source: palm/trunk/SOURCE/init_3d_model.f90 @ 3183

Last change on this file since 3183 was 3183, checked in by suehring, 3 years ago

last commit documented

  • Property svn:keywords set to Id
  • Property svn:mergeinfo set to False
    /palm/branches/forwind/SOURCE/init_3d_model.f901564-1913
    /palm/branches/palm4u/SOURCE/init_3d_model.f902540-2692
    /palm/branches/rans/SOURCE/init_3d_model.f902078-3128
File size: 100.9 KB
Line 
1!> @file init_3d_model.f90
2!------------------------------------------------------------------------------!
3! This file is part of the PALM model system.
4!
5! PALM is free software: you can redistribute it and/or modify it under the
6! terms of the GNU General Public License as published by the Free Software
7! Foundation, either version 3 of the License, or (at your option) any later
8! version.
9!
10! PALM is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT ANY
11! WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR
12! A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License for more details.
13!
14! You should have received a copy of the GNU General Public License along with
15! PALM. If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
16!
17! Copyright 1997-2018 Leibniz Universitaet Hannover
18!------------------------------------------------------------------------------!
19!
20! Current revisions:
21! ------------------
22!
23!
24! Former revisions:
25! -----------------
26! $Id: init_3d_model.f90 3183 2018-07-27 14:25:55Z suehring $
27! Revise Inifor initialization
28!
29! 3182 2018-07-27 13:36:03Z suehring
30! Added multi agent system
31!
32! 3129 2018-07-16 07:45:13Z gronemeier
33! Move initialization call for nudging and 1D/3D offline nesting.
34! Revise initialization with inifor data.
35!
36! 3045 2018-05-28 07:55:41Z Giersch
37! Error messages revised
38!
39! 3045 2018-05-28 07:55:41Z Giersch
40! Error messages revised
41!
42! 3042 2018-05-25 10:44:37Z schwenkel
43! Changed the name specific humidity to mixing ratio
44!
45! 3040 2018-05-25 10:22:08Z schwenkel
46! Add option to initialize warm air bubble close to surface
47!
48! 3014 2018-05-09 08:42:38Z maronga
49! Bugfix: initialization of ts_value missing
50!
51! 3011 2018-05-07 14:38:42Z schwenkel
52! removed redundant if statement
53!
54! 3004 2018-04-27 12:33:25Z Giersch
55! precipitation_rate removed
56!
57! 2995 2018-04-19 12:13:16Z Giersch
58! CALL radiation_control is not necessary during initialization because
59! calculation of radiative fluxes at model start is done in radiation_init
60! in any case
61!
62! 2977 2018-04-17 10:27:57Z kanani
63! Implement changes from branch radiation (r2948-2971) with minor modifications
64! (moh.hefny):
65! - set radiation_interactions according to the existence of urban/land vertical
66!   surfaces and trees to activiate RTM
67! - set average_radiation to TRUE if RTM is activiated
68!
69! 2938 2018-03-27 15:52:42Z suehring
70! - Revise Inifor initialization for geostrophic wind components
71! - Initialize synthetic turbulence generator in case of Inifor initialization 
72!
73! 2936 2018-03-27 14:49:27Z suehring
74! Synchronize parent and child models after initialization.
75! Remove obsolete masking of topography grid points for Runge-Kutta weighted
76! tendency arrays.
77!
78! 2920 2018-03-22 11:22:01Z kanani
79! Add call for precalculating apparent solar positions (moh.hefny)
80!
81! 2906 2018-03-19 08:56:40Z Giersch
82! The variables read/write_svf_on_init have been removed. Instead ENVIRONMENT
83! variables read/write_svf have been introduced. Location_message has been
84! added.
85!
86! 2894 2018-03-15 09:17:58Z Giersch
87! Renamed routines with respect to reading restart data, file 13 is closed in
88! rrd_read_parts_of_global now
89!
90! 2867 2018-03-09 09:40:23Z suehring
91! Further bugfix concerning call of user_init.
92!
93! 2864 2018-03-08 11:57:45Z suehring
94! Bugfix, move call of user_init in front of initialization of grid-point
95! arrays
96!
97! 2817 2018-02-19 16:32:21Z knoop
98! Preliminary gust module interface implemented
99!
100! 2776 2018-01-31 10:44:42Z Giersch
101! Variable use_synthetic_turbulence_generator has been abbreviated
102!
103! 2766 2018-01-22 17:17:47Z kanani
104! Removed preprocessor directive __chem
105!
106! 2758 2018-01-17 12:55:21Z suehring
107! In case of spinup of land- and urban-surface model, do not mask wind velocity
108! at first computational grid level
109!
110! 2746 2018-01-15 12:06:04Z suehring
111! Move flag plant canopy to modules
112!
113! 2718 2018-01-02 08:49:38Z maronga
114! Corrected "Former revisions" section
115!
116! 2705 2017-12-18 11:26:23Z maronga
117! Bugfix for reading initial profiles from ls/nuding file
118!
119! 2701 2017-12-15 15:40:50Z suehring
120! Changes from last commit documented
121!
122! 2700 2017-12-15 14:12:35Z suehring
123! Bugfix, missing initialization of surface attributes in case of
124! inifor-initialization branch
125!
126! 2698 2017-12-14 18:46:24Z suehring
127! Bugfix in get_topography_top_index
128!
129! 2696 2017-12-14 17:12:51Z kanani
130! Change in file header (GPL part)
131! Implementation of uv exposure model (FK)
132! Moved initialisation of diss, e, kh, km to turbulence_closure_mod (TG)
133! Added chemical emissions (FK)
134! Initialize masking arrays and number-of-grid-points arrays before initialize
135! LSM, USM and radiation module
136! Initialization with inifor (MS)
137!
138! 2618 2017-11-16 15:37:30Z suehring
139! Reorder calls of init_surfaces.
140!
141! 2564 2017-10-19 15:56:56Z Giersch
142! Variable wind_turbine was added to control_parameters.
143!
144! 2550 2017-10-16 17:12:01Z boeske
145! Modifications to cyclic fill method and turbulence recycling method in case of
146! complex terrain simulations
147!
148! 2513 2017-10-04 09:24:39Z kanani
149! Bugfix in storing initial scalar profile (wrong index)
150!
151! 2350 2017-08-15 11:48:26Z kanani
152! Bugfix in nopointer version
153!
154! 2339 2017-08-07 13:55:26Z gronemeier
155! corrected timestamp in header
156!
157! 2338 2017-08-07 12:15:38Z gronemeier
158! Modularize 1D model
159!
160! 2329 2017-08-03 14:24:56Z knoop
161! Removed temporary bugfix (r2327) as bug is properly resolved by this revision
162!
163! 2327 2017-08-02 07:40:57Z maronga
164! Temporary bugfix
165!
166! 2320 2017-07-21 12:47:43Z suehring
167! Modularize large-scale forcing and nudging
168!
169! 2292 2017-06-20 09:51:42Z schwenkel
170! Implementation of new microphysic scheme: cloud_scheme = 'morrison'
171! includes two more prognostic equations for cloud drop concentration (nc) 
172! and cloud water content (qc).
173!
174! 2277 2017-06-12 10:47:51Z kanani
175! Removed unused variable sums_up_fraction_l
176!
177! 2270 2017-06-09 12:18:47Z maronga
178! dots_num must be increased when LSM and/or radiation is used
179!
180! 2259 2017-06-08 09:09:11Z gronemeier
181! Implemented synthetic turbulence generator
182!
183! 2252 2017-06-07 09:35:37Z knoop
184! rho_air now depending on surface_pressure even in Boussinesq mode
185!
186! 2233 2017-05-30 18:08:54Z suehring
187!
188! 2232 2017-05-30 17:47:52Z suehring
189! Adjustments to new topography and surface concept:
190!   - Modify passed parameters for disturb_field
191!   - Topography representation via flags
192!   - Remove unused arrays.
193!   - Move initialization of surface-related quantities to surface_mod
194!
195! 2172 2017-03-08 15:55:25Z knoop
196! Bugfix: moved parallel random generator initialization into its module
197!
198! 2118 2017-01-17 16:38:49Z raasch
199! OpenACC directives removed
200!
201! 2037 2016-10-26 11:15:40Z knoop
202! Anelastic approximation implemented
203!
204! 2031 2016-10-21 15:11:58Z knoop
205! renamed variable rho to rho_ocean
206!
207! 2011 2016-09-19 17:29:57Z kanani
208! Flag urban_surface is now defined in module control_parameters.
209!
210! 2007 2016-08-24 15:47:17Z kanani
211! Added support for urban surface model,
212! adjusted location_message in case of plant_canopy
213!
214! 2000 2016-08-20 18:09:15Z knoop
215! Forced header and separation lines into 80 columns
216!
217! 1992 2016-08-12 15:14:59Z suehring
218! Initializaton of scalarflux at model top
219! Bugfixes in initialization of surface and top salinity flux, top scalar and
220! humidity fluxes
221!
222! 1960 2016-07-12 16:34:24Z suehring
223! Separate humidity and passive scalar
224! Increase dimension for mean_inflow_profiles
225! Remove inadvertent write-statement
226! Bugfix, large-scale forcing is still not implemented for passive scalars
227!
228! 1957 2016-07-07 10:43:48Z suehring
229! flight module added
230!
231! 1920 2016-05-30 10:50:15Z suehring
232! Initialize us with very small number to avoid segmentation fault during
233! calculation of Obukhov length
234!
235! 1918 2016-05-27 14:35:57Z raasch
236! intermediate_timestep_count is set 0 instead 1 for first call of pres,
237! bugfix: initialization of local sum arrays are moved to the beginning of the
238!         routine because otherwise results from pres are overwritten
239!
240! 1914 2016-05-26 14:44:07Z witha
241! Added initialization of the wind turbine model
242!
243! 1878 2016-04-19 12:30:36Z hellstea
244! The zeroth element of weight_pres removed as unnecessary
245!
246! 1849 2016-04-08 11:33:18Z hoffmann
247! Adapted for modularization of microphysics.
248! precipitation_amount, precipitation_rate, prr moved to arrays_3d.
249! Initialization of nc_1d, nr_1d, pt_1d, qc_1d, qr_1d, q_1d moved to
250! microphysics_init.
251!
252! 1845 2016-04-08 08:29:13Z raasch
253! nzb_2d replaced by nzb_u|v_inner
254!
255! 1833 2016-04-07 14:23:03Z raasch
256! initialization of spectra quantities moved to spectra_mod
257!
258! 1831 2016-04-07 13:15:51Z hoffmann
259! turbulence renamed collision_turbulence
260!
261! 1826 2016-04-07 12:01:39Z maronga
262! Renamed radiation calls.
263! Renamed canopy model calls.
264!
265! 1822 2016-04-07 07:49:42Z hoffmann
266! icloud_scheme replaced by microphysics_*
267!
268! 1817 2016-04-06 15:44:20Z maronga
269! Renamed lsm calls.
270!
271! 1815 2016-04-06 13:49:59Z raasch
272! zero-settings for velocities inside topography re-activated (was deactivated
273! in r1762)
274!
275! 1788 2016-03-10 11:01:04Z maronga
276! Added z0q.
277! Syntax layout improved.
278!
279! 1783 2016-03-06 18:36:17Z raasch
280! netcdf module name changed + related changes
281!
282! 1764 2016-02-28 12:45:19Z raasch
283! bugfix: increase size of volume_flow_area_l and volume_flow_initial_l by 1
284!
285! 1762 2016-02-25 12:31:13Z hellstea
286! Introduction of nested domain feature
287!
288! 1738 2015-12-18 13:56:05Z raasch
289! calculate mean surface level height for each statistic region
290!
291! 1734 2015-12-02 12:17:12Z raasch
292! no initial disturbances in case that the disturbance energy limit has been
293! set zero
294!
295! 1707 2015-11-02 15:24:52Z maronga
296! Bugfix: transfer of Richardson number from 1D model to Obukhov length caused
297! devision by zero in neutral stratification
298!
299! 1691 2015-10-26 16:17:44Z maronga
300! Call to init_surface_layer added. rif is replaced by ol and zeta.
301!
302! 1682 2015-10-07 23:56:08Z knoop
303! Code annotations made doxygen readable
304!
305! 1615 2015-07-08 18:49:19Z suehring
306! Enable turbulent inflow for passive_scalar and humidity
307!
308! 1585 2015-04-30 07:05:52Z maronga
309! Initialization of radiation code is now done after LSM initializtion
310!
311! 1575 2015-03-27 09:56:27Z raasch
312! adjustments for psolver-queries
313!
314! 1551 2015-03-03 14:18:16Z maronga
315! Allocation of land surface arrays is now done in the subroutine lsm_init_arrays,
316! which is part of land_surface_model.
317!
318! 1507 2014-12-10 12:14:18Z suehring
319! Bugfix: set horizontal velocity components to zero inside topography
320!
321! 1496 2014-12-02 17:25:50Z maronga
322! Added initialization of the land surface and radiation schemes
323!
324! 1484 2014-10-21 10:53:05Z kanani
325! Changes due to new module structure of the plant canopy model:
326! canopy-related initialization (e.g. lad and canopy_heat_flux) moved to new
327! subroutine init_plant_canopy within the module plant_canopy_model_mod,
328! call of subroutine init_plant_canopy added.
329!
330! 1431 2014-07-15 14:47:17Z suehring
331! var_d added, in order to normalize spectra.
332!
333! 1429 2014-07-15 12:53:45Z knoop
334! Ensemble run capability added to parallel random number generator
335!
336! 1411 2014-05-16 18:01:51Z suehring
337! Initial horizontal velocity profiles were not set to zero at the first vertical
338! grid level in case of non-cyclic lateral boundary conditions.
339!
340! 1406 2014-05-16 13:47:01Z raasch
341! bugfix: setting of initial velocities at k=1 to zero not in case of a
342! no-slip boundary condition for uv
343!
344! 1402 2014-05-09 14:25:13Z raasch
345! location messages modified
346!
347! 1400 2014-05-09 14:03:54Z knoop
348! Parallel random number generator added
349!
350! 1384 2014-05-02 14:31:06Z raasch
351! location messages added
352!
353! 1361 2014-04-16 15:17:48Z hoffmann
354! tend_* removed
355! Bugfix: w_subs is not allocated anymore if it is already allocated
356!
357! 1359 2014-04-11 17:15:14Z hoffmann
358! module lpm_init_mod added to use statements, because lpm_init has become a
359! module
360!
361! 1353 2014-04-08 15:21:23Z heinze
362! REAL constants provided with KIND-attribute
363!
364! 1340 2014-03-25 19:45:13Z kanani
365! REAL constants defined as wp-kind
366!
367! 1322 2014-03-20 16:38:49Z raasch
368! REAL constants defined as wp-kind
369! module interfaces removed
370!
371! 1320 2014-03-20 08:40:49Z raasch
372! ONLY-attribute added to USE-statements,
373! kind-parameters added to all INTEGER and REAL declaration statements,
374! kinds are defined in new module kinds,
375! revision history before 2012 removed,
376! comment fields (!:) to be used for variable explanations added to
377! all variable declaration statements
378!
