+1,1:2,nxlg:nxrg),                               &
[667]1018                 w_m_s(nzb:nzt+1,0:1,nxlg:nxrg) )
[73]1019    ENDIF
[3182]1020    IF ( bc_radiation_n )  THEN
[1788]1021       ALLOCATE( u_m_n(nzb:nzt+1,ny-1:ny,nxlg:nxrg),                           &
1022                 v_m_n(nzb:nzt+1,ny-1:ny,nxlg:nxrg),                           &
[667]1023                 w_m_n(nzb:nzt+1,ny-1:ny,nxlg:nxrg) )
[73]1024    ENDIF
[3182]1025    IF ( bc_radiation_s  .OR.  bc_radiation_n )  THEN
[1788]1026       ALLOCATE( c_u(nzb:nzt+1,nxlg:nxrg), c_v(nzb:nzt+1,nxlg:nxrg),           &
[667]1027                 c_w(nzb:nzt+1,nxlg:nxrg) )
[106]1028    ENDIF
[3182]1029    IF ( bc_radiation_l  .OR.  bc_radiation_r  .OR.  bc_radiation_s  .OR.      &
1030         bc_radiation_n )  THEN
[978]1031       ALLOCATE( c_u_m_l(nzb:nzt+1), c_v_m_l(nzb:nzt+1), c_w_m_l(nzb:nzt+1) )                   
1032       ALLOCATE( c_u_m(nzb:nzt+1), c_v_m(nzb:nzt+1), c_w_m(nzb:nzt+1) )
1033    ENDIF
[73]1034
1035!
[1]1036!-- Initial assignment of the pointers
[1032]1037    IF ( .NOT. neutral )  THEN
1038       pt => pt_1;  pt_p => pt_2;  tpt_m => pt_3
1039    ELSE
1040       pt => pt_1;  pt_p => pt_1;  tpt_m => pt_3
1041    ENDIF
[1001]1042    u  => u_1;   u_p  => u_2;   tu_m  => u_3
1043    v  => v_1;   v_p  => v_2;   tv_m  => v_3
1044    w  => w_1;   w_p  => w_2;   tw_m  => w_3
[1]1045
[1960]1046    IF ( humidity )  THEN
[1001]1047       q => q_1;  q_p => q_2;  tq_m => q_3
[3274]1048       vpt  => vpt_1
[1001]1049       IF ( cloud_droplets )  THEN
1050          ql   => ql_1
1051          ql_c => ql_2
[1]1052       ENDIF
[1001]1053    ENDIF
[1960]1054   
1055    IF ( passive_scalar )  THEN
1056       s => s_1;  s_p => s_2;  ts_m => s_3
1057    ENDIF   
[1]1058
1059!
[2696]1060!-- Initialize arrays for turbulence closure
1061    CALL tcm_init_arrays
1062!
1063!-- Initialize surface arrays
[2232]1064    CALL init_surface_arrays
1065!
[3294]1066!-- Allocate arrays for other modules
[3685]1067    CALL module_interface_init_arrays
[1551]1068
[1914]1069
[2320]1070!
[709]1071!-- Allocate arrays containing the RK coefficient for calculation of
1072!-- perturbation pressure and turbulent fluxes. At this point values are
1073!-- set for pressure calculation during initialization (where no timestep
1074!-- is done). Further below the values needed within the timestep scheme
1075!-- will be set.
[1788]1076    ALLOCATE( weight_substep(1:intermediate_timestep_count_max),               &
[1878]1077              weight_pres(1:intermediate_timestep_count_max) )
[1340]1078    weight_substep = 1.0_wp
1079    weight_pres    = 1.0_wp
[1918]1080    intermediate_timestep_count = 0  ! needed when simulated_time = 0.0
[673]1081       
[3885]1082    CALL location_message( 'allocating arrays', 'finished' )
[1918]1083
[673]1084!
[3014]1085!-- Initialize time series
1086    ts_value = 0.0_wp
1087
1088!
[1918]1089!-- Initialize local summation arrays for routine flow_statistics.
1090!-- This is necessary because they may not yet have been initialized when they
1091!-- are called from flow_statistics (or - depending on the chosen model run -
1092!-- are never initialized)
1093    sums_divnew_l      = 0.0_wp
1094    sums_divold_l      = 0.0_wp
1095    sums_l_l           = 0.0_wp
1096    sums_wsts_bc_l     = 0.0_wp
[3182]1097   
[1918]1098!
[1]1099!-- Initialize model variables
[1788]1100    IF ( TRIM( initializing_actions ) /= 'read_restart_data'  .AND.            &
[328]1101         TRIM( initializing_actions ) /= 'cyclic_fill' )  THEN
[1]1102!
[2696]1103!--    Initialization with provided input data derived from larger-scale model
1104       IF ( INDEX( initializing_actions, 'inifor' ) /= 0 )  THEN
[3885]1105          CALL location_message( 'initializing with INIFOR', 'start' )
[2696]1106!
[3051]1107!--       Read initial 1D profiles or 3D data from NetCDF file, depending
1108!--       on the provided level-of-detail.
[2696]1109!--       At the moment, only u, v, w, pt and q are provided.
1110          CALL netcdf_data_input_init_3d
1111!
[3182]1112!--       Please note, Inifor provides data from nzb+1 to nzt.
1113!--       Bottom and top boundary conditions for Inifor profiles are already
1114!--       set (just after reading), so that this is not necessary here.
1115!--       Depending on the provided level-of-detail, initial Inifor data is
1116!--       either stored on data type (lod=1), or directly on 3D arrays (lod=2).
1117!--       In order to obtain also initial profiles in case of lod=2 (which
1118!--       is required for e.g. damping), average over 3D data.
1119          IF( init_3d%lod_u == 1 )  THEN
1120             u_init = init_3d%u_init
1121          ELSEIF( init_3d%lod_u == 2 )  THEN
1122             ALLOCATE( init_l(nzb:nzt+1) ) 
1123             DO  k = nzb, nzt+1
1124                init_l(k) = SUM( u(k,nys:nyn,nxl:nxr) )
1125             ENDDO
1126             init_l = init_l / REAL( ( nx + 1 ) * ( ny + 1 ), KIND = wp )
[1384]1127
[3182]1128#if defined( __parallel )
1129             CALL MPI_ALLREDUCE( init_l, u_init, nzt+1-nzb+1,                  &
1130                                 MPI_REAL, MPI_SUM, comm2d, ierr )
1131#else
1132             u_init = init_l
1133#endif
1134             DEALLOCATE( init_l )
[3051]1135
[2696]1136          ENDIF
[3182]1137           
1138          IF( init_3d%lod_v == 1 )  THEN 
1139             v_init = init_3d%v_init
1140          ELSEIF( init_3d%lod_v == 2 )  THEN
1141             ALLOCATE( init_l(nzb:nzt+1) ) 
1142             DO  k = nzb, nzt+1
1143                init_l(k) = SUM( v(k,nys:nyn,nxl:nxr) )
1144             ENDDO
1145             init_l = init_l / REAL( ( nx + 1 ) * ( ny + 1 ), KIND = wp )
[2696]1146
[3182]1147#if defined( __parallel )
1148             CALL MPI_ALLREDUCE( init_l, v_init, nzt+1-nzb+1,                  &
1149                                 MPI_REAL, MPI_SUM, comm2d, ierr )
1150#else
1151             v_init = init_l
1152#endif
1153             DEALLOCATE( init_l )
1154          ENDIF
1155          IF( .NOT. neutral )  THEN
1156             IF( init_3d%lod_pt == 1 )  THEN
1157                pt_init = init_3d%pt_init
1158             ELSEIF( init_3d%lod_pt == 2 )  THEN
1159                ALLOCATE( init_l(nzb:nzt+1) ) 
1160                DO  k = nzb, nzt+1
1161                   init_l(k) = SUM( pt(k,nys:nyn,nxl:nxr) )
1162                ENDDO
1163                init_l = init_l / REAL( ( nx + 1 ) * ( ny + 1 ), KIND = wp )
1164
1165#if defined( __parallel )
1166                CALL MPI_ALLREDUCE( init_l, pt_init, nzt+1-nzb+1,               &
1167                                    MPI_REAL, MPI_SUM, comm2d, ierr )
1168#else
1169                pt_init = init_l
1170#endif
1171                DEALLOCATE( init_l )
1172             ENDIF
1173          ENDIF
1174
1175
1176          IF( humidity )  THEN
1177             IF( init_3d%lod_q == 1 )  THEN
1178                q_init = init_3d%q_init
1179             ELSEIF( init_3d%lod_q == 2 )  THEN
1180                ALLOCATE( init_l(nzb:nzt+1) ) 
1181                DO  k = nzb, nzt+1
1182                   init_l(k) = SUM( q(k,nys:nyn,nxl:nxr) )
1183                ENDDO
1184                init_l = init_l / REAL( ( nx + 1 ) * ( ny + 1 ), KIND = wp )
1185
1186#if defined( __parallel )
1187                CALL MPI_ALLREDUCE( init_l, q_init, nzt+1-nzb+1,               &
1188                                    MPI_REAL, MPI_SUM, comm2d, ierr )
1189#else
1190                q_init = init_l
1191#endif
1192                DEALLOCATE( init_l )
1193             ENDIF
1194          ENDIF
1195
[2696]1196!
[3182]1197!--       Write initial profiles onto 3D arrays. Note, only in case of lod = 1,
1198!--       for lod = 2 data is already on 3D arrays.   
