source: palm/trunk/SOURCE/modules.f90 @ 1958

Last change on this file since 1958 was 1958, checked in by suehring, 8 years ago

last commit documented

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 56.2 KB
RevLine 
[1682]1!> @file modules.f90
[1036]2!--------------------------------------------------------------------------------!
3! This file is part of PALM.
4!
5! PALM is free software: you can redistribute it and/or modify it under the terms
6! of the GNU General Public License as published by the Free Software Foundation,
7! either version 3 of the License, or (at your option) any later version.
8!
9! PALM is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT ANY
10! WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR
11! A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License for more details.
12!
13! You should have received a copy of the GNU General Public License along with
14! PALM. If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
15!
[1818]16! Copyright 1997-2016 Leibniz Universitaet Hannover
[1036]17!--------------------------------------------------------------------------------!
18!
[343]19! Current revisions:
[1092]20! ------------------
[1958]21!
[1919]22!
[1851]23! Former revisions:
24! -----------------
25! $Id: modules.f90 1958 2016-07-07 10:51:40Z suehring $
26!
[1958]27! 1957 2016-07-07 10:43:48Z suehring
28! +fl_max, num_leg, num_var_fl, num_var_fl_user, var_fl_max, virtual_flight
29!
[1919]30! 1918 2016-05-27 14:35:57Z raasch
31! default timestep switched from -1.0 to +1.0 in order to avoid wrong sign of
32! initially calculated divergence
33!
[1907]34! 1906 2016-05-24 14:38:08Z suehring
35! default value of mg_switch_to_pe0_level changed to -1
36!
[1851]37! 1849 2016-04-08 11:33:18Z hoffmann
[1849]38! bfactor, mass_of_solute, molecular_weight_of_solute, molecular_weight_of_water,
39! vanthoff moved to mod_particle_attributes.
40! dt_micro and several cloud_parameters moved to microphysics_mod.
41! 1d-microphysics profiles moved to microphysics_mod.
42!
[1846]43! 1845 2016-04-08 08:29:13Z raasch
44! -nzb_2d
45!
[1834]46! 1833 2016-04-07 14:23:03Z raasch
47! spectra parameter moved to spectra module
48!
[1832]49! 1831 2016-04-07 13:15:51Z hoffmann
50! curvature_solution_effects removed
51! turbulence renamed collision_turbulence, drizzle renamed
52! cloud_water_sedimentation
53!
[1823]54! 1822 2016-04-07 07:49:42Z hoffmann
55! icloud_scheme removed. microphysics_sat_adjust, microphysics_kessler,
56! microphysics_seifert added.
57!
[1816]58! 1815 2016-04-06 13:49:59Z raasch
59! cpp-directive for decalpha removed
60!
[1809]61! 1808 2016-04-05 19:44:00Z raasch
62! MPI module used by default on all machines
63!
[1805]64! 1804 2016-04-05 16:30:18Z maronga
65! Removed code for parameter file check (__check)
66!
[1789]67! 1788 2016-03-10 11:01:04Z maronga
68! Added roughness length for moisture (z0q)
69!
[1787]70! 1786 2016-03-08 05:49:27Z raasch
71! module spectrum moved to new separate module
72!
[1784]73! 1783 2016-03-06 18:36:17Z raasch
74! netcdf variables moved to the netcdf-interface module
75!
[1780]76! 1779 2016-03-03 08:01:28Z raasch
77! coupling_char extended to LEN=3
78!
[1765]79! 1764 2016-02-28 12:45:19Z raasch
80! some reformatting
81!
[1763]82! 1762 2016-02-25 12:31:13Z hellstea
83! +nest_* variables, size of volume_flow arrays increased by one element
84!
[1739]85! 1738 2015-12-18 13:56:05Z raasch
86! +mean_surface_level_height
87!
[1696]88! 1695 2015-10-27 10:03:11Z maronga
89! Removed rif (forgotten in last revision)
90!
[1694]91! 1693 2015-10-27 08:35:45Z maronga
92! Renamed zp -> z_mo
93!
[1692]94! 1691 2015-10-26 16:17:44Z maronga
[1691]95! Renamed Obukhov length. Added ol, removed rif. Increased number of profiles
96! (pr_palm). Changed default values for dissipation_1d to 'detering' and
97! (mixing_length_1d to 'blackadar'. Added most_method. rif_min and rif_max
98! renamed to zeta_min and zeta_max and new values assigned.
[1640]99!
[1683]100! 1682 2015-10-07 23:56:08Z knoop
101! Code annotations made doxygen readable
102!
[1678]103! 1677 2015-10-02 13:25:23Z boeske
104! +ngp_yz_int, type_xz_int, type_yz_int
105!
[1667]106! 1666 2015-09-23 07:31:10Z raasch
107! +user_interface_current_revision, user_interface_required_revision in
108! control_parameters
109!
[1640]110! 1639 2015-08-31 14:46:48Z knoop