379! 1316 2014-03-17 07:44:59Z heinze
380! Bugfix: allocation of w_subs
381!
382! 1299 2014-03-06 13:15:21Z heinze
383! Allocate w_subs due to extension of large scale subsidence in combination
384! with large scale forcing data (LSF_DATA)
385!
386! 1241 2013-10-30 11:36:58Z heinze
387! Overwrite initial profiles in case of nudging
388! Inititialize shf and qsws in case of large_scale_forcing
389!
390! 1221 2013-09-10 08:59:13Z raasch
391! +rflags_s_inner in copyin statement, use copyin for most arrays instead of
392! copy
393!
394! 1212 2013-08-15 08:46:27Z raasch
395! array tri is allocated and included in data copy statement
396!
397! 1195 2013-07-01 12:27:57Z heinze
398! Bugfix: move allocation of ref_state to parin.f90 and read_var_list.f90
399!
400! 1179 2013-06-14 05:57:58Z raasch
401! allocate and set ref_state to be used in buoyancy terms
402!
403! 1171 2013-05-30 11:27:45Z raasch
404! diss array is allocated with full size if accelerator boards are used
405!
406! 1159 2013-05-21 11:58:22Z fricke
407! -bc_lr_dirneu, bc_lr_neudir, bc_ns_dirneu, bc_ns_neudir
408!
409! 1153 2013-05-10 14:33:08Z raasch
410! diss array is allocated with dummy elements even if it is not needed
411! (required by PGI 13.4 / CUDA 5.0)
412!
413! 1115 2013-03-26 18:16:16Z hoffmann
414! unused variables removed
415!
416! 1113 2013-03-10 02:48:14Z raasch
417! openACC directive modified
418!
419! 1111 2013-03-08 23:54:10Z raasch
420! openACC directives added for pres
421! array diss allocated only if required
422!
423! 1092 2013-02-02 11:24:22Z raasch
424! unused variables removed
425!
426! 1065 2012-11-22 17:42:36Z hoffmann
427! allocation of diss (dissipation rate) in case of turbulence = .TRUE. added
428!
429! 1053 2012-11-13 17:11:03Z hoffmann
430! allocation and initialisation of necessary data arrays for the two-moment
431! cloud physics scheme the two new prognostic equations (nr, qr):
432! +dr, lambda_r, mu_r, sed_*, xr, *s, *sws, *swst, *, *_p, t*_m, *_1, *_2, *_3,
433! +tend_*, prr
434!
435! 1036 2012-10-22 13:43:42Z raasch
436! code put under GPL (PALM 3.9)
437!
438! 1032 2012-10-21 13:03:21Z letzel
439! save memory by not allocating pt_2 in case of neutral = .T.
440!
441! 1025 2012-10-07 16:04:41Z letzel
442! bugfix: swap indices of mask for ghost boundaries
443!
444! 1015 2012-09-27 09:23:24Z raasch
445! mask is set to zero for ghost boundaries
446!
447! 1010 2012-09-20 07:59:54Z raasch
448! cpp switch __nopointer added for pointer free version
449!
450! 1003 2012-09-14 14:35:53Z raasch
451! nxra,nyna, nzta replaced ny nxr, nyn, nzt
452!
453! 1001 2012-09-13 14:08:46Z raasch
454! all actions concerning leapfrog scheme removed
455!
456! 996 2012-09-07 10:41:47Z raasch
457! little reformatting
458!
459! 978 2012-08-09 08:28:32Z fricke
460! outflow damping layer removed
461! roughness length for scalar quantites z0h added
462! damping zone for the potential temperatur in case of non-cyclic lateral
463! boundaries added
464! initialization of ptdf_x, ptdf_y
465! initialization of c_u_m, c_u_m_l, c_v_m, c_v_m_l, c_w_m, c_w_m_l
466!
467! 849 2012-03-15 10:35:09Z raasch
468! init_particles renamed lpm_init
469!
470! 825 2012-02-19 03:03:44Z raasch
471! wang_collision_kernel renamed wang_kernel
472!
473! Revision 1.1  1998/03/09 16:22:22  raasch
474! Initial revision
475!
476!
477! Description:
478! ------------
479!> Allocation of arrays and initialization of the 3D model via
480!> a) pre-run the 1D model
481!> or
482!> b) pre-set constant linear profiles
483!> or
484!> c) read values of a previous run
485!------------------------------------------------------------------------------!
486 SUBROUTINE init_3d_model
487 
488
489    USE advec_ws
490
491    USE arrays_3d
492
493    USE chemistry_model_mod,                                                   &
494        ONLY:  chem_emissions
495
496    USE cloud_parameters,                                                      &
497        ONLY:  cp, l_v, r_d
498
499    USE constants,                                                             &
500        ONLY:  pi
501   
502    USE control_parameters
503   
504    USE flight_mod,                                                            &
505        ONLY:  flight_init
506   
507    USE grid_variables,                                                        &
508        ONLY:  dx, dy, ddx2_mg, ddy2_mg
509
510    USE gust_mod,                                                              &
511        ONLY:  gust_init, gust_init_arrays, gust_module_enabled
512   
513    USE indices
514   
515    USE kinds
516
517    USE land_surface_model_mod,                                                &
518        ONLY:  lsm_init, lsm_init_arrays
519
520    USE lpm_init_mod,                                                          &
521        ONLY:  lpm_init
522 
523    USE lsf_nudging_mod,                                                       &
524        ONLY:  lsf_init, ls_forcing_surf, nudge_init
525
526    USE microphysics_mod,                                                      &
527        ONLY:  collision_turbulence, microphysics_init
528
529    USE model_1d_mod,                                                          &
530        ONLY:  e1d, init_1d_model, kh1d, km1d, l1d, rif1d, u1d, us1d, usws1d,  &
531               v1d, vsws1d
532
533    USE multi_agent_system_mod,                                                &
534        ONLY:  agents_active, mas_init
535
536    USE netcdf_interface,                                                      &
537        ONLY:  dots_max, dots_num, dots_unit, dots_label
538
539    USE netcdf_data_input_mod,                                                 &
540        ONLY:  init_3d, netcdf_data_input_init_3d
541   
542    USE particle_attributes,                                                   &
543        ONLY:  particle_advection, use_sgs_for_particles, wang_kernel
544   
545    USE pegrid
546   
547    USE plant_canopy_model_mod,                                                &
548        ONLY:  pcm_init
549
550    USE pmc_interface,                                                         &
551        ONLY:  nested_run
552
553    USE radiation_model_mod,                                                   &
554        ONLY:  average_radiation,                                              &
555               radiation_init, radiation, radiation_scheme,                    &
556               radiation_calc_svf, radiation_write_svf,                        &
557               radiation_interaction, radiation_interactions,                  &
558               radiation_interaction_init, radiation_read_svf,                 &
559               radiation_presimulate_solar_pos, radiation_interactions_on
560   
561    USE random_function_mod
562   
563    USE random_generator_parallel,                                             &
564        ONLY:  init_parallel_random_generator
565
566    USE read_restart_data_mod,                                                 &
567        ONLY:  rrd_read_parts_of_global, rrd_local                                     
568   
569    USE statistics,                                                            &
570        ONLY:  hom, hom_sum, mean_surface_level_height, pr_palm, rmask,        &
571               statistic_regions, sums, sums_divnew_l, sums_divold_l, sums_l,  &
572               sums_l_l, sums_wsts_bc_l, ts_value,                             &
573               weight_pres, weight_substep
574
575    USE synthetic_turbulence_generator_mod,                                    &
576        ONLY:  stg_init, use_syn_turb_gen
577
578    USE surface_layer_fluxes_mod,                                              &
579        ONLY:  init_surface_layer_fluxes
580
581    USE surface_mod,                                                           &
582        ONLY :  init_surface_arrays, init_surfaces, surf_def_h, surf_lsm_h,    &
583                surf_usm_h, get_topography_top_index_ji, vertical_surfaces_exist
584   
585    USE transpose_indices
586
587    USE turbulence_closure_mod,                                                &
588        ONLY:  tcm_init_arrays, tcm_init
589
590    USE urban_surface_mod,                                                     &
591        ONLY:  usm_init_urban_surface, usm_allocate_surface
592
593    USE uv_exposure_model_mod,                                                 &
594        ONLY:  uvem_init, uvem_init_arrays
595
596    USE wind_turbine_model_mod,                                                &
597        ONLY:  wtm_init, wtm_init_arrays
598
599    IMPLICIT NONE
600
601    INTEGER(iwp) ::  i             !<
602    INTEGER(iwp) ::  ind_array(1)  !<
603    INTEGER(iwp) ::  j             !<
604    INTEGER(iwp) ::  k             !<
605    INTEGER(iwp) ::  k_surf        !< surface level index
606    INTEGER(iwp) ::  m             !< index of surface element in surface data type
607    INTEGER(iwp) ::  sr            !< index of statistic region
608
609    INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE   ::  ngp_2dh_l  !<
610
611    INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  ngp_2dh_outer_l    !<
612    INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  ngp_2dh_s_inner_l  !<
613
614    REAL(wp)     ::  t_surface !< air temperature at the surface
615
616    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  init_l        !< dummy array used for averaging 3D data to obtain inital profiles
617    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  p_hydrostatic !< hydrostatic pressure
618
619    INTEGER(iwp) ::  l       !< loop variable
620    INTEGER(iwp) ::  nzt_l   !< index of top PE boundary for multigrid level
621    REAL(wp) ::  dx_l !< grid spacing along x on different multigrid level
622    REAL(wp) ::  dy_l !< grid spacing along y on different multigrid level
623
624    REAL(wp), DIMENSION(1:3) ::  volume_flow_area_l     !<
625    REAL(wp), DIMENSION(1:3) ::  volume_flow_initial_l  !<
626
627    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  mean_surface_level_height_l    !<
628    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  ngp_3d_inner_l    !<
629    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  ngp_3d_inner_tmp  !<
630
631    INTEGER(iwp) ::  nz_u_shift   !<
632    INTEGER(iwp) ::  nz_v_shift   !<
633    INTEGER(iwp) ::  nz_w_shift   !<
634    INTEGER(iwp) ::  nz_s_shift   !<
635    INTEGER(iwp) ::  nz_u_shift_l !<
636    INTEGER(iwp) ::  nz_v_shift_l !<
637    INTEGER(iwp) ::  nz_w_shift_l !<
638    INTEGER(iwp) ::  nz_s_shift_l !<
639
640    CALL location_message( 'allocating arrays', .FALSE. )
641!
642!-- Allocate arrays
643    ALLOCATE( mean_surface_level_height(0:statistic_regions),                  &
644              mean_surface_level_height_l(0:statistic_regions),                &
645              ngp_2dh(0:statistic_regions), ngp_2dh_l(0:statistic_regions),    &
646              ngp_3d(0:statistic_regions),                                     &
647              ngp_3d_inner(0:statistic_regions),                               &
648              ngp_3d_inner_l(0:statistic_regions),                             &
649              ngp_3d_inner_tmp(0:statistic_regions),                           &
650              sums_divnew_l(0:statistic_regions),                              &
651              sums_divold_l(0:statistic_regions) )
652    ALLOCATE( dp_smooth_factor(nzb:nzt), rdf(nzb+1:nzt), rdf_sc(nzb+1:nzt) )
653    ALLOCATE( ngp_2dh_outer(nzb:nzt+1,0:statistic_regions),                    &
654              ngp_2dh_outer_l(nzb:nzt+1,0:statistic_regions),                  &
655              ngp_2dh_s_inner(nzb:nzt+1,0:statistic_regions),                  &
656              ngp_2dh_s_inner_l(nzb:nzt+1,0:statistic_regions),                &
657              rmask(nysg:nyng,nxlg:nxrg,0:statistic_regions),                  &
658              sums(nzb:nzt+1,pr_palm+max_pr_user),                             &
659              sums_l(nzb:nzt+1,pr_palm+max_pr_user,0:threads_per_task-1),      &
660              sums_l_l(nzb:nzt+1,0:statistic_regions,0:threads_per_task-1),    &
661              sums_wsts_bc_l(nzb:nzt+1,0:statistic_regions),                   &
662              ts_value(dots_max,0:statistic_regions) )
663    ALLOCATE( ptdf_x(nxlg:nxrg), ptdf_y(nysg:nyng) )
664
665    ALLOCATE( d(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl:nxr),                                    &
666              p(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                                &
667              tend(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
668
669#if defined( __nopointer )
670    ALLOCATE( pt(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                               &
671              pt_p(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                             &
672              u(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                                &
673              u_p(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                              &
674              v(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                                &
675              v_p(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                              &
676              w(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                                &
677              w_p(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                              &
678              tpt_m(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                            &
679              tu_m(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                             &
680              tv_m(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                             &
681              tw_m(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
682#else
683    ALLOCATE( pt_1(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                             &
684              pt_3(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                             &
685              u_1(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                              &
686              u_2(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                              &
687              u_3(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                              &
688              v_1(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                              &
689              v_2(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                              &
690              v_3(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                              &
691              w_1(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                              &
692              w_2(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                              &
693              w_3(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
694    IF (  .NOT.  neutral )  THEN
695       ALLOCATE( pt_2(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
696    ENDIF
697#endif
698
699!
700!-- Following array is required for perturbation pressure within the iterative
701!-- pressure solvers. For the multistep schemes (Runge-Kutta), array p holds
702!-- the weighted average of the substeps and cannot be used in the Poisson
703!-- solver.
704    IF ( psolver == 'sor' )  THEN
705       ALLOCATE( p_loc(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
706    ELSEIF ( psolver(1:9) == 'multigrid' )  THEN
707!
708!--    For performance reasons, multigrid is using one ghost layer only
709       ALLOCATE( p_loc(nzb:nzt+1,nys-1:nyn+1,nxl-1:nxr+1) )
710    ENDIF
711
712!
713!-- Array for storing constant coeffficients of the tridiagonal solver
714    IF ( psolver == 'poisfft' )  THEN
715       ALLOCATE( tri(nxl_z:nxr_z,nys_z:nyn_z,0:nz-1,2) )
716       ALLOCATE( tric(nxl_z:nxr_z,nys_z:nyn_z,0:nz-1) )
717    ENDIF
718
719    IF ( humidity )  THEN
720!
721!--    3D-humidity
722#if defined( __nopointer )
723       ALLOCATE( q(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                             &
724                 q_p(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                           &
725                 tq_m(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                          &
726                 vpt(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
727#else
728       ALLOCATE( q_1(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                           &
729                 q_2(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                           &
730                 q_3(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                           &
731                 vpt_1(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) ) 
732#endif
733
734       IF ( cloud_physics )  THEN
735!
736!--          Liquid water content
737#if defined( __nopointer )
738          ALLOCATE ( ql(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
739#else
740          ALLOCATE ( ql_1(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
741#endif
742
743!