[2696]1199          DO  i = nxlg, nxrg
1200             DO  j = nysg, nyng
[3051]1201                IF( init_3d%lod_u == 1 )  u(:,j,i) = u_init(:)
1202                IF( init_3d%lod_v == 1 )  v(:,j,i) = v_init(:)
1203                IF( .NOT. neutral  .AND.  init_3d%lod_pt == 1 )                &
1204                   pt(:,j,i) = pt_init(:)
[3182]1205                IF( humidity  .AND.  init_3d%lod_q == 1 )  q(:,j,i) = q_init(:)
[2696]1206             ENDDO
1207          ENDDO
1208!
[3900]1209!--       Exchange ghost points and set boundary conditions in case of
1210!--       level-of-detail = 2
1211          IF( init_3d%lod_u == 2 )  CALL exchange_horiz( u, nbgp )
1212          IF( init_3d%lod_v == 2 )  CALL exchange_horiz( v, nbgp )
1213          IF( init_3d%lod_w == 2 )  CALL exchange_horiz( w, nbgp )
[3182]1214          IF( .NOT. neutral  .AND.  init_3d%lod_pt == 2 )                      &
1215             CALL exchange_horiz( pt, nbgp )
1216          IF( humidity  .AND.  init_3d%lod_q == 2 )                            &
1217             CALL exchange_horiz( q, nbgp )
[3900]1218         
1219          IF ( bc_dirichlet_l )  THEN
1220             DO  j = nysg, nyng
1221                DO  k = nzb, nzt+1
1222                   IF( init_3d%lod_u == 2 )  u(k,j,nxlg:nxl)   = u(k,j,nxlu)
1223                   IF( init_3d%lod_v == 2 )  v(k,j,nxlg:nxl-1) = v(k,j,nxl)
1224                   IF( init_3d%lod_w == 2 )  w(k,j,nxlg:nxl-1) = w(k,j,nxl)
1225                   IF( .NOT. neutral  .AND.  init_3d%lod_pt == 2 )                      &
1226                      pt(k,j,nxlg:nxl-1) = pt(k,j,nxl)
1227                   IF( humidity  .AND.  init_3d%lod_q == 2 )                            &
1228                      q(k,j,nxlg:nxl-1)  = q(k,j,nxl) 
1229                ENDDO
1230             ENDDO
1231          ENDIF
1232          IF ( bc_dirichlet_r )  THEN
1233             DO  j = nysg, nyng
1234                DO  k = nzb, nzt+1
1235                   IF( init_3d%lod_u == 2 )  u(k,j,nxr+1:nxrg) = u(k,j,nxr)
1236                   IF( init_3d%lod_v == 2 )  v(k,j,nxr+1:nxrg) = v(k,j,nxr)
1237                   IF( init_3d%lod_w == 2 )  w(k,j,nxr+1:nxrg) = w(k,j,nxr)
1238                   IF( .NOT. neutral  .AND.  init_3d%lod_pt == 2 )                      &
1239                      pt(k,j,nxr+1:nxrg) = pt(k,j,nxr)
1240                   IF( humidity  .AND.  init_3d%lod_q == 2 )                            &
1241                      q(k,j,nxr+1:nxrg)  = q(k,j,nxr) 
1242                ENDDO
1243             ENDDO
1244          ENDIF
1245          IF ( bc_dirichlet_s )  THEN
1246             DO  i = nxlg, nxrg
1247                DO  k = nzb, nzt+1
1248                   IF( init_3d%lod_u == 2 )  u(k,nysg:nys-1,i) = u(k,nys,i)
1249                   IF( init_3d%lod_v == 2 )  v(k,nysg:nys,i)   = v(k,nysv,i)
1250                   IF( init_3d%lod_w == 2 )  w(k,nysg:nys-1,i) = w(k,nys,i)
1251                   IF( .NOT. neutral  .AND.  init_3d%lod_pt == 2 )                      &
1252                      pt(k,nysg:nys-1,i) = pt(k,nys,i)
1253                   IF( humidity  .AND.  init_3d%lod_q == 2 )                            &
1254                      q(k,nysg:nys-1,i)  = q(k,nys,i)
1255                ENDDO
1256             ENDDO
1257          ENDIF
1258          IF ( bc_dirichlet_n )  THEN
1259             DO  i = nxlg, nxrg
1260                DO  k = nzb, nzt+1
1261                   IF( init_3d%lod_u == 2 )  u(k,nyn+1:nyng,i) = u(k,nyn,i)
1262                   IF( init_3d%lod_v == 2 )  v(k,nyn+1:nyng,i) = v(k,nyn,i)
1263                   IF( init_3d%lod_w == 2 )  w(k,nyn+1:nyng,i) = w(k,nyn,i)
1264                   IF( .NOT. neutral  .AND.  init_3d%lod_pt == 2 )                      &
1265                      pt(k,nyn+1:nyng,i) = pt(k,nyn,i)
1266                   IF( humidity  .AND.  init_3d%lod_q == 2 )                            &
1267                      q(k,nyn+1:nyng,i)  = q(k,nyn,i)
1268                ENDDO
1269             ENDDO
1270          ENDIF
[3182]1271!
1272!--       Set geostrophic wind components. 
[2938]1273          IF ( init_3d%from_file_ug )  THEN
1274             ug(:) = init_3d%ug_init(:)
1275          ENDIF
1276          IF ( init_3d%from_file_vg )  THEN
1277             vg(:) = init_3d%vg_init(:)
1278          ENDIF
[3404]1279!
1280!--       Set bottom and top boundary condition for geostrophic wind
[2938]1281          ug(nzt+1) = ug(nzt)
1282          vg(nzt+1) = vg(nzt)
[3404]1283          ug(nzb)   = ug(nzb+1)
1284          vg(nzb)   = vg(nzb+1)
[2696]1285!
1286!--       Set inital w to 0
1287          w = 0.0_wp
1288
1289          IF ( passive_scalar )  THEN
1290             DO  i = nxlg, nxrg
1291                DO  j = nysg, nyng
1292                   s(:,j,i) = s_init
1293                ENDDO
1294             ENDDO
1295          ENDIF
1296
1297!
1298!--       Set velocity components at non-atmospheric / oceanic grid points to
1299!--       zero.
1300          u = MERGE( u, 0.0_wp, BTEST( wall_flags_0, 1 ) )
1301          v = MERGE( v, 0.0_wp, BTEST( wall_flags_0, 2 ) )
1302          w = MERGE( w, 0.0_wp, BTEST( wall_flags_0, 3 ) )
[2700]1303!
1304!--       Initialize surface variables, e.g. friction velocity, momentum
1305!--       fluxes, etc.
1306          CALL init_surfaces
[2938]1307!
1308!--       Initialize turbulence generator
1309          IF( use_syn_turb_gen )  CALL stg_init
[2696]1310
[3885]1311          CALL location_message( 'initializing with INIFOR', 'finished' )
[2696]1312!
1313!--    Initialization via computed 1D-model profiles
1314       ELSEIF ( INDEX( initializing_actions, 'set_1d-model_profiles' ) /= 0 )  THEN
1315
[3885]1316          CALL location_message( 'initializing with 1D model profiles', 'start' )
[1]1317!
1318!--       Use solutions of the 1D model as initial profiles,
1319!--       start 1D model
1320          CALL init_1d_model
1321!
1322!--       Transfer initial profiles to the arrays of the 3D model
[667]1323          DO  i = nxlg, nxrg
1324             DO  j = nysg, nyng
[1]1325                pt(:,j,i) = pt_init
1326                u(:,j,i)  = u1d
1327                v(:,j,i)  = v1d
1328             ENDDO
1329          ENDDO
1330
[1960]1331          IF ( humidity )  THEN
[667]1332             DO  i = nxlg, nxrg
1333                DO  j = nysg, nyng
[1]1334                   q(:,j,i) = q_init
1335                ENDDO
1336             ENDDO
1337          ENDIF
[2292]1338
[1960]1339          IF ( passive_scalar )  THEN
1340             DO  i = nxlg, nxrg
1341                DO  j = nysg, nyng
1342                   s(:,j,i) = s_init
1343                ENDDO
1344             ENDDO   
1345          ENDIF
[1]1346!
1347!--          Store initial profiles for output purposes etc.
[2696]1348          IF ( .NOT. constant_diffusion )  THEN
[1]1349             hom(:,1,25,:) = SPREAD( l1d, 2, statistic_regions+1 )
1350          ENDIF
1351!
[2696]1352!--       Set velocities back to zero
[2758]1353          u = MERGE( u, 0.0_wp, BTEST( wall_flags_0, 1 ) )
1354          v = MERGE( v, 0.0_wp, BTEST( wall_flags_0, 2 ) )         
[1]1355!
[2696]1356!--       WARNING: The extra boundary conditions set after running the
1357!--       -------  1D model impose an error on the divergence one layer
1358!--                below the topography; need to correct later
1359!--       ATTENTION: Provisional correction for Piacsek & Williams
1360!--       ---------  advection scheme: keep u and v zero one layer below
1361!--                  the topography.
1362          IF ( ibc_uv_b == 1 )  THEN
[667]1363!
[2696]1364!--          Neumann condition
1365             DO  i = nxl-1, nxr+1
1366                DO  j = nys-1, nyn+1
1367                   u(nzb,j,i) = u(nzb+1,j,i)
1368                   v(nzb,j,i) = v(nzb+1,j,i)
[1]1369                ENDDO
[2696]1370             ENDDO
[1]1371
1372          ENDIF
[2618]1373!
1374!--       Initialize surface variables, e.g. friction velocity, momentum
1375!--       fluxes, etc.
1376          CALL init_surfaces
[3579]1377!
1378!--       Initialize synthetic turbulence generator if required
1379          IF( use_syn_turb_gen )  CALL stg_init
[1]1380
[3885]1381          CALL location_message( 'initializing with 1D model profiles', 'finished' )
[1384]1382
[1788]1383       ELSEIF ( INDEX(initializing_actions, 'set_constant_profiles') /= 0 )    &
[1]1384       THEN
[1241]1385
[3885]1386          CALL location_message( 'initializing with constant profiles', 'start' )
[2259]1387
1388!
[1]1389!--       Use constructed initial profiles (velocity constant with height,
1390!--       temperature profile with constant gradient)
[667]1391          DO  i = nxlg, nxrg
1392             DO  j = nysg, nyng
[1]1393                pt(:,j,i) = pt_init
1394                u(:,j,i)  = u_init
1395                v(:,j,i)  = v_init
1396             ENDDO
1397          ENDDO
1398!
[2758]1399!--       Mask topography
1400          u = MERGE( u, 0.0_wp, BTEST( wall_flags_0, 1 ) )
1401          v = MERGE( v, 0.0_wp, BTEST( wall_flags_0, 2 ) )
1402!
[292]1403!--       Set initial horizontal velocities at the lowest computational grid
1404!--       levels to zero in order to avoid too small time steps caused by the
1405!--       diffusion limit in the initial phase of a run (at k=1, dz/2 occurs
[2758]1406!--       in the limiting formula!).
1407!--       Please note, in case land- or urban-surface model is used and a
1408!--       spinup is applied, masking the lowest computational level is not
1409!--       possible as MOST as well as energy-balance parametrizations will not
1410!--       work with zero wind velocity.
1411          IF ( ibc_uv_b /= 1  .AND.  .NOT.  spinup )  THEN
[1815]1412             DO  i = nxlg, nxrg
1413                DO  j = nysg, nyng
[2232]1414                   DO  k = nzb, nzt
1415                      u(k,j,i) = MERGE( u(k,j,i), 0.0_wp,                      &
1416                                        BTEST( wall_flags_0(k,j,i), 20 ) )
1417                      v(k,j,i) = MERGE( v(k,j,i), 0.0_wp,                      &
1418                                        BTEST( wall_flags_0(k,j,i), 21 ) )
1419                   ENDDO
[1815]1420                ENDDO
1421             ENDDO
1422          ENDIF
[1]1423
[1960]1424          IF ( humidity )  THEN
[667]1425             DO  i = nxlg, nxrg
1426                DO  j = nysg, nyng
[1]1427                   q(:,j,i) = q_init
1428                ENDDO
1429             ENDDO
1430          ENDIF
[1960]1431         
1432          IF ( passive_scalar )  THEN
1433             DO  i = nxlg, nxrg
1434                DO  j = nysg, nyng
1435                   s(:,j,i) = s_init
1436                ENDDO
1437             ENDDO
1438          ENDIF
[1]1439
[1920]1440!
[1]1441!--       Compute initial temperature field and other constants used in case
1442!--       of a sloping surface
1443          IF ( sloping_surface )  CALL init_slope
[2618]1444!
1445!--       Initialize surface variables, e.g. friction velocity, momentum
1446!--       fluxes, etc.
1447          CALL init_surfaces
[3579]1448!
1449!--       Initialize synthetic turbulence generator if required
1450          IF( use_syn_turb_gen )  CALL stg_init
1451         
[3885]1452          CALL location_message( 'initializing with constant profiles', 'finished' )
[1384]1453
[1788]1454       ELSEIF ( INDEX(initializing_actions, 'by_user') /= 0 )                  &
[46]1455       THEN
[1384]1456
[3885]1457          CALL location_message( 'initializing by user', 'start' )
[46]1458!
[2618]1459!--       Pre-initialize surface variables, i.e. setting start- and end-indices
1460!--       at each (j,i)-location. Please note, this does not supersede
1461!--       user-defined initialization of surface quantities.
1462          CALL init_surfaces
1463!
[46]1464!--       Initialization will completely be done by the user
1465          CALL user_init_3d_model
1466
[3885]1467          CALL location_message( 'initializing by user', 'finished' )
[1384]1468
[1]1469       ENDIF
[1384]1470
[3885]1471       CALL location_message( 'initializing statistics, boundary conditions, etc.', 'start' )
[1384]1472
[667]1473!
1474!--    Bottom boundary
1475       IF ( ibc_uv_b == 0 .OR. ibc_uv_b == 2  )  THEN
[1340]1476          u(nzb,:,:) = 0.0_wp
1477          v(nzb,:,:) = 0.0_wp
[667]1478       ENDIF
[1]1479
1480!
[151]1481!--    Apply channel flow boundary condition
[132]1482       IF ( TRIM( bc_uv_t ) == 'dirichlet_0' )  THEN
[1340]1483          u(nzt+1,:,:) = 0.0_wp
1484          v(nzt+1,:,:) = 0.0_wp
[132]1485       ENDIF
1486
1487!
[1]1488!--    Calculate virtual potential temperature
[1960]1489       IF ( humidity )  vpt = pt * ( 1.0_wp + 0.61_wp * q )
[1]1490
1491!
[2696]1492!--    Store initial profiles for output purposes etc.. Please note, in case of
1493!--    initialization of u, v, w, pt, and q via output data derived from larger
1494!--    scale models, data will not be horizontally homogeneous. Actually, a mean
1495!--    profile should be calculated before.   
[1]1496       hom(:,1,5,:) = SPREAD( u(:,nys,nxl), 2, statistic_regions+1 )
1497       hom(:,1,6,:) = SPREAD( v(:,nys,nxl), 2, statistic_regions+1 )
[667]1498       IF ( ibc_uv_b == 0 .OR. ibc_uv_b == 2)  THEN
[1340]1499          hom(nzb,1,5,:) = 0.0_wp
1500          hom(nzb,1,6,:) = 0.0_wp
[1]1501       ENDIF
1502       hom(:,1,7,:)  = SPREAD( pt(:,nys,nxl), 2, statistic_regions+1 )
1503
[75]1504       IF ( humidity )  THEN
[1]1505!
1506!--       Store initial profile of total water content, virtual potential
1507!--       temperature
1508          hom(:,1,26,:) = SPREAD(   q(:,nys,nxl), 2, statistic_regions+1 )
1509          hom(:,1,29,:) = SPREAD( vpt(:,nys,nxl), 2, statistic_regions+1 )
[2696]1510!
[3040]1511!--       Store initial profile of mixing ratio and potential
[2696]1512!--       temperature
[3274]1513          IF ( bulk_cloud_model  .OR.  cloud_droplets ) THEN
[1]1514             hom(:,1,27,:) = SPREAD(  q(:,nys,nxl), 2, statistic_regions+1 )
1515             hom(:,1,28,:) = SPREAD( pt(:,nys,nxl), 2, statistic_regions+1 )
1516          ENDIF
1517       ENDIF
1518
[2696]1519!
1520!--    Store initial scalar profile
[1]1521       IF ( passive_scalar )  THEN
[2513]1522          hom(:,1,121,:) = SPREAD(  s(:,nys,nxl), 2, statistic_regions+1 )
[1]1523       ENDIF
1524
1525!
[1400]1526!--    Initialize the random number generators (from numerical recipes)
1527       CALL random_function_ini
[1429]1528       
[1400]1529       IF ( random_generator == 'random-parallel' )  THEN
[3241]1530          CALL init_parallel_random_generator( nx, nys, nyn, nxl, nxr )
[1400]1531       ENDIF
1532!
[1179]1533!--    Set the reference state to be used in the buoyancy terms (for ocean runs
1534!--    the reference state will be set (overwritten) in init_ocean)
1535       IF ( use_single_reference_value )  THEN
[1788]1536          IF (  .NOT.  humidity )  THEN
[1179]1537             ref_state(:) = pt_reference
1538          ELSE
1539             ref_state(:) = vpt_reference
1540          ENDIF
1541       ELSE
[1788]1542          IF (  .NOT.  humidity )  THEN
[1179]1543             ref_state(:) = pt_init(:)
1544          ELSE
1545             ref_state(:) = vpt(:,nys,nxl)
1546          ENDIF
1547       ENDIF
[152]1548
1549!
[707]1550!--    For the moment, vertical velocity is zero
[1340]1551       w = 0.0_wp
[1]1552
1553!
1554!--    Initialize array sums (must be defined in first call of pres)
[1340]1555       sums = 0.0_wp
[1]1556
1557!
[707]1558!--    In case of iterative solvers, p must get an initial value
[1575]1559       IF ( psolver(1:9) == 'multigrid'  .OR.  psolver == 'sor' )  p = 0.0_wp
[707]1560!
[1]1561!--    Impose vortex with vertical axis on the initial velocity profile
1562       IF ( INDEX( initializing_actions, 'initialize_vortex' ) /= 0 )  THEN
1563          CALL init_rankine
1564       ENDIF
1565
1566!
[3035]1567!--    Impose temperature anomaly (advection test only) or warm air bubble
1568!--    close to surface
1569       IF ( INDEX( initializing_actions, 'initialize_ptanom' ) /= 0  .OR.  &
1570            INDEX( initializing_actions, 'initialize_bubble' ) /= 0  )  THEN
[1]1571          CALL init_pt_anomaly
1572       ENDIF
[3035]1573       
[1]1574!
1575!--    If required, change the surface temperature at the start of the 3D run
[1340]1576       IF ( pt_surface_initial_change /= 0.0_wp )  THEN
[1]1577          pt(nzb,:,:) = pt(nzb,:,:) + pt_surface_initial_change
1578       ENDIF
1579
1580!