744!--       3D-cloud water content
745          IF ( .NOT. microphysics_morrison )  THEN
746#if defined( __nopointer )
747             ALLOCATE( qc(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
748#else
749             ALLOCATE( qc_1(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
750#endif
751          ENDIF
752!
753!--       Precipitation amount and rate (only needed if output is switched)
754          ALLOCATE( precipitation_amount(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
755
756!
757!--       3d-precipitation rate
758          ALLOCATE( prr(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
759
760          IF ( microphysics_morrison )  THEN
761!
762!--          3D-cloud drop water content, cloud drop concentration arrays
763#if defined( __nopointer )
764             ALLOCATE( nc(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                      &
765                       nc_p(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                    &
766                       qc(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                      &
767                       qc_p(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                    &
768                       tnc_m(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                   & 
769                       tqc_m(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
770#else
771             ALLOCATE( nc_1(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                    &
772                       nc_2(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                    &
773                       nc_3(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                    &
774                       qc_1(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                    &
775                       qc_2(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                    &
776                       qc_3(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
777#endif
778          ENDIF
779
780          IF ( microphysics_seifert )  THEN
781!
782!--          3D-rain water content, rain drop concentration arrays
783#if defined( __nopointer )
784             ALLOCATE( nr(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                      &
785                       nr_p(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                    &
786                       qr(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                      &
787                       qr_p(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                    &
788                       tnr_m(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                   &
789                       tqr_m(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
790#else
791             ALLOCATE( nr_1(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                    &
792                       nr_2(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                    &
793                       nr_3(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                    &
794                       qr_1(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                    &
795                       qr_2(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                    &
796                       qr_3(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
797#endif
798          ENDIF
799
800       ENDIF
801
802       IF ( cloud_droplets )  THEN
803!
804!--       Liquid water content, change in liquid water content
805#if defined( __nopointer )
806          ALLOCATE ( ql(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                        &
807                     ql_c(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
808#else
809          ALLOCATE ( ql_1(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                      &
810                     ql_2(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
811#endif
812!
813!--       Real volume of particles (with weighting), volume of particles
814          ALLOCATE ( ql_v(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                      &
815                     ql_vp(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
816       ENDIF
817
818    ENDIF   
819   
820    IF ( passive_scalar )  THEN
821
822!
823!--    3D scalar arrays
824#if defined( __nopointer )
825       ALLOCATE( s(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                             &
826                 s_p(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                           &
827                 ts_m(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
828#else
829       ALLOCATE( s_1(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                           &
830                 s_2(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                           &
831                 s_3(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
832#endif
833    ENDIF
834
835    IF ( ocean )  THEN
836#if defined( __nopointer )
837       ALLOCATE( prho(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                          &
838                 rho_ocean(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                           &
839                 sa(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                            &
840                 sa_p(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                          &
841                 tsa_m(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
842#else
843       ALLOCATE( prho_1(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                        &
844                 rho_1(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                         &
845                 sa_1(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                          &
846                 sa_2(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg),                          &
847                 sa_3(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
848       prho => prho_1
849       rho_ocean  => rho_1  ! routines calc_mean_profile and diffusion_e require
850                      ! density to be apointer
851#endif
852    ENDIF
853
854!
855!-- Allocation of anelastic and Boussinesq approximation specific arrays
856    ALLOCATE( p_hydrostatic(nzb:nzt+1) )
857    ALLOCATE( rho_air(nzb:nzt+1) )
858    ALLOCATE( rho_air_zw(nzb:nzt+1) )
859    ALLOCATE( drho_air(nzb:nzt+1) )
860    ALLOCATE( drho_air_zw(nzb:nzt+1) )
861
862!
863!-- Density profile calculation for anelastic approximation
864    t_surface = pt_surface * ( surface_pressure / 1000.0_wp )**( r_d / cp )
865    IF ( TRIM( approximation ) == 'anelastic' ) THEN
866       DO  k = nzb, nzt+1
867          p_hydrostatic(k)    = surface_pressure * 100.0_wp *                  &
868                                ( 1 - ( g * zu(k) ) / ( cp * t_surface )       &
869                                )**( cp / r_d )
870          rho_air(k)          = ( p_hydrostatic(k) *                           &
871                                  ( 100000.0_wp / p_hydrostatic(k)             &
872                                  )**( r_d / cp )                              &
873                                ) / ( r_d * pt_init(k) )
874       ENDDO
875       DO  k = nzb, nzt
876          rho_air_zw(k) = 0.5_wp * ( rho_air(k) + rho_air(k+1) )
877       ENDDO
878       rho_air_zw(nzt+1)  = rho_air_zw(nzt)                                    &
879                            + 2.0_wp * ( rho_air(nzt+1) - rho_air_zw(nzt)  )
880    ELSE
881       DO  k = nzb, nzt+1
882          p_hydrostatic(k)    = surface_pressure * 100.0_wp *                  &
883                                ( 1 - ( g * zu(nzb) ) / ( cp * t_surface )       &
884                                )**( cp / r_d )
885          rho_air(k)          = ( p_hydrostatic(k) *                           &
886                                  ( 100000.0_wp / p_hydrostatic(k)             &
887                                  )**( r_d / cp )                              &
888                                ) / ( r_d * pt_init(nzb) )
889       ENDDO
890       DO  k = nzb, nzt
891          rho_air_zw(k) = 0.5_wp * ( rho_air(k) + rho_air(k+1) )
892       ENDDO
893       rho_air_zw(nzt+1)  = rho_air_zw(nzt)                                    &
894                            + 2.0_wp * ( rho_air(nzt+1) - rho_air_zw(nzt)  )
895    ENDIF
896!
897!-- compute the inverse density array in order to avoid expencive divisions
898    drho_air    = 1.0_wp / rho_air
899    drho_air_zw = 1.0_wp / rho_air_zw
900
901!
902!-- Allocation of flux conversion arrays
903    ALLOCATE( heatflux_input_conversion(nzb:nzt+1) )
904    ALLOCATE( waterflux_input_conversion(nzb:nzt+1) )
905    ALLOCATE( momentumflux_input_conversion(nzb:nzt+1) )
906    ALLOCATE( heatflux_output_conversion(nzb:nzt+1) )
907    ALLOCATE( waterflux_output_conversion(nzb:nzt+1) )
908    ALLOCATE( momentumflux_output_conversion(nzb:nzt+1) )
909
910!
911!-- calculate flux conversion factors according to approximation and in-/output mode
912    DO  k = nzb, nzt+1
913
914        IF ( TRIM( flux_input_mode ) == 'kinematic' )  THEN
915            heatflux_input_conversion(k)      = rho_air_zw(k)
916            waterflux_input_conversion(k)     = rho_air_zw(k)
917            momentumflux_input_conversion(k)  = rho_air_zw(k)
918        ELSEIF ( TRIM( flux_input_mode ) == 'dynamic' ) THEN
919            heatflux_input_conversion(k)      = 1.0_wp / cp
920            waterflux_input_conversion(k)     = 1.0_wp / l_v
921            momentumflux_input_conversion(k)  = 1.0_wp
922        ENDIF
923
924        IF ( TRIM( flux_output_mode ) == 'kinematic' )  THEN
925            heatflux_output_conversion(k)     = drho_air_zw(k)
926            waterflux_output_conversion(k)    = drho_air_zw(k)
927            momentumflux_output_conversion(k) = drho_air_zw(k)
928        ELSEIF ( TRIM( flux_output_mode ) == 'dynamic' ) THEN
929            heatflux_output_conversion(k)     = cp
930            waterflux_output_conversion(k)    = l_v
931            momentumflux_output_conversion(k) = 1.0_wp
932        ENDIF
933
934        IF ( .NOT. humidity ) THEN
935            waterflux_input_conversion(k)  = 1.0_wp
936            waterflux_output_conversion(k) = 1.0_wp
937        ENDIF
938
939    ENDDO
940
941!
942!-- In case of multigrid method, compute grid lengths and grid factors for the
943!-- grid levels with respective density on each grid
944    IF ( psolver(1:9) == 'multigrid' )  THEN
945
946       ALLOCATE( ddx2_mg(maximum_grid_level) )
947       ALLOCATE( ddy2_mg(maximum_grid_level) )
948       ALLOCATE( dzu_mg(nzb+1:nzt+1,maximum_grid_level) )
949       ALLOCATE( dzw_mg(nzb+1:nzt+1,maximum_grid_level) )
950       ALLOCATE( f1_mg(nzb+1:nzt,maximum_grid_level) )
951       ALLOCATE( f2_mg(nzb+1:nzt,maximum_grid_level) )
952       ALLOCATE( f3_mg(nzb+1:nzt,maximum_grid_level) )
953       ALLOCATE( rho_air_mg(nzb:nzt+1,maximum_grid_level) )
954       ALLOCATE( rho_air_zw_mg(nzb:nzt+1,maximum_grid_level) )
955
956       dzu_mg(:,maximum_grid_level) = dzu
957       rho_air_mg(:,maximum_grid_level) = rho_air
958!       
959!--    Next line to ensure an equally spaced grid.
960       dzu_mg(1,maximum_grid_level) = dzu(2)
961       rho_air_mg(nzb,maximum_grid_level) = rho_air(nzb) +                     &
962                                             (rho_air(nzb) - rho_air(nzb+1))
963
964       dzw_mg(:,maximum_grid_level) = dzw
965       rho_air_zw_mg(:,maximum_grid_level) = rho_air_zw
966       nzt_l = nzt
967       DO  l = maximum_grid_level-1, 1, -1
968           dzu_mg(nzb+1,l) = 2.0_wp * dzu_mg(nzb+1,l+1)
969           dzw_mg(nzb+1,l) = 2.0_wp * dzw_mg(nzb+1,l+1)
970           rho_air_mg(nzb,l)    = rho_air_mg(nzb,l+1) + (rho_air_mg(nzb,l+1) - rho_air_mg(nzb+1,l+1))
971           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))
972           rho_air_mg(nzb+1,l)    = rho_air_mg(nzb+1,l+1)
973           rho_air_zw_mg(nzb+1,l) = rho_air_zw_mg(nzb+1,l+1)
974           nzt_l = nzt_l / 2
975           DO  k = 2, nzt_l+1
976              dzu_mg(k,l) = dzu_mg(2*k-2,l+1) + dzu_mg(2*k-1,l+1)
977              dzw_mg(k,l) = dzw_mg(2*k-2,l+1) + dzw_mg(2*k-1,l+1)
978              rho_air_mg(k,l)    = rho_air_mg(2*k-1,l+1)
979              rho_air_zw_mg(k,l) = rho_air_zw_mg(2*k-1,l+1)
980           ENDDO
981       ENDDO
982
983       nzt_l = nzt
984       dx_l  = dx
985       dy_l  = dy
986       DO  l = maximum_grid_level, 1, -1
987          ddx2_mg(l) = 1.0_wp / dx_l**2
988          ddy2_mg(l) = 1.0_wp / dy_l**2
989          DO  k = nzb+1, nzt_l
990             f2_mg(k,l) = rho_air_zw_mg(k,l) / ( dzu_mg(k+1,l) * dzw_mg(k,l) )
991             f3_mg(k,l) = rho_air_zw_mg(k-1,l) / ( dzu_mg(k,l)   * dzw_mg(k,l) )
992             f1_mg(k,l) = 2.0_wp * ( ddx2_mg(l) + ddy2_mg(l) ) &
993                          * rho_air_mg(k,l) + f2_mg(k,l) + f3_mg(k,l)
994          ENDDO
995          nzt_l = nzt_l / 2
996          dx_l  = dx_l * 2.0_wp
997          dy_l  = dy_l * 2.0_wp
998       ENDDO
999
1000    ENDIF
1001
1002!
1003!-- 1D-array for large scale subsidence velocity
1004    IF ( .NOT. ALLOCATED( w_subs ) )  THEN
1005       ALLOCATE ( w_subs(nzb:nzt+1) )
1006       w_subs = 0.0_wp
1007    ENDIF
1008
1009!
1010!-- Arrays to store velocity data from t-dt and the phase speeds which
1011!-- are needed for radiation boundary conditions
1012    IF ( bc_radiation_l )  THEN
1013       ALLOCATE( u_m_l(nzb:nzt+1,nysg:nyng,1:2),                               &
1014                 v_m_l(nzb:nzt+1,nysg:nyng,0:1),                               &
1015                 w_m_l(nzb:nzt+1,nysg:nyng,0:1) )
1016    ENDIF
1017    IF ( bc_radiation_r )  THEN
1018       ALLOCATE( u_m_r(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nx-1:nx),                           &
1019                 v_m_r(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nx-1:nx),                           &
1020                 w_m_r(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nx-1:nx) )
1021    ENDIF
1022    IF ( bc_radiation_l  .OR.  bc_radiation_r )  THEN
1023       ALLOCATE( c_u(nzb:nzt+1,nysg:nyng), c_v(nzb:nzt+1,nysg:nyng),           &
1024                 c_w(nzb:nzt+1,nysg:nyng) )
1025    ENDIF
1026    IF ( bc_radiation_s )  THEN
1027       ALLOCATE( u_m_s(nzb:nzt+1,0:1,nxlg:nxrg),                               &
1028                 v_m_s(nzb:nzt+1,1:2,nxlg:nxrg),                               &
1029                 w_m_s(nzb:nzt+1,0:1,nxlg:nxrg) )
1030    ENDIF
1031    IF ( bc_radiation_n )  THEN
1032       ALLOCATE( u_m_n(nzb:nzt+1,ny-1:ny,nxlg:nxrg),                           &
1033                 v_m_n(nzb:nzt+1,ny-1:ny,nxlg:nxrg),                           &
1034                 w_m_n(nzb:nzt+1,ny-1:ny,nxlg:nxrg) )
1035    ENDIF
1036    IF ( bc_radiation_s  .OR.  bc_radiation_n )  THEN
1037       ALLOCATE( c_u(nzb:nzt+1,nxlg:nxrg), c_v(nzb:nzt+1,nxlg:nxrg),           &
1038                 c_w(nzb:nzt+1,nxlg:nxrg) )
1039    ENDIF
1040    IF ( bc_radiation_l  .OR.  bc_radiation_r  .OR.  bc_radiation_s  .OR.      &
1041         bc_radiation_n )  THEN
1042       ALLOCATE( c_u_m_l(nzb:nzt+1), c_v_m_l(nzb:nzt+1), c_w_m_l(nzb:nzt+1) )                   
1043       ALLOCATE( c_u_m(nzb:nzt+1), c_v_m(nzb:nzt+1), c_w_m(nzb:nzt+1) )
1044    ENDIF
1045
1046
1047#if ! defined( __nopointer )
1048!