1581!--    If required, change the surface humidity/scalar at the start of the 3D
1582!--    run
[1960]1583       IF ( humidity  .AND.  q_surface_initial_change /= 0.0_wp )              &
[1]1584          q(nzb,:,:) = q(nzb,:,:) + q_surface_initial_change
[1960]1585         
1586       IF ( passive_scalar .AND.  s_surface_initial_change /= 0.0_wp )         &
1587          s(nzb,:,:) = s(nzb,:,:) + s_surface_initial_change
1588       
[1]1589
1590!
1591!--    Initialize old and new time levels.
[2696]1592       tpt_m = 0.0_wp; tu_m = 0.0_wp; tv_m = 0.0_wp; tw_m = 0.0_wp
1593       pt_p = pt; u_p = u; v_p = v; w_p = w
[1]1594
[1960]1595       IF ( humidity  )  THEN
[1340]1596          tq_m = 0.0_wp
[1]1597          q_p = q
1598       ENDIF
[1960]1599       
1600       IF ( passive_scalar )  THEN
1601          ts_m = 0.0_wp
1602          s_p  = s
1603       ENDIF       
[1]1604
[3885]1605       CALL location_message( 'initializing statistics, boundary conditions, etc.', 'finished' )
[94]1606
[1788]1607    ELSEIF ( TRIM( initializing_actions ) == 'read_restart_data'  .OR.         &
[2232]1608             TRIM( initializing_actions ) == 'cyclic_fill' )                   &
[1]1609    THEN
[1384]1610
[3885]1611       CALL location_message( 'initializing in case of restart / cyclic_fill', 'start' )
[1]1612!
[3609]1613!--    Initialize surface elements and its attributes, e.g. heat- and
1614!--    momentumfluxes, roughness, scaling parameters. As number of surface
1615!--    elements might be different between runs, e.g. in case of cyclic fill,
1616!--    and not all surface elements are read, surface elements need to be
1617!--    initialized before.
1618!--    Please note, in case of cyclic fill, surfaces should be initialized
1619!--    after restart data is read, else, individual settings of surface
1620!--    parameters will be overwritten from data of precursor run, hence,
1621!--    init_surfaces is called a second time after reading the restart data.
1622       CALL init_surfaces                       
1623!
[767]1624!--    When reading data for cyclic fill of 3D prerun data files, read
1625!--    some of the global variables from the restart file which are required
1626!--    for initializing the inflow
[328]1627       IF ( TRIM( initializing_actions ) == 'cyclic_fill' )  THEN
[559]1628
[759]1629          DO  i = 0, io_blocks-1
1630             IF ( i == io_group )  THEN
[2894]1631                CALL rrd_read_parts_of_global
[759]1632             ENDIF
1633#if defined( __parallel )
1634             CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
1635#endif
1636          ENDDO
[328]1637
[767]1638       ENDIF
1639
[151]1640!
[2894]1641!--    Read processor specific binary data from restart file
[767]1642       DO  i = 0, io_blocks-1
1643          IF ( i == io_group )  THEN
[2894]1644             CALL rrd_local
[767]1645          ENDIF
1646#if defined( __parallel )
1647          CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
1648#endif
1649       ENDDO
[3608]1650!
[3609]1651!--    In case of cyclic fill, call init_surfaces a second time, so that
1652!--    surface properties such as heat fluxes are initialized as prescribed.
1653       IF ( TRIM( initializing_actions ) == 'cyclic_fill' )                    &
1654          CALL init_surfaces
[767]1655
[328]1656!
[2550]1657!--    In case of complex terrain and cyclic fill method as initialization,
1658!--    shift initial data in the vertical direction for each point in the
1659!--    x-y-plane depending on local surface height
1660       IF ( complex_terrain  .AND.                                             &
1661            TRIM( initializing_actions ) == 'cyclic_fill' )  THEN
1662          DO  i = nxlg, nxrg
1663             DO  j = nysg, nyng
[2698]1664                nz_u_shift = get_topography_top_index_ji( j, i, 'u' )
1665                nz_v_shift = get_topography_top_index_ji( j, i, 'v' )
1666                nz_w_shift = get_topography_top_index_ji( j, i, 'w' )
1667                nz_s_shift = get_topography_top_index_ji( j, i, 's' )
[2550]1668
1669                u(nz_u_shift:nzt+1,j,i)  = u(0:nzt+1-nz_u_shift,j,i)               
1670
1671                v(nz_v_shift:nzt+1,j,i)  = v(0:nzt+1-nz_v_shift,j,i)
1672
1673                w(nz_w_shift:nzt+1,j,i)  = w(0:nzt+1-nz_w_shift,j,i)
1674
1675                p(nz_s_shift:nzt+1,j,i)  =  p(0:nzt+1-nz_s_shift,j,i)
1676                pt(nz_s_shift:nzt+1,j,i) = pt(0:nzt+1-nz_s_shift,j,i)
1677             ENDDO
1678          ENDDO
1679       ENDIF
1680
1681!
[767]1682!--    Initialization of the turbulence recycling method
[1788]1683       IF ( TRIM( initializing_actions ) == 'cyclic_fill'  .AND.               &
[767]1684            turbulent_inflow )  THEN
1685!
1686!--       First store the profiles to be used at the inflow.
1687!--       These profiles are the (temporally) and horizontally averaged vertical
1688!--       profiles from the prerun. Alternatively, prescribed profiles
1689!--       for u,v-components can be used.
[3288]1690          ALLOCATE( mean_inflow_profiles(nzb:nzt+1,1:num_mean_inflow_profiles) )
[151]1691
[767]1692          IF ( use_prescribed_profile_data )  THEN
1693             mean_inflow_profiles(:,1) = u_init            ! u
1694             mean_inflow_profiles(:,2) = v_init            ! v
1695          ELSE
[328]1696             mean_inflow_profiles(:,1) = hom_sum(:,1,0)    ! u
1697             mean_inflow_profiles(:,2) = hom_sum(:,2,0)    ! v
[767]1698          ENDIF
1699          mean_inflow_profiles(:,4) = hom_sum(:,4,0)       ! pt
[1960]1700          IF ( humidity )                                                      &
1701             mean_inflow_profiles(:,6) = hom_sum(:,41,0)   ! q
1702          IF ( passive_scalar )                                                &
1703             mean_inflow_profiles(:,7) = hom_sum(:,115,0)   ! s
[2550]1704!
1705!--       In case of complex terrain, determine vertical displacement at inflow
1706!--       boundary and adjust mean inflow profiles
1707          IF ( complex_terrain )  THEN
1708             IF ( nxlg <= 0 .AND. nxrg >= 0 .AND. nysg <= 0 .AND. nyng >= 0 )  THEN
[2698]1709                nz_u_shift_l = get_topography_top_index_ji( 0, 0, 'u' )
1710                nz_v_shift_l = get_topography_top_index_ji( 0, 0, 'v' )
1711                nz_w_shift_l = get_topography_top_index_ji( 0, 0, 'w' )
1712                nz_s_shift_l = get_topography_top_index_ji( 0, 0, 's' )
[2550]1713             ELSE
1714                nz_u_shift_l = 0
1715                nz_v_shift_l = 0
1716                nz_w_shift_l = 0
1717                nz_s_shift_l = 0
1718             ENDIF
[151]1719
[2550]1720#if defined( __parallel )
1721             CALL MPI_ALLREDUCE(nz_u_shift_l, nz_u_shift, 1, MPI_INTEGER,      &
1722                                MPI_MAX, comm2d, ierr)
1723             CALL MPI_ALLREDUCE(nz_v_shift_l, nz_v_shift, 1, MPI_INTEGER,      &
1724                                MPI_MAX, comm2d, ierr)
1725             CALL MPI_ALLREDUCE(nz_w_shift_l, nz_w_shift, 1, MPI_INTEGER,      & 
1726                                MPI_MAX, comm2d, ierr)
1727             CALL MPI_ALLREDUCE(nz_s_shift_l, nz_s_shift, 1, MPI_INTEGER,      &
1728                                MPI_MAX, comm2d, ierr)
1729#else
1730             nz_u_shift = nz_u_shift_l
1731             nz_v_shift = nz_v_shift_l
1732             nz_w_shift = nz_w_shift_l
1733             nz_s_shift = nz_s_shift_l
1734#endif
1735
1736             mean_inflow_profiles(:,1) = 0.0_wp
1737             mean_inflow_profiles(nz_u_shift:nzt+1,1) = hom_sum(0:nzt+1-nz_u_shift,1,0)  ! u
1738
1739             mean_inflow_profiles(:,2) = 0.0_wp
1740             mean_inflow_profiles(nz_v_shift:nzt+1,2) = hom_sum(0:nzt+1-nz_v_shift,2,0)  ! v
1741
1742             mean_inflow_profiles(nz_s_shift:nzt+1,4) = hom_sum(0:nzt+1-nz_s_shift,4,0)  ! pt
1743
1744          ENDIF
1745
[151]1746!
[767]1747!--       If necessary, adjust the horizontal flow field to the prescribed
1748!--       profiles
1749          IF ( use_prescribed_profile_data )  THEN
1750             DO  i = nxlg, nxrg
[667]1751                DO  j = nysg, nyng
[328]1752                   DO  k = nzb, nzt+1
[767]1753                      u(k,j,i) = u(k,j,i) - hom_sum(k,1,0) + u_init(k)
1754                      v(k,j,i) = v(k,j,i) - hom_sum(k,2,0) + v_init(k)
[328]1755                   ENDDO
[151]1756                ENDDO
[767]1757             ENDDO
1758          ENDIF
[151]1759
1760!
[767]1761!--       Use these mean profiles at the inflow (provided that Dirichlet
1762!--       conditions are used)
[3182]1763          IF ( bc_dirichlet_l )  THEN
[767]1764             DO  j = nysg, nyng
1765                DO  k = nzb, nzt+1
1766                   u(k,j,nxlg:-1)  = mean_inflow_profiles(k,1)
1767                   v(k,j,nxlg:-1)  = mean_inflow_profiles(k,2)
[1340]1768                   w(k,j,nxlg:-1)  = 0.0_wp
[767]1769                   pt(k,j,nxlg:-1) = mean_inflow_profiles(k,4)
[1960]1770                   IF ( humidity )                                             &
[1615]1771                      q(k,j,nxlg:-1)  = mean_inflow_profiles(k,6)
[1960]1772                   IF ( passive_scalar )                                       &
1773                      s(k,j,nxlg:-1)  = mean_inflow_profiles(k,7)                     
[767]1774                ENDDO
1775             ENDDO
1776          ENDIF
1777
[151]1778!
[767]1779!--       Calculate the damping factors to be used at the inflow. For a
1780!--       turbulent inflow the turbulent fluctuations have to be limited
1781!--       vertically because otherwise the turbulent inflow layer will grow
1782!--       in time.
[1340]1783          IF ( inflow_damping_height == 9999999.9_wp )  THEN
[767]1784!
1785!--          Default: use the inversion height calculated by the prerun; if
1786!--          this is zero, inflow_damping_height must be explicitly
1787!--          specified.
[1340]1788             IF ( hom_sum(nzb+6,pr_palm,0) /= 0.0_wp )  THEN
[767]1789                inflow_damping_height = hom_sum(nzb+6,pr_palm,0)
1790             ELSE
[1788]1791                WRITE( message_string, * ) 'inflow_damping_height must be ',   &
1792                     'explicitly specified because&the inversion height ',     &
[767]1793                     'calculated by the prerun is zero.'
1794                CALL message( 'init_3d_model', 'PA0318', 1, 2, 0, 6, 0 )
[292]1795             ENDIF
[151]1796
[767]1797          ENDIF
1798
[1340]1799          IF ( inflow_damping_width == 9999999.9_wp )  THEN
[151]1800!
[767]1801!--          Default for the transition range: one tenth of the undamped
1802!--          layer
[1340]1803             inflow_damping_width = 0.1_wp * inflow_damping_height
[151]1804
[767]1805          ENDIF
[151]1806
[767]1807          ALLOCATE( inflow_damping_factor(nzb:nzt+1) )
[151]1808
[767]1809          DO  k = nzb, nzt+1
[151]1810
[767]1811             IF ( zu(k) <= inflow_damping_height )  THEN
[1340]1812                inflow_damping_factor(k) = 1.0_wp
[996]1813             ELSEIF ( zu(k) <= ( inflow_damping_height + inflow_damping_width ) )  THEN
[1340]1814                inflow_damping_factor(k) = 1.0_wp -                            &
[996]1815                                           ( zu(k) - inflow_damping_height ) / &
1816                                           inflow_damping_width
[767]1817             ELSE
[1340]1818                inflow_damping_factor(k) = 0.0_wp
[767]1819             ENDIF
[151]1820
[767]1821          ENDDO
[151]1822
[147]1823       ENDIF
1824
[152]1825!
[2696]1826!--    Inside buildings set velocities back to zero
[1788]1827       IF ( TRIM( initializing_actions ) == 'cyclic_fill' .AND.                &
[359]1828            topography /= 'flat' )  THEN
1829!
[2696]1830!--       Inside buildings set velocities back to zero.
1831!--       Other scalars (pt, q, s, p, sa, ...) are ignored at present,
[359]1832!--       maybe revise later.
[1001]1833          DO  i = nxlg, nxrg
1834             DO  j = nysg, nyng
[2232]1835                DO  k = nzb, nzt
1836                   u(k,j,i)     = MERGE( u(k,j,i), 0.0_wp,                     &
1837                                         BTEST( wall_flags_0(k,j,i), 1 ) )
1838                   v(k,j,i)     = MERGE( v(k,j,i), 0.0_wp,                     &
1839                                         BTEST( wall_flags_0(k,j,i), 2 ) )
1840                   w(k,j,i)     = MERGE( w(k,j,i), 0.0_wp,                     &
1841                                         BTEST( wall_flags_0(k,j,i), 3 ) )
1842                ENDDO
[359]1843             ENDDO
[1001]1844          ENDDO
[359]1845
1846       ENDIF
1847
1848!
[1]1849!--    Calculate initial temperature field and other constants used in case
1850!--    of a sloping surface
1851       IF ( sloping_surface )  CALL init_slope
1852
1853!
1854!--    Initialize new time levels (only done in order to set boundary values
1855!--    including ghost points)
[2696]1856       pt_p = pt; u_p = u; v_p = v; w_p = w
[1960]1857       IF ( humidity )  THEN
[1053]1858          q_p = q
1859       ENDIF
[1960]1860       IF ( passive_scalar )  s_p  = s
[181]1861!
1862!--    Allthough tendency arrays are set in prognostic_equations, they have
1863!--    have to be predefined here because they are used (but multiplied with 0)
1864!--    there before they are set.
[2696]1865       tpt_m = 0.0_wp; tu_m = 0.0_wp; tv_m = 0.0_wp; tw_m = 0.0_wp
[1960]1866       IF ( humidity )  THEN
[1340]1867          tq_m = 0.0_wp
[1053]1868       ENDIF
[1960]1869       IF ( passive_scalar )  ts_m  = 0.0_wp
[2259]1870!
1871!--    Initialize synthetic turbulence generator in case of restart.
1872       IF ( TRIM( initializing_actions ) == 'read_restart_data'  .AND.         &
[2776]1873            use_syn_turb_gen )  CALL stg_init
[181]1874
[3885]1875       CALL location_message( 'initializing in case of restart / cyclic_fill', 'finished' )
[1384]1876
[1]1877    ELSE
1878!
1879!--    Actually this part of the programm should not be reached
[254]1880       message_string = 'unknown initializing problem'
1881       CALL message( 'init_3d_model', 'PA0193', 1, 2, 0, 6, 0 )
[1]1882    ENDIF
1883
[2696]1884!
1885!-- Initialize TKE, Kh and Km
1886    CALL tcm_init
[151]1887
[2696]1888
[151]1889    IF (  TRIM( initializing_actions ) /= 'read_restart_data' )  THEN
[1]1890!
[151]1891!--    Initialize old timelevels needed for radiation boundary conditions
[3182]1892       IF ( bc_radiation_l )  THEN
[151]1893          u_m_l(:,:,:) = u(:,:,1:2)
1894          v_m_l(:,:,:) = v(:,:,0:1)
1895          w_m_l(:,:,:) = w(:,:,0:1)
1896       ENDIF
[3182]1897       IF ( bc_radiation_r )  THEN
[151]1898          u_m_r(:,:,:) = u(:,:,nx-1:nx)
1899          v_m_r(:,:,:) = v(:,:,nx-1:nx)
1900          w_m_r(:,:,:) = w(:,:,nx-1:nx)
1901       ENDIF
[3182]1902       IF ( bc_radiation_s )  THEN
[151]1903          u_m_s(:,:,:) = u(:,0:1,:)
1904          v_m_s(:,:,:) = v(:,1:2,:)
1905          w_m_s(:,:,:) = w(:,0:1,:)
1906       ENDIF
[3182]1907       IF ( bc_radiation_n )  THEN
[151]1908          u_m_n(:,:,:) = u(:,ny-1:ny,:)
1909          v_m_n(:,:,:) = v(:,ny-1:ny,:)
1910          w_m_n(:,:,:) = w(:,ny-1:ny,:)
1911       ENDIF
[667]1912       
[151]1913    ENDIF
[680]1914
[667]1915!