1049!-- Initial assignment of the pointers
1050    IF ( .NOT. neutral )  THEN
1051       pt => pt_1;  pt_p => pt_2;  tpt_m => pt_3
1052    ELSE
1053       pt => pt_1;  pt_p => pt_1;  tpt_m => pt_3
1054    ENDIF
1055    u  => u_1;   u_p  => u_2;   tu_m  => u_3
1056    v  => v_1;   v_p  => v_2;   tv_m  => v_3
1057    w  => w_1;   w_p  => w_2;   tw_m  => w_3
1058
1059    IF ( humidity )  THEN
1060       q => q_1;  q_p => q_2;  tq_m => q_3
1061       IF ( humidity )  THEN
1062          vpt  => vpt_1   
1063          IF ( cloud_physics )  THEN
1064             ql => ql_1
1065             IF ( .NOT. microphysics_morrison )  THEN
1066                qc => qc_1
1067             ENDIF
1068             IF ( microphysics_morrison )  THEN
1069                qc => qc_1;  qc_p  => qc_2;  tqc_m  => qc_3
1070                nc => nc_1;  nc_p  => nc_2;  tnc_m  => nc_3
1071             ENDIF
1072             IF ( microphysics_seifert )  THEN
1073                qr => qr_1;  qr_p  => qr_2;  tqr_m  => qr_3
1074                nr => nr_1;  nr_p  => nr_2;  tnr_m  => nr_3
1075             ENDIF
1076          ENDIF
1077       ENDIF
1078       IF ( cloud_droplets )  THEN
1079          ql   => ql_1
1080          ql_c => ql_2
1081       ENDIF
1082    ENDIF
1083   
1084    IF ( passive_scalar )  THEN
1085       s => s_1;  s_p => s_2;  ts_m => s_3
1086    ENDIF   
1087
1088    IF ( ocean )  THEN
1089       sa => sa_1;  sa_p => sa_2;  tsa_m => sa_3
1090    ENDIF
1091#endif
1092!
1093!-- Initialize arrays for turbulence closure
1094    CALL tcm_init_arrays
1095!
1096!-- Initialize surface arrays
1097    CALL init_surface_arrays
1098!
1099!-- Allocate land surface model arrays
1100    IF ( land_surface )  THEN
1101       CALL lsm_init_arrays
1102    ENDIF
1103
1104!
1105!-- Allocate wind turbine model arrays
1106    IF ( wind_turbine )  THEN
1107       CALL wtm_init_arrays
1108    ENDIF
1109!
1110!-- Allocate gust module arrays
1111    IF ( gust_module_enabled )  THEN
1112       CALL gust_init_arrays
1113    ENDIF
1114
1115!
1116!-- Initialize virtual flight measurements
1117    IF ( virtual_flight )  THEN
1118       CALL flight_init
1119    ENDIF
1120
1121!
1122!-- Read uv exposure input data
1123    IF ( uv_exposure )  THEN
1124       CALL uvem_init
1125    ENDIF
1126!
1127!-- Allocate uv exposure arrays
1128    IF ( uv_exposure )  THEN
1129       CALL uvem_init_arrays
1130    ENDIF
1131
1132!
1133!-- Allocate arrays containing the RK coefficient for calculation of
1134!-- perturbation pressure and turbulent fluxes. At this point values are
1135!-- set for pressure calculation during initialization (where no timestep
1136!-- is done). Further below the values needed within the timestep scheme
1137!-- will be set.
1138    ALLOCATE( weight_substep(1:intermediate_timestep_count_max),               &
1139              weight_pres(1:intermediate_timestep_count_max) )
1140    weight_substep = 1.0_wp
1141    weight_pres    = 1.0_wp
1142    intermediate_timestep_count = 0  ! needed when simulated_time = 0.0
1143       
1144    CALL location_message( 'finished', .TRUE. )
1145
1146!
1147!-- Initialize time series
1148    ts_value = 0.0_wp
1149
1150!
1151!-- Initialize local summation arrays for routine flow_statistics.
1152!-- This is necessary because they may not yet have been initialized when they
1153!-- are called from flow_statistics (or - depending on the chosen model run -
1154!-- are never initialized)
1155    sums_divnew_l      = 0.0_wp
1156    sums_divold_l      = 0.0_wp
1157    sums_l_l           = 0.0_wp
1158    sums_wsts_bc_l     = 0.0_wp
1159   
1160!
1161!-- Initialize model variables
1162    IF ( TRIM( initializing_actions ) /= 'read_restart_data'  .AND.            &
1163         TRIM( initializing_actions ) /= 'cyclic_fill' )  THEN
1164!
1165!--    Initialization with provided input data derived from larger-scale model
1166       IF ( INDEX( initializing_actions, 'inifor' ) /= 0 )  THEN
1167          CALL location_message( 'initializing with INIFOR', .FALSE. )
1168!
1169!--       Read initial 1D profiles or 3D data from NetCDF file, depending
1170!--       on the provided level-of-detail.
1171!--       At the moment, only u, v, w, pt and q are provided.
1172          CALL netcdf_data_input_init_3d
1173!
1174!--       Please note, Inifor provides data from nzb+1 to nzt.
1175!--       Bottom and top boundary conditions for Inifor profiles are already
1176!--       set (just after reading), so that this is not necessary here.
1177!--       Depending on the provided level-of-detail, initial Inifor data is
1178!--       either stored on data type (lod=1), or directly on 3D arrays (lod=2).
1179!--       In order to obtain also initial profiles in case of lod=2 (which
1180!--       is required for e.g. damping), average over 3D data.
1181          IF( init_3d%lod_u == 1 )  THEN
1182             u_init = init_3d%u_init
1183          ELSEIF( init_3d%lod_u == 2 )  THEN
1184             ALLOCATE( init_l(nzb:nzt+1) ) 
1185             DO  k = nzb, nzt+1
1186                init_l(k) = SUM( u(k,nys:nyn,nxl:nxr) )
1187             ENDDO
1188             init_l = init_l / REAL( ( nx + 1 ) * ( ny + 1 ), KIND = wp )
1189
1190#if defined( __parallel )
1191             CALL MPI_ALLREDUCE( init_l, u_init, nzt+1-nzb+1,                  &
1192                                 MPI_REAL, MPI_SUM, comm2d, ierr )
1193#else
1194             u_init = init_l
1195#endif
1196             DEALLOCATE( init_l )
1197
1198          ENDIF
1199           
1200          IF( init_3d%lod_v == 1 )  THEN 
1201             v_init = init_3d%v_init
1202          ELSEIF( init_3d%lod_v == 2 )  THEN
1203             ALLOCATE( init_l(nzb:nzt+1) ) 
1204             DO  k = nzb, nzt+1
1205                init_l(k) = SUM( v(k,nys:nyn,nxl:nxr) )
1206             ENDDO
1207             init_l = init_l / REAL( ( nx + 1 ) * ( ny + 1 ), KIND = wp )
1208
1209#if defined( __parallel )
1210             CALL MPI_ALLREDUCE( init_l, v_init, nzt+1-nzb+1,                  &
1211                                 MPI_REAL, MPI_SUM, comm2d, ierr )
1212#else
1213             v_init = init_l
1214#endif
1215             DEALLOCATE( init_l )
1216          ENDIF
1217          IF( .NOT. neutral )  THEN
1218             IF( init_3d%lod_pt == 1 )  THEN
1219                pt_init = init_3d%pt_init
1220             ELSEIF( init_3d%lod_pt == 2 )  THEN
1221                ALLOCATE( init_l(nzb:nzt+1) ) 
1222                DO  k = nzb, nzt+1
1223                   init_l(k) = SUM( pt(k,nys:nyn,nxl:nxr) )
1224                ENDDO
1225                init_l = init_l / REAL( ( nx + 1 ) * ( ny + 1 ), KIND = wp )
1226
1227#if defined( __parallel )
1228                CALL MPI_ALLREDUCE( init_l, pt_init, nzt+1-nzb+1,               &
1229                                    MPI_REAL, MPI_SUM, comm2d, ierr )
1230#else
1231                pt_init = init_l
1232#endif
1233                DEALLOCATE( init_l )
1234             ENDIF
1235          ENDIF
1236
1237
1238          IF( humidity )  THEN
1239             IF( init_3d%lod_q == 1 )  THEN
1240                q_init = init_3d%q_init
1241             ELSEIF( init_3d%lod_q == 2 )  THEN
1242                ALLOCATE( init_l(nzb:nzt+1) ) 
1243                DO  k = nzb, nzt+1
1244                   init_l(k) = SUM( q(k,nys:nyn,nxl:nxr) )
1245                ENDDO
1246                init_l = init_l / REAL( ( nx + 1 ) * ( ny + 1 ), KIND = wp )
1247
1248#if defined( __parallel )
1249                CALL MPI_ALLREDUCE( init_l, q_init, nzt+1-nzb+1,               &
1250                                    MPI_REAL, MPI_SUM, comm2d, ierr )
1251#else
1252                q_init = init_l
1253#endif
1254                DEALLOCATE( init_l )
1255             ENDIF
1256          ENDIF
1257
1258!
1259!--       Write initial profiles onto 3D arrays. Note, only in case of lod = 1,
1260!--       for lod = 2 data is already on 3D arrays.   
1261          DO  i = nxlg, nxrg
1262             DO  j = nysg, nyng
1263                IF( init_3d%lod_u == 1 )  u(:,j,i) = u_init(:)
1264                IF( init_3d%lod_v == 1 )  v(:,j,i) = v_init(:)
1265                IF( .NOT. neutral  .AND.  init_3d%lod_pt == 1 )                &
1266                   pt(:,j,i) = pt_init(:)
1267                IF( humidity  .AND.  init_3d%lod_q == 1 )  q(:,j,i) = q_init(:)
1268             ENDDO
1269          ENDDO
1270!
1271!--       Exchange ghost points in case of level-of-detail = 2
1272          IF( init_3d%lod_u == 2 )   CALL exchange_horiz( u, nbgp )
1273          IF( init_3d%lod_v == 2 )   CALL exchange_horiz( v, nbgp )
1274          IF( init_3d%lod_w == 2 )   CALL exchange_horiz( w, nbgp )
1275          IF( .NOT. neutral  .AND.  init_3d%lod_pt == 2 )                      &
1276             CALL exchange_horiz( pt, nbgp )
1277          IF( humidity  .AND.  init_3d%lod_q == 2 )                            &
1278             CALL exchange_horiz( q, nbgp )
1279!
1280!--       Set geostrophic wind components. 
1281          IF ( init_3d%from_file_ug )  THEN
1282             ug(:) = init_3d%ug_init(:)
1283          ENDIF
1284          IF ( init_3d%from_file_vg )  THEN
1285             vg(:) = init_3d%vg_init(:)
1286          ENDIF
1287         
1288          ug(nzt+1) = ug(nzt)
1289          vg(nzt+1) = vg(nzt)
1290!
1291!--       Set inital w to 0
1292          w = 0.0_wp
1293!
1294!--       Initialize the remaining quantities
1295          IF ( humidity )  THEN
1296             IF ( cloud_physics  .AND.  microphysics_morrison )  THEN
1297                DO  i = nxlg, nxrg
1298                   DO  j = nysg, nyng
1299                      qc(:,j,i) = 0.0_wp
1300                      nc(:,j,i) = 0.0_wp
1301                   ENDDO
1302                ENDDO
1303             ENDIF
1304
1305             IF ( cloud_physics  .AND.  microphysics_seifert )  THEN
1306                DO  i = nxlg, nxrg
1307                   DO  j = nysg, nyng
1308                      qr(:,j,i) = 0.0_wp
1309                      nr(:,j,i) = 0.0_wp
1310                   ENDDO
1311                ENDDO
1312             ENDIF
1313
1314          ENDIF
1315
1316          IF ( passive_scalar )  THEN
1317             DO  i = nxlg, nxrg
1318                DO  j = nysg, nyng
1319                   s(:,j,i) = s_init
1320                ENDDO
1321             ENDDO
1322          ENDIF
1323
1324          IF ( ocean )  THEN
1325             DO  i = nxlg, nxrg
1326                DO  j = nysg, nyng
1327                   sa(:,j,i) = sa_init
1328                ENDDO
1329             ENDDO
1330          ENDIF
1331
1332!
1333!--       Set velocity components at non-atmospheric / oceanic grid points to
1334!--       zero.
1335          u = MERGE( u, 0.0_wp, BTEST( wall_flags_0, 1 ) )
1336          v = MERGE( v, 0.0_wp, BTEST( wall_flags_0, 2 ) )
1337          w = MERGE( w, 0.0_wp, BTEST( wall_flags_0, 3 ) )
1338!
1339!--       Initialize surface variables, e.g. friction velocity, momentum
1340!--       fluxes, etc.
1341          CALL init_surfaces
1342!
1343!--       Initialize turbulence generator
1344          IF( use_syn_turb_gen )  CALL stg_init
1345
1346          CALL location_message( 'finished', .TRUE. )
1347!
1348!--    Initialization via computed 1D-model profiles
1349       ELSEIF ( INDEX( initializing_actions, 'set_1d-model_profiles' ) /= 0 )  THEN
1350
1351          CALL location_message( 'initializing with 1D model profiles', .FALSE. )
1352!
1353!--       Use solutions of the 1D model as initial profiles,
1354!--       start 1D model
1355          CALL init_1d_model
1356!
1357!--       Transfer initial profiles to the arrays of the 3D model
1358          DO  i = nxlg, nxrg
1359             DO  j = nysg, nyng
1360                pt(:,j,i) = pt_init
1361                u(:,j,i)  = u1d
1362                v(:,j,i)  = v1d
1363             ENDDO
1364          ENDDO
1365
1366          IF ( humidity )  THEN
1367             DO  i = nxlg, nxrg
1368                DO  j = nysg, nyng
1369                   q(:,j,i) = q_init
1370                ENDDO
1371             ENDDO
1372             IF ( cloud_physics  .AND.  microphysics_morrison )  THEN
1373                DO  i = nxlg, nxrg
1374                   DO  j = nysg, nyng
1375                      qc(:,j,i) = 0.0_wp
1376                      nc(:,j,i) = 0.0_wp
1377                   ENDDO
1378                ENDDO
1379             ENDIF
1380             IF ( cloud_physics  .AND.  microphysics_seifert )  THEN
1381                DO  i = nxlg, nxrg
1382                   DO  j = nysg, nyng
1383                      qr(:,j,i) = 0.0_wp
1384                      nr(:,j,i) = 0.0_wp
1385                   ENDDO
1386                ENDDO
1387             ENDIF
1388          ENDIF
1389
1390          IF ( passive_scalar )  THEN
1391             DO  i = nxlg, nxrg
1392                DO  j = nysg, nyng
1393                   s(:,j,i) = s_init
1394                ENDDO
1395             ENDDO   
1396          ENDIF
1397!
1398!--          Store initial profiles for output purposes etc.
1399          IF ( .NOT. constant_diffusion )  THEN
1400             hom(:,1,25,:) = SPREAD( l1d, 2, statistic_regions+1 )
1401          ENDIF
1402!
1403!--       Set velocities back to zero
1404          u = MERGE( u, 0.0_wp, BTEST( wall_flags_0, 1 ) )
1405          v = MERGE( v, 0.0_wp, BTEST( wall_flags_0, 2 ) )         
1406!
1407!--       WARNING: The extra boundary conditions set after running the
1408!--       -------  1D model impose an error on the divergence one layer
1409!--                below the topography; need to correct later
1410!--       ATTENTION: Provisional correction for Piacsek & Williams
1411!--       ---------  advection scheme: keep u and v zero one layer below
1412!--                  the topography.
1413          IF ( ibc_uv_b == 1 )  THEN
1414!
1415!--          Neumann condition
1416             DO  i = nxl-1, nxr+1
1417                DO  j = nys-1, nyn+1
1418                   u(nzb,j,i) = u(nzb+1,j,i)
1419                   v(nzb,j,i) = v(nzb+1,j,i)
1420                ENDDO
1421             ENDDO
1422
1423          ENDIF
1424!
1425!--       Initialize surface variables, e.g. friction velocity, momentum
1426!--       fluxes, etc.
1427          CALL init_surfaces
1428
1429          CALL location_message( 'finished', .TRUE. )
1430
1431       ELSEIF ( INDEX(initializing_actions, 'set_constant_profiles') /= 0 )    &
1432       THEN
1433
1434          CALL location_message( 'initializing with constant profiles', .FALSE. )
1435!
1436!--       Overwrite initial profiles in case of synthetic turbulence generator
1437          IF( use_syn_turb_gen )  CALL stg_init
1438
1439!
1440!--       Use constructed initial profiles (velocity constant with height,
1441!--       temperature profile with constant gradient)
1442          DO  i = nxlg, nxrg
1443             DO  j = nysg, nyng
1444                pt(:,j,i) = pt_init
1445                u(:,j,i)  = u_init
1446                v(:,j,i)  = v_init
1447             ENDDO
1448          ENDDO
1449!
1450!--       Mask topography
1451          u = MERGE( u, 0.0_wp, BTEST( wall_flags_0, 1 ) )
1452          v = MERGE( v, 0.0_wp, BTEST( wall_flags_0, 2 ) )
1453!
1454!--       Set initial horizontal velocities at the lowest computational grid
1455!--       levels to zero in order to avoid too small time steps caused by the
1456!--       diffusion limit in the initial phase of a run (at k=1, dz/2 occurs
1457!--       in the limiting formula!).
1458!--       Please note, in case land- or urban-surface model is used and a
1459!--       spinup is applied, masking the lowest computational level is not
1460!--       possible as MOST as well as energy-balance parametrizations will not
1461!--       work with zero wind velocity.
1462          IF ( ibc_uv_b /= 1  .AND.  .NOT.  spinup )  THEN
1463             DO  i = nxlg, nxrg
1464                DO  j = nysg, nyng
1465                   DO  k = nzb, nzt
1466                      u(k,j,i) = MERGE( u(k,j,i), 0.0_wp,                      &
1467                                        BTEST( wall_flags_0(k,j,i), 20 ) )
1468                      v(k,j,i) = MERGE( v(k,j,i), 0.0_wp,                      &
1469                                        BTEST( wall_flags_0(k,j,i), 21 ) )
1470                   ENDDO
1471                ENDDO
1472             ENDDO
1473          ENDIF
1474
1475          IF ( humidity )  THEN
1476             DO  i = nxlg, nxrg
1477                DO  j = nysg, nyng
1478                   q(:,j,i) = q_init
1479                ENDDO
1480             ENDDO
1481             IF ( cloud_physics  .AND.  microphysics_morrison )  THEN
1482                DO  i = nxlg, nxrg
1483                   DO  j = nysg, nyng
1484                      qc(:,j,i) = 0.0_wp
1485                      nc(:,j,i) = 0.0_wp
1486                   ENDDO
1487                ENDDO
1488             ENDIF
1489
1490             IF ( cloud_physics  .AND.  microphysics_seifert )  THEN
1491                DO  i = nxlg, nxrg
1492                   DO  j = nysg, nyng
1493                      qr(:,j,i) = 0.0_wp
1494                      nr(:,j,i) = 0.0_wp
1495                   ENDDO
1496                ENDDO
1497             ENDIF
1498
1499          ENDIF
1500         
1501          IF ( passive_scalar )  THEN
1502             DO  i = nxlg, nxrg
1503                DO  j = nysg, nyng
1504                   s(:,j,i) = s_init
1505                ENDDO
1506             ENDDO
1507          ENDIF
1508
1509          IF ( ocean )  THEN
1510             DO  i = nxlg, nxrg
1511                DO  j = nysg, nyng
1512                   sa(:,j,i) = sa_init
1513                ENDDO
1514             ENDDO
1515          ENDIF
1516!
1517!--       Compute initial temperature field and other constants used in case
1518!--       of a sloping surface
1519          IF ( sloping_surface )  CALL init_slope
1520!
1521!--       Initialize surface variables, e.g. friction velocity, momentum
1522!--       fluxes, etc.
1523          CALL init_surfaces
1524
1525          CALL location_message( 'finished', .TRUE. )
1526
1527       ELSEIF ( INDEX(initializing_actions, 'by_user') /= 0 )                  &
1528       THEN
1529
1530          CALL location_message( 'initializing by user', .FALSE. )
1531!
1532!--       Pre-initialize surface variables, i.e. setting start- and end-indices
1533!--       at each (j,i)-location. Please note, this does not supersede
1534!--       user-defined initialization of surface quantities.
1535          CALL init_surfaces
1536!
1537!--       Initialization will completely be done by the user
1538          CALL user_init_3d_model
1539
1540          CALL location_message( 'finished', .TRUE. )
1541
1542       ENDIF
1543
1544       CALL location_message( 'initializing statistics, boundary conditions, etc.', &
1545                              .FALSE. )
1546
1547!
1548!--    Bottom boundary
1549       IF ( ibc_uv_b == 0 .OR. ibc_uv_b == 2  )  THEN
1550          u(nzb,:,:) = 0.0_wp
1551          v(nzb,:,:) = 0.0_wp
1552       ENDIF
1553
1554!
1555!--    Apply channel flow boundary condition
1556       IF ( TRIM( bc_uv_t ) == 'dirichlet_0' )  THEN
1557          u(nzt+1,:,:) = 0.0_wp
1558          v(nzt+1,:,:) = 0.0_wp
1559       ENDIF
1560
1561!
1562!--    Calculate virtual potential temperature
1563       IF ( humidity )  vpt = pt * ( 1.0_wp + 0.61_wp * q )
1564
1565!
1566!--    Store initial profiles for output purposes etc.. Please note, in case of
1567!--    initialization of u, v, w, pt, and q via output data derived from larger
1568!--    scale models, data will not be horizontally homogeneous. Actually, a mean
1569!--    profile should be calculated before.   
1570       hom(:,1,5,:) = SPREAD( u(:,nys,nxl), 2, statistic_regions+1 )
1571       hom(:,1,6,:) = SPREAD( v(:,nys,nxl), 2, statistic_regions+1 )
1572       IF ( ibc_uv_b == 0 .OR. ibc_uv_b == 2)  THEN
1573          hom(nzb,1,5,:) = 0.0_wp
1574          hom(nzb,1,6,:) = 0.0_wp
1575       ENDIF
1576       hom(:,1,7,:)  = SPREAD( pt(:,nys,nxl), 2, statistic_regions+1 )
1577
1578
1579!
1580!--    Store initial salinity profile
1581       IF ( ocean )  THEN
1582          hom(:,1,26,:)  = SPREAD( sa(:,nys,nxl), 2, statistic_regions+1 )
1583       ENDIF
1584
1585       IF ( humidity )  THEN
1586!
1587!--       Store initial profile of total water content, virtual potential
1588!--       temperature
1589          hom(:,1,26,:) = SPREAD(   q(:,nys,nxl), 2, statistic_regions+1 )
1590          hom(:,1,29,:) = SPREAD( vpt(:,nys,nxl), 2, statistic_regions+1 )
1591!
1592!--       Store initial profile of mixing ratio and potential
1593!--       temperature
1594          IF ( cloud_physics  .OR.  cloud_droplets ) THEN
1595             hom(:,1,27,:) = SPREAD(  q(:,nys,nxl), 2, statistic_regions+1 )
1596             hom(:,1,28,:) = SPREAD( pt(:,nys,nxl), 2, statistic_regions+1 )
1597          ENDIF
1598       ENDIF
1599
1600!
1601!--    Store initial scalar profile
1602       IF ( passive_scalar )  THEN
1603          hom(:,1,121,:) = SPREAD(  s(:,nys,nxl), 2, statistic_regions+1 )
1604       ENDIF
1605
1606!
1607!--    Initialize the random number generators (from numerical recipes)
1608       CALL random_function_ini
1609       
1610       IF ( random_generator == 'random-parallel' )  THEN
1611          CALL init_parallel_random_generator(nx, ny, nys, nyn, nxl, nxr)
1612       ENDIF
1613!
1614!--    Set the reference state to be used in the buoyancy terms (for ocean runs
1615!--    the reference state will be set (overwritten) in init_ocean)
1616       IF ( use_single_reference_value )  THEN
1617          IF (  .NOT.  humidity )  THEN
1618             ref_state(:) = pt_reference
1619          ELSE
1620             ref_state(:) = vpt_reference
1621          ENDIF
1622       ELSE
1623          IF (  .NOT.  humidity )  THEN
1624             ref_state(:) = pt_init(:)
1625          ELSE
1626             ref_state(:) = vpt(:,nys,nxl)
1627          ENDIF
1628       ENDIF
1629
1630!
1631!--    For the moment, vertical velocity is zero
1632       w = 0.0_wp
1633
1634!
1635!--    Initialize array sums (must be defined in first call of pres)
1636       sums = 0.0_wp
1637
1638!
1639!--    In case of iterative solvers, p must get an initial value
1640       IF ( psolver(1:9) == 'multigrid'  .OR.  psolver == 'sor' )  p = 0.0_wp
1641
1642!
1643!--    Treating cloud physics, liquid water content and precipitation amount
1644!--    are zero at beginning of the simulation
1645       IF ( cloud_physics )  THEN
1646          ql = 0.0_wp
1647          qc = 0.0_wp
1648
1649          precipitation_amount = 0.0_wp
1650       ENDIF
1651!
1652!--    Impose vortex with vertical axis on the initial velocity profile
1653       IF ( INDEX( initializing_actions, 'initialize_vortex' ) /= 0 )  THEN
1654          CALL init_rankine
1655       ENDIF
1656
1657!
1658!--    Impose temperature anomaly (advection test only) or warm air bubble
1659!--    close to surface
1660       IF ( INDEX( initializing_actions, 'initialize_ptanom' ) /= 0  .OR.  &
1661            INDEX( initializing_actions, 'initialize_bubble' ) /= 0  )  THEN
1662          CALL init_pt_anomaly
1663       ENDIF
1664       
1665!
1666!--    If required, change the surface temperature at the start of the 3D run
1667       IF ( pt_surface_initial_change /= 0.0_wp )  THEN
1668          pt(nzb,:,:) = pt(nzb,:,:) + pt_surface_initial_change
1669       ENDIF
1670
1671!
1672!--    If required, change the surface humidity/scalar at the start of the 3D
1673!--    run
1674       IF ( humidity  .AND.  q_surface_initial_change /= 0.0_wp )              &
1675          q(nzb,:,:) = q(nzb,:,:) + q_surface_initial_change
1676         
1677       IF ( passive_scalar .AND.  s_surface_initial_change /= 0.0_wp )         &
1678          s(nzb,:,:) = s(nzb,:,:) + s_surface_initial_change
1679       
1680
1681!
1682!--    Initialize old and new time levels.
1683       tpt_m = 0.0_wp; tu_m = 0.0_wp; tv_m = 0.0_wp; tw_m = 0.0_wp
1684       pt_p = pt; u_p = u; v_p = v; w_p = w
1685
1686       IF ( humidity  )  THEN
1687          tq_m = 0.0_wp
1688          q_p = q
1689          IF ( cloud_physics  .AND.  microphysics_morrison )  THEN
1690             tqc_m = 0.0_wp
1691             qc_p  = qc
1692             tnc_m = 0.0_wp
1693             nc_p  = nc
1694          ENDIF
1695          IF ( cloud_physics  .AND.  microphysics_seifert )  THEN
1696             tqr_m = 0.0_wp
1697             qr_p  = qr
1698             tnr_m = 0.0_wp
1699             nr_p  = nr
1700          ENDIF
1701       ENDIF
1702       
1703       IF ( passive_scalar )  THEN
1704          ts_m = 0.0_wp
1705          s_p  = s
1706       ENDIF       
1707
1708       IF ( ocean )  THEN
1709          tsa_m = 0.0_wp
1710          sa_p  = sa
1711       ENDIF
1712       
1713       CALL location_message( 'finished', .TRUE. )
1714
1715    ELSEIF ( TRIM( initializing_actions ) == 'read_restart_data'  .OR.         &
1716             TRIM( initializing_actions ) == 'cyclic_fill' )                   &
1717    THEN
1718
1719       CALL location_message( 'initializing in case of restart / cyclic_fill', &
1720                              .FALSE. )
1721!
1722!--    Initialize surface elements and its attributes, e.g. heat- and
1723!--    momentumfluxes, roughness, scaling parameters. As number of surface
1724!--    elements might be different between runs, e.g. in case of cyclic fill,
1725!--    and not all surface elements are read, surface elements need to be
1726!--    initialized before.     
1727       CALL init_surfaces
1728!
1729!--    When reading data for cyclic fill of 3D prerun data files, read
1730!--    some of the global variables from the restart file which are required
1731!--    for initializing the inflow
1732       IF ( TRIM( initializing_actions ) == 'cyclic_fill' )  THEN
1733
1734          DO  i = 0, io_blocks-1
1735             IF ( i == io_group )  THEN
1736                CALL rrd_read_parts_of_global
1737             ENDIF
1738#if defined( __parallel )
1739             CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
1740#endif
1741          ENDDO
1742
1743       ENDIF
1744
1745!
1746!--    Read processor specific binary data from restart file
1747       DO  i = 0, io_blocks-1
1748          IF ( i == io_group )  THEN
1749             CALL rrd_local
1750          ENDIF
1751#if defined( __parallel )
1752          CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
1753#endif
1754       ENDDO
1755
1756!
1757!--    In case of complex terrain and cyclic fill method as initialization,
1758!--    shift initial data in the vertical direction for each point in the
1759!--    x-y-plane depending on local surface height
1760       IF ( complex_terrain  .AND.                                             &
1761            TRIM( initializing_actions ) == 'cyclic_fill' )  THEN
1762          DO  i = nxlg, nxrg
1763             DO  j = nysg, nyng
1764                nz_u_shift = get_topography_top_index_ji( j, i, 'u' )
1765                nz_v_shift = get_topography_top_index_ji( j, i, 'v' )
1766                nz_w_shift = get_topography_top_index_ji( j, i, 'w' )
1767                nz_s_shift = get_topography_top_index_ji( j, i, 's' )
1768
1769                u(nz_u_shift:nzt+1,j,i)  = u(0:nzt+1-nz_u_shift,j,i)               
1770
1771                v(nz_v_shift:nzt+1,j,i)  = v(0:nzt+1-nz_v_shift,j,i)
1772
1773                w(nz_w_shift:nzt+1,j,i)  = w(0:nzt+1-nz_w_shift,j,i)
1774
1775                p(nz_s_shift:nzt+1,j,i)  =  p(0:nzt+1-nz_s_shift,j,i)
1776                pt(nz_s_shift:nzt+1,j,i) = pt(0:nzt+1-nz_s_shift,j,i)
1777             ENDDO
1778          ENDDO
1779       ENDIF
1780
1781!