1916!-- Calculate the initial volume flow at the right and north boundary
[709]1917    IF ( conserve_volume_flow )  THEN
[151]1918
[767]1919       IF ( use_prescribed_profile_data )  THEN
[667]1920
[1340]1921          volume_flow_initial_l = 0.0_wp
1922          volume_flow_area_l    = 0.0_wp
[732]1923
[667]1924          IF ( nxr == nx )  THEN
1925             DO  j = nys, nyn
[2232]1926                DO  k = nzb+1, nzt
[1788]1927                   volume_flow_initial_l(1) = volume_flow_initial_l(1) +       &
[2232]1928                                              u_init(k) * dzw(k)               &
1929                                     * MERGE( 1.0_wp, 0.0_wp,                  &
1930                                              BTEST( wall_flags_0(k,j,nxr), 1 )&
1931                                            )
1932
1933                   volume_flow_area_l(1)    = volume_flow_area_l(1) + dzw(k)   &
1934                                     * MERGE( 1.0_wp, 0.0_wp,                  &
1935                                              BTEST( wall_flags_0(k,j,nxr), 1 )&
1936                                            )
[767]1937                ENDDO
1938             ENDDO
1939          ENDIF
1940         
1941          IF ( nyn == ny )  THEN
1942             DO  i = nxl, nxr
[2232]1943                DO  k = nzb+1, nzt
1944                   volume_flow_initial_l(2) = volume_flow_initial_l(2) +       &
1945                                              v_init(k) * dzw(k)               &       
1946                                     * MERGE( 1.0_wp, 0.0_wp,                  &
1947                                              BTEST( wall_flags_0(k,nyn,i), 2 )&
1948                                            )
1949                   volume_flow_area_l(2)    = volume_flow_area_l(2) + dzw(k)   &       
1950                                     * MERGE( 1.0_wp, 0.0_wp,                  &
1951                                              BTEST( wall_flags_0(k,nyn,i), 2 )&
1952                                            )
[767]1953                ENDDO
1954             ENDDO
1955          ENDIF
1956
1957#if defined( __parallel )
1958          CALL MPI_ALLREDUCE( volume_flow_initial_l(1), volume_flow_initial(1),&
1959                              2, MPI_REAL, MPI_SUM, comm2d, ierr )
1960          CALL MPI_ALLREDUCE( volume_flow_area_l(1), volume_flow_area(1),      &
1961                              2, MPI_REAL, MPI_SUM, comm2d, ierr )
1962
1963#else
1964          volume_flow_initial = volume_flow_initial_l
1965          volume_flow_area    = volume_flow_area_l
1966#endif 
1967
1968       ELSEIF ( TRIM( initializing_actions ) == 'cyclic_fill' )  THEN
1969
[1340]1970          volume_flow_initial_l = 0.0_wp
1971          volume_flow_area_l    = 0.0_wp
[767]1972
1973          IF ( nxr == nx )  THEN
1974             DO  j = nys, nyn
[2232]1975                DO  k = nzb+1, nzt
[1788]1976                   volume_flow_initial_l(1) = volume_flow_initial_l(1) +       &
[2232]1977                                              hom_sum(k,1,0) * dzw(k)          &
1978                                     * MERGE( 1.0_wp, 0.0_wp,                  &
1979                                              BTEST( wall_flags_0(k,j,nx), 1 ) &
1980                                            )
1981                   volume_flow_area_l(1)    = volume_flow_area_l(1) + dzw(k)   &
1982                                     * MERGE( 1.0_wp, 0.0_wp,                  &
1983                                              BTEST( wall_flags_0(k,j,nx), 1 ) &
1984                                            )
[667]1985                ENDDO
1986             ENDDO
1987          ENDIF
1988         
1989          IF ( nyn == ny )  THEN
1990             DO  i = nxl, nxr
[2232]1991                DO  k = nzb+1, nzt
[1788]1992                   volume_flow_initial_l(2) = volume_flow_initial_l(2) +       &
[2232]1993                                              hom_sum(k,2,0) * dzw(k)          &       
1994                                     * MERGE( 1.0_wp, 0.0_wp,                  &
1995                                              BTEST( wall_flags_0(k,ny,i), 2 ) &
1996                                            )
1997                   volume_flow_area_l(2)    = volume_flow_area_l(2) + dzw(k)   &       
1998                                     * MERGE( 1.0_wp, 0.0_wp,                  &
1999                                              BTEST( wall_flags_0(k,ny,i), 2 ) &
2000                                            )
[667]2001                ENDDO
2002             ENDDO
2003          ENDIF
2004
[732]2005#if defined( __parallel )
2006          CALL MPI_ALLREDUCE( volume_flow_initial_l(1), volume_flow_initial(1),&
2007                              2, MPI_REAL, MPI_SUM, comm2d, ierr )
2008          CALL MPI_ALLREDUCE( volume_flow_area_l(1), volume_flow_area(1),      &
2009                              2, MPI_REAL, MPI_SUM, comm2d, ierr )
2010
2011#else
2012          volume_flow_initial = volume_flow_initial_l
2013          volume_flow_area    = volume_flow_area_l
2014#endif 
2015
[667]2016       ELSEIF ( TRIM( initializing_actions ) /= 'read_restart_data' )  THEN
2017
[1340]2018          volume_flow_initial_l = 0.0_wp
2019          volume_flow_area_l    = 0.0_wp
[732]2020
[667]2021          IF ( nxr == nx )  THEN
2022             DO  j = nys, nyn
[2232]2023                DO  k = nzb+1, nzt
2024                   volume_flow_initial_l(1) = volume_flow_initial_l(1) +       &
2025                                              u(k,j,nx) * dzw(k)               &
2026                                     * MERGE( 1.0_wp, 0.0_wp,                  &
2027                                              BTEST( wall_flags_0(k,j,nx), 1 ) &
2028                                            )
2029                   volume_flow_area_l(1)    = volume_flow_area_l(1) + dzw(k)   &
2030                                     * MERGE( 1.0_wp, 0.0_wp,                  &
2031                                              BTEST( wall_flags_0(k,j,nx), 1 ) &
2032                                            )
[667]2033                ENDDO
2034             ENDDO
2035          ENDIF
2036         
2037          IF ( nyn == ny )  THEN
2038             DO  i = nxl, nxr
[2232]2039                DO  k = nzb+1, nzt
[1788]2040                   volume_flow_initial_l(2) = volume_flow_initial_l(2) +       &
[2232]2041                                              v(k,ny,i) * dzw(k)               &       
2042                                     * MERGE( 1.0_wp, 0.0_wp,                  &
2043                                              BTEST( wall_flags_0(k,ny,i), 2 ) &
2044                                            )
2045                   volume_flow_area_l(2)    = volume_flow_area_l(2) + dzw(k)   &       
2046                                     * MERGE( 1.0_wp, 0.0_wp,                  &
2047                                              BTEST( wall_flags_0(k,ny,i), 2 ) &
2048                                            )
[667]2049                ENDDO
2050             ENDDO
2051          ENDIF
2052
2053#if defined( __parallel )
[732]2054          CALL MPI_ALLREDUCE( volume_flow_initial_l(1), volume_flow_initial(1),&
2055                              2, MPI_REAL, MPI_SUM, comm2d, ierr )
2056          CALL MPI_ALLREDUCE( volume_flow_area_l(1), volume_flow_area(1),      &
2057                              2, MPI_REAL, MPI_SUM, comm2d, ierr )
[667]2058
2059#else
[732]2060          volume_flow_initial = volume_flow_initial_l
2061          volume_flow_area    = volume_flow_area_l
[667]2062#endif 
2063
[732]2064       ENDIF
2065
[151]2066!
[709]2067!--    In case of 'bulk_velocity' mode, volume_flow_initial is calculated
2068!--    from u|v_bulk instead
[680]2069       IF ( TRIM( conserve_volume_flow_mode ) == 'bulk_velocity' )  THEN
2070          volume_flow_initial(1) = u_bulk * volume_flow_area(1)
2071          volume_flow_initial(2) = v_bulk * volume_flow_area(2)
2072       ENDIF
[667]2073
[680]2074    ENDIF
[2232]2075!
[2618]2076!-- Finally, if random_heatflux is set, disturb shf at horizontal
2077!-- surfaces. Actually, this should be done in surface_mod, where all other
2078!-- initializations of surface quantities are done. However, this
2079!-- would create a ring dependency, hence, it is done here. Maybe delete
2080!-- disturb_heatflux and tranfer the respective code directly into the
2081!-- initialization in surface_mod.         
[2232]2082    IF ( TRIM( initializing_actions ) /= 'read_restart_data'  .AND.            &
2083         TRIM( initializing_actions ) /= 'cyclic_fill' )  THEN
[2618]2084 
[2232]2085       IF ( use_surface_fluxes  .AND.  constant_heatflux  .AND.                &
2086            random_heatflux )  THEN
2087          IF ( surf_def_h(0)%ns >= 1 )  CALL disturb_heatflux( surf_def_h(0) )
2088          IF ( surf_lsm_h%ns    >= 1 )  CALL disturb_heatflux( surf_lsm_h    )
2089          IF ( surf_usm_h%ns    >= 1 )  CALL disturb_heatflux( surf_usm_h    )
2090       ENDIF
2091    ENDIF
[680]2092
[787]2093!
[3747]2094!-- Compute total sum of grid points and the mean surface level height for each
2095!-- statistic region. These are mainly used for horizontal averaging of
2096!-- turbulence statistics.
[2696]2097!-- ngp_2dh: number of grid points of a horizontal cross section through the
[3747]2098!--          respective statistic region
2099!-- ngp_3d:  number of grid points of the respective statistic region
[2696]2100    ngp_2dh_outer_l   = 0
2101    ngp_2dh_outer     = 0
2102    ngp_2dh_s_inner_l = 0
2103    ngp_2dh_s_inner   = 0
2104    ngp_2dh_l         = 0
2105    ngp_2dh           = 0
2106    ngp_3d_inner_l    = 0.0_wp
2107    ngp_3d_inner      = 0
2108    ngp_3d            = 0
2109    ngp_sums          = ( nz + 2 ) * ( pr_palm + max_pr_user )
2110
2111    mean_surface_level_height   = 0.0_wp
2112    mean_surface_level_height_l = 0.0_wp
2113!
2114!-- To do: New concept for these non-topography grid points!
2115    DO  sr = 0, statistic_regions
2116       DO  i = nxl, nxr
2117          DO  j = nys, nyn
2118             IF ( rmask(j,i,sr) == 1.0_wp )  THEN
2119!
2120!--             All xy-grid points
2121                ngp_2dh_l(sr) = ngp_2dh_l(sr) + 1
2122!
2123!--             Determine mean surface-level height. In case of downward-
2124!--             facing walls are present, more than one surface level exist.
2125!--             In this case, use the lowest surface-level height.