1782!--    Initialization of the turbulence recycling method
1783       IF ( TRIM( initializing_actions ) == 'cyclic_fill'  .AND.               &
1784            turbulent_inflow )  THEN
1785!
1786!--       First store the profiles to be used at the inflow.
1787!--       These profiles are the (temporally) and horizontally averaged vertical
1788!--       profiles from the prerun. Alternatively, prescribed profiles
1789!--       for u,v-components can be used.
1790          ALLOCATE( mean_inflow_profiles(nzb:nzt+1,7) )
1791
1792          IF ( use_prescribed_profile_data )  THEN
1793             mean_inflow_profiles(:,1) = u_init            ! u
1794             mean_inflow_profiles(:,2) = v_init            ! v
1795          ELSE
1796             mean_inflow_profiles(:,1) = hom_sum(:,1,0)    ! u
1797             mean_inflow_profiles(:,2) = hom_sum(:,2,0)    ! v
1798          ENDIF
1799          mean_inflow_profiles(:,4) = hom_sum(:,4,0)       ! pt
1800          IF ( humidity )                                                      &
1801             mean_inflow_profiles(:,6) = hom_sum(:,41,0)   ! q
1802          IF ( passive_scalar )                                                &
1803             mean_inflow_profiles(:,7) = hom_sum(:,115,0)   ! s
1804!
1805!--       In case of complex terrain, determine vertical displacement at inflow
1806!--       boundary and adjust mean inflow profiles
1807          IF ( complex_terrain )  THEN
1808             IF ( nxlg <= 0 .AND. nxrg >= 0 .AND. nysg <= 0 .AND. nyng >= 0 )  THEN
1809                nz_u_shift_l = get_topography_top_index_ji( 0, 0, 'u' )
1810                nz_v_shift_l = get_topography_top_index_ji( 0, 0, 'v' )
1811                nz_w_shift_l = get_topography_top_index_ji( 0, 0, 'w' )
1812                nz_s_shift_l = get_topography_top_index_ji( 0, 0, 's' )
1813             ELSE
1814                nz_u_shift_l = 0
1815                nz_v_shift_l = 0
1816                nz_w_shift_l = 0
1817                nz_s_shift_l = 0
1818             ENDIF
1819
1820#if defined( __parallel )
1821             CALL MPI_ALLREDUCE(nz_u_shift_l, nz_u_shift, 1, MPI_INTEGER,      &
1822                                MPI_MAX, comm2d, ierr)
1823             CALL MPI_ALLREDUCE(nz_v_shift_l, nz_v_shift, 1, MPI_INTEGER,      &
1824                                MPI_MAX, comm2d, ierr)
1825             CALL MPI_ALLREDUCE(nz_w_shift_l, nz_w_shift, 1, MPI_INTEGER,      & 
1826                                MPI_MAX, comm2d, ierr)
1827             CALL MPI_ALLREDUCE(nz_s_shift_l, nz_s_shift, 1, MPI_INTEGER,      &
1828                                MPI_MAX, comm2d, ierr)
1829#else
1830             nz_u_shift = nz_u_shift_l
1831             nz_v_shift = nz_v_shift_l
1832             nz_w_shift = nz_w_shift_l
1833             nz_s_shift = nz_s_shift_l
1834#endif
1835
1836             mean_inflow_profiles(:,1) = 0.0_wp
1837             mean_inflow_profiles(nz_u_shift:nzt+1,1) = hom_sum(0:nzt+1-nz_u_shift,1,0)  ! u
1838
1839             mean_inflow_profiles(:,2) = 0.0_wp
1840             mean_inflow_profiles(nz_v_shift:nzt+1,2) = hom_sum(0:nzt+1-nz_v_shift,2,0)  ! v
1841
1842             mean_inflow_profiles(nz_s_shift:nzt+1,4) = hom_sum(0:nzt+1-nz_s_shift,4,0)  ! pt
1843
1844          ENDIF
1845
1846!
1847!--       If necessary, adjust the horizontal flow field to the prescribed
1848!--       profiles
1849          IF ( use_prescribed_profile_data )  THEN
1850             DO  i = nxlg, nxrg
1851                DO  j = nysg, nyng
1852                   DO  k = nzb, nzt+1
1853                      u(k,j,i) = u(k,j,i) - hom_sum(k,1,0) + u_init(k)
1854                      v(k,j,i) = v(k,j,i) - hom_sum(k,2,0) + v_init(k)
1855                   ENDDO
1856                ENDDO
1857             ENDDO
1858          ENDIF
1859
1860!
1861!--       Use these mean profiles at the inflow (provided that Dirichlet
1862!--       conditions are used)
1863          IF ( bc_dirichlet_l )  THEN
1864             DO  j = nysg, nyng
1865                DO  k = nzb, nzt+1
1866                   u(k,j,nxlg:-1)  = mean_inflow_profiles(k,1)
1867                   v(k,j,nxlg:-1)  = mean_inflow_profiles(k,2)
1868                   w(k,j,nxlg:-1)  = 0.0_wp
1869                   pt(k,j,nxlg:-1) = mean_inflow_profiles(k,4)
1870                   IF ( humidity )                                             &
1871                      q(k,j,nxlg:-1)  = mean_inflow_profiles(k,6)
1872                   IF ( passive_scalar )                                       &
1873                      s(k,j,nxlg:-1)  = mean_inflow_profiles(k,7)                     
1874                ENDDO
1875             ENDDO
1876          ENDIF
1877
1878!
1879!--       Calculate the damping factors to be used at the inflow. For a
1880!--       turbulent inflow the turbulent fluctuations have to be limited
1881!--       vertically because otherwise the turbulent inflow layer will grow
1882!--       in time.
1883          IF ( inflow_damping_height == 9999999.9_wp )  THEN
1884!
1885!--          Default: use the inversion height calculated by the prerun; if
1886!--          this is zero, inflow_damping_height must be explicitly
1887!--          specified.
1888             IF ( hom_sum(nzb+6,pr_palm,0) /= 0.0_wp )  THEN
1889                inflow_damping_height = hom_sum(nzb+6,pr_palm,0)
1890             ELSE
1891                WRITE( message_string, * ) 'inflow_damping_height must be ',   &
1892                     'explicitly specified because&the inversion height ',     &
1893                     'calculated by the prerun is zero.'
1894                CALL message( 'init_3d_model', 'PA0318', 1, 2, 0, 6, 0 )
1895             ENDIF
1896
1897          ENDIF
1898
1899          IF ( inflow_damping_width == 9999999.9_wp )  THEN
1900!
1901!--          Default for the transition range: one tenth of the undamped
1902!--          layer
1903             inflow_damping_width = 0.1_wp * inflow_damping_height
1904
1905          ENDIF
1906
1907          ALLOCATE( inflow_damping_factor(nzb:nzt+1) )
1908
1909          DO  k = nzb, nzt+1
1910
1911             IF ( zu(k) <= inflow_damping_height )  THEN
1912                inflow_damping_factor(k) = 1.0_wp
1913             ELSEIF ( zu(k) <= ( inflow_damping_height + inflow_damping_width ) )  THEN
1914                inflow_damping_factor(k) = 1.0_wp -                            &
1915                                           ( zu(k) - inflow_damping_height ) / &
1916                                           inflow_damping_width
1917             ELSE
1918                inflow_damping_factor(k) = 0.0_wp
1919             ENDIF
1920
1921          ENDDO
1922
1923       ENDIF
1924
1925!
1926!--    Inside buildings set velocities back to zero
1927       IF ( TRIM( initializing_actions ) == 'cyclic_fill' .AND.                &
1928            topography /= 'flat' )  THEN
1929!
1930!--       Inside buildings set velocities back to zero.
1931!--       Other scalars (pt, q, s, p, sa, ...) are ignored at present,
1932!--       maybe revise later.
1933          DO  i = nxlg, nxrg
1934             DO  j = nysg, nyng
1935                DO  k = nzb, nzt
1936                   u(k,j,i)     = MERGE( u(k,j,i), 0.0_wp,                     &
1937                                         BTEST( wall_flags_0(k,j,i), 1 ) )
1938                   v(k,j,i)     = MERGE( v(k,j,i), 0.0_wp,                     &
1939                                         BTEST( wall_flags_0(k,j,i), 2 ) )
1940                   w(k,j,i)     = MERGE( w(k,j,i), 0.0_wp,                     &
1941                                         BTEST( wall_flags_0(k,j,i), 3 ) )
1942                ENDDO
1943             ENDDO
1944          ENDDO
1945
1946       ENDIF
1947
1948!
1949!--    Calculate initial temperature field and other constants used in case
1950!--    of a sloping surface
1951       IF ( sloping_surface )  CALL init_slope
1952
1953!
1954!--    Initialize new time levels (only done in order to set boundary values
1955!--    including ghost points)
1956       pt_p = pt; u_p = u; v_p = v; w_p = w
1957       IF ( humidity )  THEN
1958          q_p = q
1959          IF ( cloud_physics  .AND.  microphysics_morrison )  THEN
1960             qc_p = qc
1961             nc_p = nc
1962          ENDIF
1963          IF ( cloud_physics  .AND.  microphysics_seifert )  THEN
1964             qr_p = qr
1965             nr_p = nr
1966          ENDIF
1967       ENDIF
1968       IF ( passive_scalar )  s_p  = s
1969       IF ( ocean          )  sa_p = sa
1970
1971!
1972!--    Allthough tendency arrays are set in prognostic_equations, they have
1973!--    have to be predefined here because they are used (but multiplied with 0)
1974!--    there before they are set.
1975       tpt_m = 0.0_wp; tu_m = 0.0_wp; tv_m = 0.0_wp; tw_m = 0.0_wp
1976       IF ( humidity )  THEN
1977          tq_m = 0.0_wp
1978          IF ( cloud_physics  .AND.  microphysics_morrison )  THEN
1979             tqc_m = 0.0_wp
1980             tnc_m = 0.0_wp
1981          ENDIF
1982          IF ( cloud_physics  .AND.  microphysics_seifert )  THEN
1983             tqr_m = 0.0_wp
1984             tnr_m = 0.0_wp
1985          ENDIF
1986       ENDIF
1987       IF ( passive_scalar )  ts_m  = 0.0_wp
1988       IF ( ocean          )  tsa_m = 0.0_wp
1989!
1990!--    Initialize synthetic turbulence generator in case of restart.
1991       IF ( TRIM( initializing_actions ) == 'read_restart_data'  .AND.         &
1992            use_syn_turb_gen )  CALL stg_init
1993
1994       CALL location_message( 'finished', .TRUE. )
1995
1996    ELSE
1997!
1998!--    Actually this part of the programm should not be reached
1999       message_string = 'unknown initializing problem'
2000       CALL message( 'init_3d_model', 'PA0193', 1, 2, 0, 6, 0 )
2001    ENDIF
2002
2003!
2004!-- Initialize TKE, Kh and Km
2005    CALL tcm_init
2006
2007
2008    IF (  TRIM( initializing_actions ) /= 'read_restart_data' )  THEN
2009!
2010!--    Initialize old timelevels needed for radiation boundary conditions
2011       IF ( bc_radiation_l )  THEN
2012          u_m_l(:,:,:) = u(:,:,1:2)
2013          v_m_l(:,:,:) = v(:,:,0:1)
2014          w_m_l(:,:,:) = w(:,:,0:1)
2015       ENDIF
2016       IF ( bc_radiation_r )  THEN
2017          u_m_r(:,:,:) = u(:,:,nx-1:nx)
2018          v_m_r(:,:,:) = v(:,:,nx-1:nx)
2019          w_m_r(:,:,:) = w(:,:,nx-1:nx)
2020       ENDIF
2021       IF ( bc_radiation_s )  THEN
2022          u_m_s(:,:,:) = u(:,0:1,:)
2023          v_m_s(:,:,:) = v(:,1:2,:)
2024          w_m_s(:,:,:) = w(:,0:1,:)
2025       ENDIF
2026       IF ( bc_radiation_n )  THEN
2027          u_m_n(:,:,:) = u(:,ny-1:ny,:)
2028          v_m_n(:,:,:) = v(:,ny-1:ny,:)
2029          w_m_n(:,:,:) = w(:,ny-1:ny,:)
2030       ENDIF
2031       
2032    ENDIF
2033
2034!
2035!-- Calculate the initial volume flow at the right and north boundary
2036    IF ( conserve_volume_flow )  THEN
2037
2038       IF ( use_prescribed_profile_data )  THEN
2039
2040          volume_flow_initial_l = 0.0_wp
2041          volume_flow_area_l    = 0.0_wp
2042
2043          IF ( nxr == nx )  THEN
2044             DO  j = nys, nyn
2045                DO  k = nzb+1, nzt
2046                   volume_flow_initial_l(1) = volume_flow_initial_l(1) +       &
2047                                              u_init(k) * dzw(k)               &
2048                                     * MERGE( 1.0_wp, 0.0_wp,                  &
2049                                              BTEST( wall_flags_0(k,j,nxr), 1 )&
2050                                            )
2051
2052                   volume_flow_area_l(1)    = volume_flow_area_l(1) + dzw(k)   &
2053                                     * MERGE( 1.0_wp, 0.0_wp,                  &
2054                                              BTEST( wall_flags_0(k,j,nxr), 1 )&
2055                                            )
2056                ENDDO
2057             ENDDO
2058          ENDIF
2059         
2060          IF ( nyn == ny )  THEN
2061             DO  i = nxl, nxr
2062                DO  k = nzb+1, nzt
2063                   volume_flow_initial_l(2) = volume_flow_initial_l(2) +       &
2064                                              v_init(k) * dzw(k)               &       
2065                                     * MERGE( 1.0_wp, 0.0_wp,                  &
2066                                              BTEST( wall_flags_0(k,nyn,i), 2 )&
2067                                            )
2068                   volume_flow_area_l(2)    = volume_flow_area_l(2) + dzw(k)   &       
2069                                     * MERGE( 1.0_wp, 0.0_wp,                  &
2070                                              BTEST( wall_flags_0(k,nyn,i), 2 )&
2071                                            )
2072                ENDDO
2073             ENDDO
2074          ENDIF
2075
2076#if defined( __parallel )
2077          CALL MPI_ALLREDUCE( volume_flow_initial_l(1), volume_flow_initial(1),&
2078                              2, MPI_REAL, MPI_SUM, comm2d, ierr )
2079          CALL MPI_ALLREDUCE( volume_flow_area_l(1), volume_flow_area(1),      &
2080                              2, MPI_REAL, MPI_SUM, comm2d, ierr )
2081
2082#else
2083          volume_flow_initial = volume_flow_initial_l
2084          volume_flow_area    = volume_flow_area_l
2085#endif 
2086
2087       ELSEIF ( TRIM( initializing_actions ) == 'cyclic_fill' )  THEN
2088
2089          volume_flow_initial_l = 0.0_wp
2090          volume_flow_area_l    = 0.0_wp
2091
2092          IF ( nxr == nx )  THEN
2093             DO  j = nys, nyn
2094                DO  k = nzb+1, nzt
2095                   volume_flow_initial_l(1) = volume_flow_initial_l(1) +       &
2096                                              hom_sum(k,1,0) * dzw(k)          &
2097                                     * MERGE( 1.0_wp, 0.0_wp,                  &
2098                                              BTEST( wall_flags_0(k,j,nx), 1 ) &
2099                                            )
2100                   volume_flow_area_l(1)    = volume_flow_area_l(1) + dzw(k)   &
2101                                     * MERGE( 1.0_wp, 0.0_wp,                  &
2102                                              BTEST( wall_flags_0(k,j,nx), 1 ) &
2103                                            )
2104                ENDDO
2105             ENDDO
2106          ENDIF
2107         
2108          IF ( nyn == ny )  THEN
2109             DO  i = nxl, nxr
2110                DO  k = nzb+1, nzt
2111                   volume_flow_initial_l(2) = volume_flow_initial_l(2) +       &
2112                                              hom_sum(k,2,0) * dzw(k)          &       
2113                                     * MERGE( 1.0_wp, 0.0_wp,                  &
2114                                              BTEST( wall_flags_0(k,ny,i), 2 ) &
2115                                            )
2116                   volume_flow_area_l(2)    = volume_flow_area_l(2) + dzw(k)   &       
2117                                     * MERGE( 1.0_wp, 0.0_wp,                  &
2118                                              BTEST( wall_flags_0(k,ny,i), 2 ) &
2119                                            )
2120                ENDDO
2121             ENDDO
2122          ENDIF
2123
2124#if defined( __parallel )
2125          CALL MPI_ALLREDUCE( volume_flow_initial_l(1), volume_flow_initial(1),&
2126                              2, MPI_REAL, MPI_SUM, comm2d, ierr )
2127          CALL MPI_ALLREDUCE( volume_flow_area_l(1), volume_flow_area(1),      &
2128                              2, MPI_REAL, MPI_SUM, comm2d, ierr )
2129
2130#else
2131          volume_flow_initial = volume_flow_initial_l
2132          volume_flow_area    = volume_flow_area_l
2133#endif 
2134
2135       ELSEIF ( TRIM( initializing_actions ) /= 'read_restart_data' )  THEN
2136
2137          volume_flow_initial_l = 0.0_wp
2138          volume_flow_area_l    = 0.0_wp
2139
2140          IF ( nxr == nx )  THEN
2141             DO  j = nys, nyn
2142                DO  k = nzb+1, nzt
2143                   volume_flow_initial_l(1) = volume_flow_initial_l(1) +       &
2144                                              u(k,j,nx) * dzw(k)               &
2145                                     * MERGE( 1.0_wp, 0.0_wp,                  &
2146                                              BTEST( wall_flags_0(k,j,nx), 1 ) &
2147                                            )
2148                   volume_flow_area_l(1)    = volume_flow_area_l(1) + dzw(k)   &
2149                                     * MERGE( 1.0_wp, 0.0_wp,                  &
2150                                              BTEST( wall_flags_0(k,j,nx), 1 ) &
2151                                            )
2152                ENDDO
2153             ENDDO
2154          ENDIF
2155         
2156          IF ( nyn == ny )  THEN
2157             DO  i = nxl, nxr
2158                DO  k = nzb+1, nzt
2159                   volume_flow_initial_l(2) = volume_flow_initial_l(2) +       &
2160                                              v(k,ny,i) * dzw(k)               &       
2161                                     * MERGE( 1.0_wp, 0.0_wp,                  &
2162                                              BTEST( wall_flags_0(k,ny,i), 2 ) &
2163                                            )
2164                   volume_flow_area_l(2)    = volume_flow_area_l(2) + dzw(k)   &       
2165                                     * MERGE( 1.0_wp, 0.0_wp,                  &
2166                                              BTEST( wall_flags_0(k,ny,i), 2 ) &
2167                                            )
2168                ENDDO
2169             ENDDO
2170          ENDIF
2171
2172#if defined( __parallel )
2173          CALL MPI_ALLREDUCE( volume_flow_initial_l(1), volume_flow_initial(1),&
2174                              2, MPI_REAL, MPI_SUM, comm2d, ierr )
2175          CALL MPI_ALLREDUCE( volume_flow_area_l(1), volume_flow_area(1),      &
2176                              2, MPI_REAL, MPI_SUM, comm2d, ierr )
2177
2178#else
2179          volume_flow_initial = volume_flow_initial_l
2180          volume_flow_area    = volume_flow_area_l
2181#endif 
2182
2183       ENDIF
2184
2185!
2186!--    In case of 'bulk_velocity' mode, volume_flow_initial is calculated
2187!--    from u|v_bulk instead
2188       IF ( TRIM( conserve_volume_flow_mode ) == 'bulk_velocity' )  THEN
2189          volume_flow_initial(1) = u_bulk * volume_flow_area(1)
2190          volume_flow_initial(2) = v_bulk * volume_flow_area(2)
2191       ENDIF
2192
2193    ENDIF
2194!
2195!-- Finally, if random_heatflux is set, disturb shf at horizontal
2196!-- surfaces. Actually, this should be done in surface_mod, where all other
2197!-- initializations of surface quantities are done. However, this
2198!-- would create a ring dependency, hence, it is done here. Maybe delete
2199!-- disturb_heatflux and tranfer the respective code directly into the
2200!-- initialization in surface_mod.         
2201    IF ( TRIM( initializing_actions ) /= 'read_restart_data'  .AND.            &
2202         TRIM( initializing_actions ) /= 'cyclic_fill' )  THEN
2203 
2204       IF ( use_surface_fluxes  .AND.  constant_heatflux  .AND.                &
2205            random_heatflux )  THEN
2206          IF ( surf_def_h(0)%ns >= 1 )  CALL disturb_heatflux( surf_def_h(0) )
2207          IF ( surf_lsm_h%ns    >= 1 )  CALL disturb_heatflux( surf_lsm_h    )
2208          IF ( surf_usm_h%ns    >= 1 )  CALL disturb_heatflux( surf_usm_h    )
2209       ENDIF
2210    ENDIF
2211
2212!
2213!-- Before initializing further modules, compute total sum of active mask
2214!-- grid points and the mean surface level height for each statistic region.
2215!-- ngp_2dh: number of grid points of a horizontal cross section through the
2216!--          total domain
2217!-- ngp_3d:  number of grid points of the total domain
2218    ngp_2dh_outer_l   = 0
2219    ngp_2dh_outer     = 0
2220    ngp_2dh_s_inner_l = 0
2221    ngp_2dh_s_inner   = 0
2222    ngp_2dh_l         = 0
2223    ngp_2dh           = 0
2224    ngp_3d_inner_l    = 0.0_wp
2225    ngp_3d_inner      = 0
2226    ngp_3d            = 0
2227    ngp_sums          = ( nz + 2 ) * ( pr_palm + max_pr_user )
2228
2229    mean_surface_level_height   = 0.0_wp
2230    mean_surface_level_height_l = 0.0_wp
2231!
2232!-- Pre-set masks for regional statistics. Default is the total model domain.
2233!-- Ghost points are excluded because counting values at the ghost boundaries
2234!-- would bias the statistics
2235    rmask = 1.0_wp
2236    rmask(:,nxlg:nxl-1,:) = 0.0_wp;  rmask(:,nxr+1:nxrg,:) = 0.0_wp
2237    rmask(nysg:nys-1,:,:) = 0.0_wp;  rmask(nyn+1:nyng,:,:) = 0.0_wp
2238!
2239!-- User-defined initializing actions
2240    CALL user_init
2241!
2242!-- To do: New concept for these non-topography grid points!
2243    DO  sr = 0, statistic_regions
2244       DO  i = nxl, nxr
2245          DO  j = nys, nyn
2246             IF ( rmask(j,i,sr) == 1.0_wp )  THEN
2247!
2248!--             All xy-grid points
2249                ngp_2dh_l(sr) = ngp_2dh_l(sr) + 1
2250!
2251!--             Determine mean surface-level height. In case of downward-
2252!--             facing walls are present, more than one surface level exist.
2253!--             In this case, use the lowest surface-level height.
2254                IF ( surf_def_h(0)%start_index(j,i) <=                         &
2255                     surf_def_h(0)%end_index(j,i) )  THEN
2256                   m = surf_def_h(0)%start_index(j,i)
2257                   k = surf_def_h(0)%k(m)
2258                   mean_surface_level_height_l(sr) =                           &
2259                                       mean_surface_level_height_l(sr) + zw(k-1)
2260                ENDIF
2261                IF ( surf_lsm_h%start_index(j,i) <=                            &
2262                     surf_lsm_h%end_index(j,i) )  THEN
2263                   m = surf_lsm_h%start_index(j,i)
2264                   k = surf_lsm_h%k(m)
2265                   mean_surface_level_height_l(sr) =                           &
2266                                       mean_surface_level_height_l(sr) + zw(k-1)
2267                ENDIF
2268                IF ( surf_usm_h%start_index(j,i) <=                            &
2269                     surf_usm_h%end_index(j,i) )  THEN
2270                   m = surf_usm_h%start_index(j,i)
2271                   k = surf_usm_h%k(m)
2272                   mean_surface_level_height_l(sr) =                           &
2273                                       mean_surface_level_height_l(sr) + zw(k-1)
2274                ENDIF
2275
2276                k_surf = k - 1
2277
2278                DO  k = nzb, nzt+1
2279!
2280!--                xy-grid points above topography
2281                   ngp_2dh_outer_l(k,sr) = ngp_2dh_outer_l(k,sr)     +         &
2282                                  MERGE( 1, 0, BTEST( wall_flags_0(k,j,i), 24 ) )
2283
2284                   ngp_2dh_s_inner_l(k,sr) = ngp_2dh_s_inner_l(k,sr) +         &
2285                                  MERGE( 1, 0, BTEST( wall_flags_0(k,j,i), 22 ) )
2286
2287                ENDDO
2288!
2289!--             All grid points of the total domain above topography
2290                ngp_3d_inner_l(sr) = ngp_3d_inner_l(sr) + ( nz - k_surf + 2 )
2291
2292
2293
2294             ENDIF
2295          ENDDO
2296       ENDDO
2297    ENDDO
2298!
2299!-- Initialize arrays encompassing number of grid-points in inner and outer
2300!-- domains, statistic regions, etc. Mainly used for horizontal averaging
2301!-- of turbulence statistics. Please note, user_init must be called before
2302!-- doing this.   
2303    sr = statistic_regions + 1
2304#if defined( __parallel )
2305    IF ( collective_wait )  CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
2306    CALL MPI_ALLREDUCE( ngp_2dh_l(0), ngp_2dh(0), sr, MPI_INTEGER, MPI_SUM,    &
2307                        comm2d, ierr )
2308    IF ( collective_wait )  CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
2309    CALL MPI_ALLREDUCE( ngp_2dh_outer_l(0,0), ngp_2dh_outer(0,0), (nz+2)*sr,   &
2310                        MPI_INTEGER, MPI_SUM, comm2d, ierr )
2311    IF ( collective_wait )  CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
2312    CALL MPI_ALLREDUCE( ngp_2dh_s_inner_l(0,0), ngp_2dh_s_inner(0,0),          &
2313                        (nz+2)*sr, MPI_INTEGER, MPI_SUM, comm2d, ierr )
2314    IF ( collective_wait )  CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
2315    CALL MPI_ALLREDUCE( ngp_3d_inner_l(0), ngp_3d_inner_tmp(0), sr, MPI_REAL,  &
2316                        MPI_SUM, comm2d, ierr )
2317    ngp_3d_inner = INT( ngp_3d_inner_tmp, KIND = SELECTED_INT_KIND( 18 ) )
2318    IF ( collective_wait )  CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
2319    CALL MPI_ALLREDUCE( mean_surface_level_height_l(0),                        &
2320                        mean_surface_level_height(0), sr, MPI_REAL,            &
2321                        MPI_SUM, comm2d, ierr )
2322    mean_surface_level_height = mean_surface_level_height / REAL( ngp_2dh )
2323#else
2324    ngp_2dh         = ngp_2dh_l
2325    ngp_2dh_outer   = ngp_2dh_outer_l
2326    ngp_2dh_s_inner = ngp_2dh_s_inner_l
2327    ngp_3d_inner    = INT( ngp_3d_inner_l, KIND = SELECTED_INT_KIND( 18 ) )
2328    mean_surface_level_height = mean_surface_level_height_l / REAL( ngp_2dh_l )
2329#endif
2330
2331    ngp_3d = INT ( ngp_2dh, KIND = SELECTED_INT_KIND( 18 ) ) * &
2332             INT ( (nz + 2 ), KIND = SELECTED_INT_KIND( 18 ) )
2333
2334!
2335!-- Set a lower limit of 1 in order to avoid zero divisions in flow_statistics,
2336!-- buoyancy, etc. A zero value will occur for cases where all grid points of
2337!-- the respective subdomain lie below the surface topography
2338    ngp_2dh_outer   = MAX( 1, ngp_2dh_outer(:,:)   ) 
2339    ngp_3d_inner    = MAX( INT(1, KIND = SELECTED_INT_KIND( 18 )),             &
2340                           ngp_3d_inner(:) )
2341    ngp_2dh_s_inner = MAX( 1, ngp_2dh_s_inner(:,:) ) 
2342
2343    DEALLOCATE( mean_surface_level_height_l, ngp_2dh_l, ngp_2dh_outer_l,       &
2344                ngp_3d_inner_l, ngp_3d_inner_tmp )
2345
2346!
2347!-- Initialize nudging if required
2348    IF ( nudging )  CALL nudge_init
2349!
2350!-- Initialize 1D/3D offline-nesting with COSMO model and read data from
2351!-- external file.
2352    IF ( large_scale_forcing  .OR.  nesting_offline )  CALL lsf_init
2353!
2354!-- Initialize surface forcing corresponding to large-scale forcing. Therein,
2355!-- initialize heat-fluxes, etc. via datatype. Revise it later!
2356    IF ( large_scale_forcing .AND. lsf_surf )  THEN
2357       IF ( use_surface_fluxes  .AND.  constant_heatflux )  THEN
2358          CALL ls_forcing_surf ( simulated_time )
2359       ENDIF
2360    ENDIF
2361!