2126                IF ( surf_def_h(0)%start_index(j,i) <=                         &
2127                     surf_def_h(0)%end_index(j,i) )  THEN
2128                   m = surf_def_h(0)%start_index(j,i)
2129                   k = surf_def_h(0)%k(m)
2130                   mean_surface_level_height_l(sr) =                           &
2131                                       mean_surface_level_height_l(sr) + zw(k-1)
2132                ENDIF
2133                IF ( surf_lsm_h%start_index(j,i) <=                            &
2134                     surf_lsm_h%end_index(j,i) )  THEN
2135                   m = surf_lsm_h%start_index(j,i)
2136                   k = surf_lsm_h%k(m)
2137                   mean_surface_level_height_l(sr) =                           &
2138                                       mean_surface_level_height_l(sr) + zw(k-1)
2139                ENDIF
2140                IF ( surf_usm_h%start_index(j,i) <=                            &
2141                     surf_usm_h%end_index(j,i) )  THEN
2142                   m = surf_usm_h%start_index(j,i)
2143                   k = surf_usm_h%k(m)
2144                   mean_surface_level_height_l(sr) =                           &
2145                                       mean_surface_level_height_l(sr) + zw(k-1)
2146                ENDIF
2147
2148                k_surf = k - 1
2149
2150                DO  k = nzb, nzt+1
2151!
2152!--                xy-grid points above topography
2153                   ngp_2dh_outer_l(k,sr) = ngp_2dh_outer_l(k,sr)     +         &
2154                                  MERGE( 1, 0, BTEST( wall_flags_0(k,j,i), 24 ) )
2155
2156                   ngp_2dh_s_inner_l(k,sr) = ngp_2dh_s_inner_l(k,sr) +         &
2157                                  MERGE( 1, 0, BTEST( wall_flags_0(k,j,i), 22 ) )
2158
2159                ENDDO
2160!
2161!--             All grid points of the total domain above topography
2162                ngp_3d_inner_l(sr) = ngp_3d_inner_l(sr) + ( nz - k_surf + 2 )
2163
2164
2165
2166             ENDIF
2167          ENDDO
2168       ENDDO
2169    ENDDO
[3747]2170
[2696]2171    sr = statistic_regions + 1
2172#if defined( __parallel )
2173    IF ( collective_wait )  CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
2174    CALL MPI_ALLREDUCE( ngp_2dh_l(0), ngp_2dh(0), sr, MPI_INTEGER, MPI_SUM,    &
2175                        comm2d, ierr )
2176    IF ( collective_wait )  CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
2177    CALL MPI_ALLREDUCE( ngp_2dh_outer_l(0,0), ngp_2dh_outer(0,0), (nz+2)*sr,   &
2178                        MPI_INTEGER, MPI_SUM, comm2d, ierr )
2179    IF ( collective_wait )  CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
2180    CALL MPI_ALLREDUCE( ngp_2dh_s_inner_l(0,0), ngp_2dh_s_inner(0,0),          &
2181                        (nz+2)*sr, MPI_INTEGER, MPI_SUM, comm2d, ierr )
2182    IF ( collective_wait )  CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
2183    CALL MPI_ALLREDUCE( ngp_3d_inner_l(0), ngp_3d_inner_tmp(0), sr, MPI_REAL,  &
2184                        MPI_SUM, comm2d, ierr )
2185    ngp_3d_inner = INT( ngp_3d_inner_tmp, KIND = SELECTED_INT_KIND( 18 ) )
2186    IF ( collective_wait )  CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
2187    CALL MPI_ALLREDUCE( mean_surface_level_height_l(0),                        &
2188                        mean_surface_level_height(0), sr, MPI_REAL,            &
2189                        MPI_SUM, comm2d, ierr )
2190    mean_surface_level_height = mean_surface_level_height / REAL( ngp_2dh )
2191#else
2192    ngp_2dh         = ngp_2dh_l
2193    ngp_2dh_outer   = ngp_2dh_outer_l
2194    ngp_2dh_s_inner = ngp_2dh_s_inner_l
2195    ngp_3d_inner    = INT( ngp_3d_inner_l, KIND = SELECTED_INT_KIND( 18 ) )
2196    mean_surface_level_height = mean_surface_level_height_l / REAL( ngp_2dh_l )
2197#endif
2198
2199    ngp_3d = INT ( ngp_2dh, KIND = SELECTED_INT_KIND( 18 ) ) * &
2200             INT ( (nz + 2 ), KIND = SELECTED_INT_KIND( 18 ) )
2201
2202!
2203!-- Set a lower limit of 1 in order to avoid zero divisions in flow_statistics,
2204!-- buoyancy, etc. A zero value will occur for cases where all grid points of
2205!-- the respective subdomain lie below the surface topography
2206    ngp_2dh_outer   = MAX( 1, ngp_2dh_outer(:,:)   ) 
2207    ngp_3d_inner    = MAX( INT(1, KIND = SELECTED_INT_KIND( 18 )),             &
2208                           ngp_3d_inner(:) )
2209    ngp_2dh_s_inner = MAX( 1, ngp_2dh_s_inner(:,:) ) 
2210
2211    DEALLOCATE( mean_surface_level_height_l, ngp_2dh_l, ngp_2dh_outer_l,       &
2212                ngp_3d_inner_l, ngp_3d_inner_tmp )
2213!
[2232]2214!-- Initialize surface forcing corresponding to large-scale forcing. Therein,
2215!-- initialize heat-fluxes, etc. via datatype. Revise it later!
2216    IF ( large_scale_forcing .AND. lsf_surf )  THEN
2217       IF ( use_surface_fluxes  .AND.  constant_heatflux )  THEN
2218          CALL ls_forcing_surf ( simulated_time )
2219       ENDIF
2220    ENDIF
2221!
[3347]2222!-- Initializae 3D offline nesting in COSMO model and read data from
2223!-- external NetCDF file.
2224    IF ( nesting_offline )  CALL nesting_offl_init
2225!
[787]2226!-- Initialize quantities for special advections schemes
2227    CALL init_advec
[680]2228
[667]2229!
[680]2230!-- Impose random perturbation on the horizontal velocity field and then
2231!-- remove the divergences from the velocity field at the initial stage
[1788]2232    IF ( create_disturbances  .AND.  disturbance_energy_limit /= 0.0_wp  .AND. &
2233         TRIM( initializing_actions ) /= 'read_restart_data'  .AND.            &
[680]2234         TRIM( initializing_actions ) /= 'cyclic_fill' )  THEN
2235
[3849]2236!
2237!--    Needed for both disturb_field and pres
2238!$ACC DATA &
2239!$ACC CREATE(tend(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
2240!$ACC COPY(u(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
2241!$ACC COPY(v(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg))
2242
[3885]2243       CALL location_message( 'creating initial disturbances', 'start' )
[2232]2244       CALL disturb_field( 'u', tend, u )
2245       CALL disturb_field( 'v', tend, v )
[3885]2246       CALL location_message( 'creating initial disturbances', 'finished' )
[1384]2247
[3849]2248!$ACC DATA &
2249!$ACC CREATE(d(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl:nxr)) &
2250!$ACC COPY(w(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
2251!$ACC COPY(p(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
2252!$ACC COPYIN(rho_air(nzb:nzt+1), rho_air_zw(nzb:nzt+1)) &
2253!$ACC COPYIN(ddzu(1:nzt+1), ddzw(1:nzt+1)) &
2254!$ACC COPYIN(wall_flags_0(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg)) &
2255!$ACC COPYIN(bc_h(0:1)) &
2256!$ACC COPYIN(bc_h(0)%i(1:bc_h(0)%ns)) &
2257!$ACC COPYIN(bc_h(0)%j(1:bc_h(0)%ns)) &
2258!$ACC COPYIN(bc_h(0)%k(1:bc_h(0)%ns)) &
2259!$ACC COPYIN(bc_h(1)%i(1:bc_h(1)%ns)) &
2260!$ACC COPYIN(bc_h(1)%j(1:bc_h(1)%ns)) &
2261!$ACC COPYIN(bc_h(1)%k(1:bc_h(1)%ns))
2262
[3885]2263       CALL location_message( 'applying pressure solver', 'start' )
[680]2264       n_sor = nsor_ini
2265       CALL pres
2266       n_sor = nsor
[3885]2267       CALL location_message( 'applying pressure solver', 'finished' )
[1384]2268
[3849]2269!$ACC END DATA
2270!$ACC END DATA
2271
[680]2272    ENDIF
2273
2274!
[1]2275!-- If required, initialize dvrp-software
[1340]2276    IF ( dt_dvrp /= 9999999.9_wp )  CALL init_dvrp
[1]2277
2278!
[3294]2279!-- Initialize quantities for handling cloud physics.
2280!-- This routine must be called before lpm_init, becaus otherwise,
2281!-- array d_exner, needed in data_output_dvrp (called by lpm_init) is not defined.
2282    IF ( .NOT. ocean_mode )  THEN
[3274]2283
2284       ALLOCATE( hyp(nzb:nzt+1) )
2285       ALLOCATE( d_exner(nzb:nzt+1) )
2286       ALLOCATE( exner(nzb:nzt+1) )
2287       ALLOCATE( hyrho(nzb:nzt+1) )
[1849]2288!
[3274]2289!--    Check temperature in case of too large domain height
2290       DO  k = nzb, nzt+1
2291          IF ( ( pt_surface * exner_function(surface_pressure * 100.0_wp) - g/c_p * zu(k) ) < 0.0_wp )  THEN
2292             WRITE( message_string, * )  'absolute temperature < 0.0 at zu(', k, &
2293                                         ') = ', zu(k)
[3685]2294             CALL message( 'init_3d_model', 'PA0142', 1, 2, 0, 6, 0 )
[3274]2295          ENDIF
2296       ENDDO
2297
2298!