2362!-- Initialize quantities for special advections schemes
2363    CALL init_advec
2364
2365!
2366!-- Impose random perturbation on the horizontal velocity field and then
2367!-- remove the divergences from the velocity field at the initial stage
2368    IF ( create_disturbances  .AND.  disturbance_energy_limit /= 0.0_wp  .AND. &
2369         TRIM( initializing_actions ) /= 'read_restart_data'  .AND.            &
2370         TRIM( initializing_actions ) /= 'cyclic_fill' )  THEN
2371
2372       CALL location_message( 'creating initial disturbances', .FALSE. )
2373       CALL disturb_field( 'u', tend, u )
2374       CALL disturb_field( 'v', tend, v )
2375       CALL location_message( 'finished', .TRUE. )
2376
2377       CALL location_message( 'calling pressure solver', .FALSE. )
2378       n_sor = nsor_ini
2379       CALL pres
2380       n_sor = nsor
2381       CALL location_message( 'finished', .TRUE. )
2382
2383    ENDIF
2384
2385!
2386!-- If required, initialize quantities needed for the plant canopy model
2387    IF ( plant_canopy )  THEN
2388       CALL location_message( 'initializing plant canopy model', .FALSE. )   
2389       CALL pcm_init
2390       CALL location_message( 'finished', .TRUE. )
2391    ENDIF
2392
2393!
2394!-- If required, initialize dvrp-software
2395    IF ( dt_dvrp /= 9999999.9_wp )  CALL init_dvrp
2396
2397    IF ( ocean )  THEN
2398!
2399!--    Initialize quantities needed for the ocean model
2400       CALL init_ocean
2401
2402    ELSE
2403!
2404!--    Initialize quantities for handling cloud physics
2405!--    This routine must be called before lpm_init, because
2406!--    otherwise, array pt_d_t, needed in data_output_dvrp (called by
2407!--    lpm_init) is not defined.
2408       CALL init_cloud_physics
2409!
2410!--    Initialize bulk cloud microphysics
2411       CALL microphysics_init
2412    ENDIF
2413
2414!
2415!-- If required, initialize particles
2416    IF ( particle_advection )  CALL lpm_init
2417
2418!
2419!-- If required, initialize particles
2420    IF ( agents_active )  CALL mas_init
2421
2422!
2423!-- If required, initialize quantities needed for the LSM
2424    IF ( land_surface )  THEN
2425       CALL location_message( 'initializing land surface model', .FALSE. )
2426       CALL lsm_init
2427       CALL location_message( 'finished', .TRUE. )
2428    ENDIF
2429
2430!
2431!-- If required, allocate USM and LSM surfaces
2432    IF ( urban_surface )  THEN
2433       CALL location_message( 'initializing and allocating urban surfaces', .FALSE. )
2434       CALL usm_allocate_surface
2435       CALL location_message( 'finished', .TRUE. )
2436    ENDIF
2437!
2438!-- If required, initialize urban surface model
2439    IF ( urban_surface )  THEN
2440       CALL location_message( 'initializing urban surface model', .FALSE. )
2441       CALL usm_init_urban_surface
2442       CALL location_message( 'finished', .TRUE. )
2443    ENDIF
2444
2445!
2446!-- Initialize surface layer (done after LSM as roughness length are required
2447!-- for initialization
2448    IF ( constant_flux_layer )  THEN
2449       CALL location_message( 'initializing surface layer', .FALSE. )
2450       CALL init_surface_layer_fluxes
2451       CALL location_message( 'finished', .TRUE. )
2452    ENDIF
2453
2454!
2455!-- If required, set chemical emissions
2456!-- (todo(FK): This should later on be CALLed time-dependently in init_3d_model)
2457    IF ( air_chemistry )  THEN
2458       CALL chem_emissions
2459    ENDIF
2460
2461!
2462!-- Initialize radiation processes
2463    IF ( radiation )  THEN
2464!
2465!--    Activate radiation_interactions according to the existence of vertical surfaces and/or trees.
2466!--    The namelist parameter radiation_interactions_on can override this behavior.
2467!--    (This check cannot be performed in check_parameters, because vertical_surfaces_exist is first set in
2468!--    init_surface_arrays.)
2469       IF ( radiation_interactions_on )  THEN
2470          IF ( vertical_surfaces_exist  .OR.  plant_canopy )  THEN
2471             radiation_interactions    = .TRUE.
2472             average_radiation         = .TRUE.
2473          ELSE
2474             radiation_interactions_on = .FALSE.   !< reset namelist parameter: no interactions
2475                                                   !< calculations necessary in case of flat surface
2476          ENDIF
2477       ELSEIF ( vertical_surfaces_exist  .OR.  plant_canopy )  THEN
2478          message_string = 'radiation_interactions_on is set to .FALSE. although '     // &
2479                           'vertical surfaces and/or trees exist. The model will run ' // &
2480                           'without RTM (no shadows, no radiation reflections)'
2481          CALL message( 'init_3d_model', 'PA0348', 0, 1, 0, 6, 0 )
2482       ENDIF
2483!
2484!--    If required, initialize radiation interactions between surfaces
2485!--    via sky-view factors. This must be done before radiation is initialized.
2486       IF ( radiation_interactions )  CALL radiation_interaction_init
2487
2488!
2489!--    Initialize radiation model
2490       CALL location_message( 'initializing radiation model', .FALSE. )
2491       CALL radiation_init
2492       CALL location_message( 'finished', .TRUE. )
2493
2494!
2495!--    Find all discretized apparent solar positions for radiation interaction.
2496!--    This must be done after radiation_init.
2497       IF ( radiation_interactions )  CALL radiation_presimulate_solar_pos
2498
2499!
2500!--    If required, read or calculate and write out the SVF
2501       IF ( radiation_interactions .AND. read_svf)  THEN
2502!
2503!--       Read sky-view factors and further required data from file
2504          CALL location_message( '    Start reading SVF from file', .FALSE. )
2505          CALL radiation_read_svf()
2506          CALL location_message( '    Reading SVF from file has finished', .TRUE. )
2507
2508       ELSEIF ( radiation_interactions .AND. .NOT. read_svf)  THEN
2509!
2510!--       calculate SFV and CSF
2511          CALL location_message( '    Start calculation of SVF', .FALSE. )
2512          CALL radiation_calc_svf()
2513          CALL location_message( '    Calculation of SVF has finished', .TRUE. )
2514       ENDIF
2515
2516       IF ( radiation_interactions .AND. write_svf)  THEN
2517!
2518!--       Write svf, csf svfsurf and csfsurf data to file
2519          CALL location_message( '    Start writing SVF in file', .FALSE. )
2520          CALL radiation_write_svf()
2521          CALL location_message( '    Writing SVF in file has finished', .TRUE. )
2522       ENDIF
2523
2524!
2525!--    Adjust radiative fluxes. In case of urban and land surfaces, also
2526!--    call an initial interaction.
2527       IF ( radiation_interactions )  THEN
2528          CALL radiation_interaction
2529       ENDIF
2530    ENDIF
2531
2532!
2533!-- Temporary solution to add LSM and radiation time series to the default
2534!-- output
2535    IF ( land_surface  .OR.  radiation )  THEN
2536       IF ( TRIM( radiation_scheme ) == 'rrtmg' )  THEN
2537          dots_num = dots_num + 15
2538       ELSE
2539          dots_num = dots_num + 11
2540       ENDIF
2541    ENDIF
2542   
2543
2544
2545!
2546!-- If required, initialize quantities needed for the wind turbine model
2547    IF ( wind_turbine )  THEN
2548       CALL location_message( 'initializing wind turbine model', .FALSE. )
2549       CALL wtm_init
2550       CALL location_message( 'finished', .TRUE. )
2551    ENDIF
2552
2553!
2554!-- If required, initialize quantities needed for the gust module
2555    IF ( gust_module_enabled )  THEN
2556       CALL gust_init( dots_label, dots_unit, dots_num, dots_max )
2557    ENDIF
2558
2559!
2560!-- Initialize the ws-scheme.   
2561    IF ( ws_scheme_sca .OR. ws_scheme_mom )  CALL ws_init       
2562
2563!
2564!-- Setting weighting factors for calculation of perturbation pressure
2565!-- and turbulent quantities from the RK substeps
2566    IF ( TRIM(timestep_scheme) == 'runge-kutta-3' )  THEN      ! for RK3-method
2567
2568       weight_substep(1) = 1._wp/6._wp
2569       weight_substep(2) = 3._wp/10._wp
2570       weight_substep(3) = 8._wp/15._wp
2571
2572       weight_pres(1)    = 1._wp/3._wp
2573       weight_pres(2)    = 5._wp/12._wp
2574       weight_pres(3)    = 1._wp/4._wp
2575
2576    ELSEIF ( TRIM(timestep_scheme) == 'runge-kutta-2' )  THEN  ! for RK2-method
2577
2578       weight_substep(1) = 1._wp/2._wp
2579       weight_substep(2) = 1._wp/2._wp
2580         
2581       weight_pres(1)    = 1._wp/2._wp
2582       weight_pres(2)    = 1._wp/2._wp       
2583
2584    ELSE                                     ! for Euler-method
2585
2586       weight_substep(1) = 1.0_wp     
2587       weight_pres(1)    = 1.0_wp                   
2588
2589    ENDIF
2590
2591!
2592!-- Initialize Rayleigh damping factors
2593    rdf    = 0.0_wp
2594    rdf_sc = 0.0_wp
2595    IF ( rayleigh_damping_factor /= 0.0_wp )  THEN
2596       IF (  .NOT.  ocean )  THEN
2597          DO  k = nzb+1, nzt
2598             IF ( zu(k) >= rayleigh_damping_height )  THEN
2599                rdf(k) = rayleigh_damping_factor *                             &
2600                      ( SIN( pi * 0.5_wp * ( zu(k) - rayleigh_damping_height ) &
2601                             / ( zu(nzt) - rayleigh_damping_height ) )         &
2602                      )**2
2603             ENDIF
2604          ENDDO
2605       ELSE
2606          DO  k = nzt, nzb+1, -1
2607             IF ( zu(k) <= rayleigh_damping_height )  THEN
2608                rdf(k) = rayleigh_damping_factor *                             &
2609                      ( SIN( pi * 0.5_wp * ( rayleigh_damping_height - zu(k) ) &
2610                             / ( rayleigh_damping_height - zu(nzb+1) ) )       &
2611                      )**2
2612             ENDIF
2613          ENDDO
2614       ENDIF
2615    ENDIF
2616    IF ( scalar_rayleigh_damping )  rdf_sc = rdf
2617
2618!
2619!-- Initialize the starting level and the vertical smoothing factor used for
2620!-- the external pressure gradient
2621    dp_smooth_factor = 1.0_wp
2622    IF ( dp_external )  THEN
2623!
2624!--    Set the starting level dp_level_ind_b only if it has not been set before
2625!--    (e.g. in init_grid).
2626       IF ( dp_level_ind_b == 0 )  THEN
2627          ind_array = MINLOC( ABS( dp_level_b - zu ) )
2628          dp_level_ind_b = ind_array(1) - 1 + nzb
2629                                        ! MINLOC uses lower array bound 1
2630       ENDIF
2631       IF ( dp_smooth )  THEN
2632          dp_smooth_factor(:dp_level_ind_b) = 0.0_wp
2633          DO  k = dp_level_ind_b+1, nzt
2634             dp_smooth_factor(k) = 0.5_wp * ( 1.0_wp + SIN( pi *               &
2635                        ( REAL( k - dp_level_ind_b, KIND=wp ) /                &
2636                          REAL( nzt - dp_level_ind_b, KIND=wp ) - 0.5_wp ) ) )
2637          ENDDO
2638       ENDIF
2639    ENDIF
2640
2641!
2642!-- Initialize damping zone for the potential temperature in case of
2643!-- non-cyclic lateral boundaries. The damping zone has the maximum value
2644!-- at the inflow boundary and decreases to zero at pt_damping_width.
2645    ptdf_x = 0.0_wp
2646    ptdf_y = 0.0_wp
2647    IF ( bc_lr_dirrad )  THEN
2648       DO  i = nxl, nxr
2649          IF ( ( i * dx ) < pt_damping_width )  THEN
2650             ptdf_x(i) = pt_damping_factor * ( SIN( pi * 0.5_wp *              &
2651                            REAL( pt_damping_width - i * dx, KIND=wp ) / (     &
2652                            REAL( pt_damping_width, KIND=wp ) ) ) )**2 
2653          ENDIF
2654       ENDDO
2655    ELSEIF ( bc_lr_raddir )  THEN
2656       DO  i = nxl, nxr
2657          IF ( ( i * dx ) > ( nx * dx - pt_damping_width ) )  THEN
2658             ptdf_x(i) = pt_damping_factor *                                   &
2659                         SIN( pi * 0.5_wp *                                    &
2660                                 ( ( i - nx ) * dx + pt_damping_width ) /      &
2661                                 REAL( pt_damping_width, KIND=wp ) )**2
2662          ENDIF
2663       ENDDO
2664    ELSEIF ( bc_ns_dirrad )  THEN
2665       DO  j = nys, nyn
2666          IF ( ( j * dy ) > ( ny * dy - pt_damping_width ) )  THEN
2667             ptdf_y(j) = pt_damping_factor *                                   &
2668                         SIN( pi * 0.5_wp *                                    &
2669                                 ( ( j - ny ) * dy + pt_damping_width ) /      &
2670                                 REAL( pt_damping_width, KIND=wp ) )**2
2671          ENDIF
2672       ENDDO
2673    ELSEIF ( bc_ns_raddir )  THEN
2674       DO  j = nys, nyn
2675          IF ( ( j * dy ) < pt_damping_width )  THEN
2676             ptdf_y(j) = pt_damping_factor *                                   &
2677                         SIN( pi * 0.5_wp *                                    &
2678                                ( pt_damping_width - j * dy ) /                &
2679                                REAL( pt_damping_width, KIND=wp ) )**2
2680          ENDIF
2681       ENDDO
2682    ENDIF
2683!
2684!-- Check if maximum number of allowed timeseries is exceeded
2685    IF ( dots_num > dots_max )  THEN
2686       WRITE( message_string, * ) 'number of time series quantities exceeds',  &
2687                                  ' its maximum of dots_max = ', dots_max,     &
2688                                  '&Please increase dots_max in modules.f90.'
2689       CALL message( 'init_3d_model', 'PA0194', 1, 2, 0, 6, 0 )   
2690    ENDIF
2691
2692!
2693!-- Input binary data file is not needed anymore. This line must be placed
2694!-- after call of user_init!
2695    CALL close_file( 13 )
2696!
2697!-- In case of nesting, put an barrier to assure that all parent and child
2698!-- domains finished initialization.
2699#if defined( __parallel )
2700    IF ( nested_run )  CALL MPI_BARRIER( MPI_COMM_WORLD, ierr )
2701#endif
2702
2703
2704    CALL location_message( 'leaving init_3d_model', .TRUE. )
2705
2706 END SUBROUTINE init_3d_model
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.