2299!--    Calculate vertical profile of the hydrostatic pressure (hyp)
2300       hyp    = barometric_formula(zu, pt_surface * exner_function(surface_pressure * 100.0_wp), surface_pressure * 100.0_wp)
2301       d_exner = exner_function_invers(hyp)
2302       exner = 1.0_wp / exner_function_invers(hyp)
2303       hyrho  = ideal_gas_law_rho_pt(hyp, pt_init)
2304!
2305!--    Compute reference density
2306       rho_surface = ideal_gas_law_rho(surface_pressure * 100.0_wp, pt_surface * exner_function(surface_pressure * 100.0_wp))
2307
[96]2308    ENDIF
[1]2309
2310!
2311!-- If required, initialize particles
[849]2312    IF ( particle_advection )  CALL lpm_init
[1585]2313!
[3159]2314!-- If required, initialize particles
2315    IF ( agents_active )  CALL mas_init
2316!
[3347]2317!-- In case the synthetic turbulence generator does not have any information
2318!-- about the inflow turbulence, these information will be parametrized
2319!-- depending on the initial atmospheric conditions and surface properties.
2320!-- Please note, within pre-determined time intervals these turbulence
2321!-- information can be updated if desired.
[3685]2322    IF ( use_syn_turb_gen  .AND.  parametrize_inflow_turbulence )  THEN
[3347]2323       CALL stg_adjust
[2696]2324    ENDIF
2325!
[3685]2326!-- Initializing actions for all other modules
2327    CALL module_interface_init
[2696]2328!
[3685]2329!-- Initialize surface layer (done after LSM as roughness length are required
2330!-- for initialization
2331    IF ( constant_flux_layer )  CALL init_surface_layer_fluxes
[2977]2332!
[3421]2333!-- Initialize surface data output
[3685]2334    IF ( surface_output )  CALL surface_data_output_init
[3472]2335!
[673]2336!-- Initialize the ws-scheme.   
[3448]2337    IF ( ws_scheme_sca .OR. ws_scheme_mom )  CALL ws_init
[3711]2338!
2339!-- Perform post-initializing checks for all other modules
2340    CALL module_interface_init_checks
[1]2341
2342!
[709]2343!-- Setting weighting factors for calculation of perturbation pressure
[1762]2344!-- and turbulent quantities from the RK substeps
[709]2345    IF ( TRIM(timestep_scheme) == 'runge-kutta-3' )  THEN      ! for RK3-method
2346
[1322]2347       weight_substep(1) = 1._wp/6._wp
2348       weight_substep(2) = 3._wp/10._wp
2349       weight_substep(3) = 8._wp/15._wp
[709]2350
[1322]2351       weight_pres(1)    = 1._wp/3._wp
2352       weight_pres(2)    = 5._wp/12._wp
2353       weight_pres(3)    = 1._wp/4._wp
[709]2354
2355    ELSEIF ( TRIM(timestep_scheme) == 'runge-kutta-2' )  THEN  ! for RK2-method
2356
[1322]2357       weight_substep(1) = 1._wp/2._wp
2358       weight_substep(2) = 1._wp/2._wp
[673]2359         
[1322]2360       weight_pres(1)    = 1._wp/2._wp
2361       weight_pres(2)    = 1._wp/2._wp       
[709]2362
[1001]2363    ELSE                                     ! for Euler-method
[709]2364
[1340]2365       weight_substep(1) = 1.0_wp     
2366       weight_pres(1)    = 1.0_wp                   
[709]2367
[673]2368    ENDIF
2369
2370!
[1]2371!-- Initialize Rayleigh damping factors
[1340]2372    rdf    = 0.0_wp
2373    rdf_sc = 0.0_wp
2374    IF ( rayleigh_damping_factor /= 0.0_wp )  THEN
[3294]2375
2376       IF (  .NOT.  ocean_mode )  THEN
[108]2377          DO  k = nzb+1, nzt
2378             IF ( zu(k) >= rayleigh_damping_height )  THEN
[1788]2379                rdf(k) = rayleigh_damping_factor *                             &
[1340]2380                      ( SIN( pi * 0.5_wp * ( zu(k) - rayleigh_damping_height ) &
[1788]2381                             / ( zu(nzt) - rayleigh_damping_height ) )         &
[1]2382                      )**2
[108]2383             ENDIF
2384          ENDDO
2385       ELSE
[3294]2386!
2387!--       In ocean mode, rayleigh damping is applied in the lower part of the
2388!--       model domain
[108]2389          DO  k = nzt, nzb+1, -1
2390             IF ( zu(k) <= rayleigh_damping_height )  THEN
[1788]2391                rdf(k) = rayleigh_damping_factor *                             &
[1340]2392                      ( SIN( pi * 0.5_wp * ( rayleigh_damping_height - zu(k) ) &
[1788]2393                             / ( rayleigh_damping_height - zu(nzb+1) ) )       &
[108]2394                      )**2
2395             ENDIF
2396          ENDDO
2397       ENDIF
[3294]2398
[1]2399    ENDIF
[785]2400    IF ( scalar_rayleigh_damping )  rdf_sc = rdf
[1]2401
2402!
[240]2403!-- Initialize the starting level and the vertical smoothing factor used for
2404!-- the external pressure gradient
[1340]2405    dp_smooth_factor = 1.0_wp
[240]2406    IF ( dp_external )  THEN
2407!
2408!--    Set the starting level dp_level_ind_b only if it has not been set before
2409!--    (e.g. in init_grid).
2410       IF ( dp_level_ind_b == 0 )  THEN
2411          ind_array = MINLOC( ABS( dp_level_b - zu ) )
2412          dp_level_ind_b = ind_array(1) - 1 + nzb 
2413                                        ! MINLOC uses lower array bound 1
2414       ENDIF
2415       IF ( dp_smooth )  THEN
[1340]2416          dp_smooth_factor(:dp_level_ind_b) = 0.0_wp
[240]2417          DO  k = dp_level_ind_b+1, nzt
[1340]2418             dp_smooth_factor(k) = 0.5_wp * ( 1.0_wp + SIN( pi *               &
2419                        ( REAL( k - dp_level_ind_b, KIND=wp ) /                &
2420                          REAL( nzt - dp_level_ind_b, KIND=wp ) - 0.5_wp ) ) )
[240]2421          ENDDO
2422       ENDIF
2423    ENDIF
2424
2425!
[978]2426!-- Initialize damping zone for the potential temperature in case of
2427!-- non-cyclic lateral boundaries. The damping zone has the maximum value
2428!-- at the inflow boundary and decreases to zero at pt_damping_width.
[1340]2429    ptdf_x = 0.0_wp
2430    ptdf_y = 0.0_wp
[1159]2431    IF ( bc_lr_dirrad )  THEN
[996]2432       DO  i = nxl, nxr
[978]2433          IF ( ( i * dx ) < pt_damping_width )  THEN
[1340]2434             ptdf_x(i) = pt_damping_factor * ( SIN( pi * 0.5_wp *              &
2435                            REAL( pt_damping_width - i * dx, KIND=wp ) / (     &
[1788]2436                            REAL( pt_damping_width, KIND=wp ) ) ) )**2 
[73]2437          ENDIF
2438       ENDDO
[1159]2439    ELSEIF ( bc_lr_raddir )  THEN
[996]2440       DO  i = nxl, nxr
[978]2441          IF ( ( i * dx ) > ( nx * dx - pt_damping_width ) )  THEN
[1322]2442             ptdf_x(i) = pt_damping_factor *                                   &
[1340]2443                         SIN( pi * 0.5_wp *                                    &
2444                                 ( ( i - nx ) * dx + pt_damping_width ) /      &
2445                                 REAL( pt_damping_width, KIND=wp ) )**2
[73]2446          ENDIF
[978]2447       ENDDO 
[1159]2448    ELSEIF ( bc_ns_dirrad )  THEN
[996]2449       DO  j = nys, nyn
[978]2450          IF ( ( j * dy ) > ( ny * dy - pt_damping_width ) )  THEN
[1322]2451             ptdf_y(j) = pt_damping_factor *                                   &
[1340]2452                         SIN( pi * 0.5_wp *                                    &
2453                                 ( ( j - ny ) * dy + pt_damping_width ) /      &
2454                                 REAL( pt_damping_width, KIND=wp ) )**2
[1]2455          ENDIF
[978]2456       ENDDO 
[1159]2457    ELSEIF ( bc_ns_raddir )  THEN
[996]2458       DO  j = nys, nyn
[978]2459          IF ( ( j * dy ) < pt_damping_width )  THEN
[1322]2460             ptdf_y(j) = pt_damping_factor *                                   &
[1340]2461                         SIN( pi * 0.5_wp *                                    &
2462                                ( pt_damping_width - j * dy ) /                &
2463                                REAL( pt_damping_width, KIND=wp ) )**2
[1]2464          ENDIF
[73]2465       ENDDO
[1]2466    ENDIF
[51]2467
[1]2468!
2469!-- Input binary data file is not needed anymore. This line must be placed
2470!-- after call of user_init!
2471    CALL close_file( 13 )
[2934]2472!
2473!-- In case of nesting, put an barrier to assure that all parent and child
2474!-- domains finished initialization.
2475#if defined( __parallel )
2476    IF ( nested_run )  CALL MPI_BARRIER( MPI_COMM_WORLD, ierr )
2477#endif
[1]2478
[2934]2479
[3885]2480    CALL location_message( 'init_3d_model', 'finished' )
[1]2481
2482 END SUBROUTINE init_3d_model
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.