111! Bugfix: string 'unknown' extended to match LEN=13
112!
[1576]113! 1575 2015-03-27 09:56:27Z raasch
114! +ngp_xz
115!
[1561]116! 1560 2015-03-06 10:48:54Z keck
117! +recycling_yshift
118!
[1558]119! 1557 2015-03-05 16:43:04Z suehring
120! +monotonic_adjustment
121!
[1552]122! 1551 2015-03-03 14:18:16Z maronga
123! Increased pr_palm to 120. Increased length of dots_unit and dots_label to 13
124! digits. Increased length of domask, do2d, and do3d to 20 digits.
125!
[1497]126! 1496 2014-12-02 17:25:50Z maronga
127! Renamed "radiation" -> "cloud_top_radiation"
128!
[1485]129! 1484 2014-10-21 10:53:05Z kanani
130! Changes due to new module structure of the plant canopy model:
131!   canopy-model related parameters/variables moved to module
132!   plant_canopy_model_mod
133!
[1469]134! 1468 2014-09-24 14:06:57Z maronga
135! Adapted for use on up to 6-digit processor cores.
136! Increased identifier string length for user-defined quantities to 20.
137!
[1451]138! 1450 2014-08-21 07:31:51Z heinze
139! ntnudge from 100 to 1000 increased to allow longer simulations
140!
[1432]141! 1431 2014-07-15 14:47:17Z suehring
142! +var_d
143!
[1430]144! 1429 2014-07-15 12:53:45Z knoop
145! +ensemble_member_nr to prepare the random_generator for ensemble runs
[1484]146!
[1383]147! 1382 2014-04-30 12:15:41Z boeske
148! Renamed variables which store large scale forcing tendencies
149! pt_lsa -> td_lsa_lpt, pt_subs -> td_sub_lpt,
150! q_lsa  -> td_lsa_q,   q_subs  -> td_sub_q
151!
[1366]152! 1365 2014-04-22 15:03:56Z boeske
[1365]153! Usage of large scale forcing enabled:
154! increase pr_palm from 90 to 100 to allow for more standard profiles
155! + ngp_sums_ls, pt_lsa, pt_subs, q_lsa, q_subs, tmp_tnudge, sums_ls_l,
156! use_subsidence_tendencies
[1329]157!
[1362]158! 1361 2014-04-16 15:17:48Z hoffmann
159! tend_* removed
160! call_microphysics_at_all_substeps added
161! default of drizzle set to true
162!
[1360]163! 1359 2014-04-11 17:15:14Z hoffmann
164! particle_attributes moved to mod_particle_attributes.f90
165!
[1354]166! 1353 2014-04-08 15:21:23Z heinze
167! REAL constants provided with KIND-attribute
168!
[1329]169! 1327 2014-03-21 11:00:16Z raasch
170! REAL constants defined as wp-kind
171! -avs_output, data_output_format, do3d_compress, iso2d_output, netcdf_output
172!
[1321]173! 1320 2014-03-20 08:40:49Z raasch
[1320]174! ONLY-attribute added to USE-statements,
175! kind-parameters added to all INTEGER and REAL declaration statements,
176! kinds are defined in new module kinds,
177! old module precision_kind is removed,
178! revision history before 2012 removed,
179! comment fields (!:) to be used for variable explanations added to
180! all variable declaration statements
[1319]181!
182! 1318 2014-03-17 13:35:16Z raasch
183! module cpulog moved to new separate module-file
184! interface for cpu_log removed
185!
[1315]186! 1314 2014-03-14 18:25:17Z suehring
187! + log_z_z0, number_of_sublayers, z0_av_global
[1309]188! 1308 2014-03-13 14:58:42Z fricke
189! +ntdim_2d_xy, ntdim_2d_xz, ntdim_2d_yz, ntdim_3d
190!
[1258]191! 1257 2013-11-08 15:18:40Z raasch
192! set default values for grid indices of maximum velocity components
193! u|v|w_max_ijk
194!
[1242]195! 1241 2013-10-30 11:36:58Z heinze
[1241]196! Usage of nudging enabled
197! +nudging, ntnudge, ptnudge, qnudge, tnudge, unudge, vnudge, wnudge
198! increase pr_palm from 80 to 90 to allow for more standard profiles
[1066]199!
[1241]200! Enable prescribed time depenend surface fluxes and geostrophic wind read in
201! from external file LSF_DATA
202! +large_scale_forcing, lsf_surf, lsf_vert, nlsf, time_surf, shf_surf, qsws_surf,
203!  pt_surf, q_surf, p_surf, time_vert, ug_vert, vg_vert, wsubs_vert
[1222]204!
205! 1221 2013-09-10 08:59:13Z raasch
206! wall_flags_0 changed to 32bit int, +wall_flags_00,
207! +rflags_s_inner, rflags_invers
208!
[1217]209! 1216 2013-08-26 09:31:42Z raasch
210! +transpose_compute_overlap,
211! several variables are now defined in the serial (non-parallel) case also
212!
[1213]213! 1212 2013-08-15 08:46:27Z raasch
214! +tri
215!
[1182]216! 1179 2013-06-14 05:57:58Z raasch
217! +reference_state, ref_state, use_initial_profile_as_reference, vpt_reference,
218! use_reference renamed use_single_reference_value
219!
[1160]220! 1159 2013-05-21 11:58:22Z fricke
221! -bc_lr_dirneu, bc_lr_neudir, bc_ns_dirneu, bc_ns_neudir
222! +use_cmax
223!
[1132]224! 1128 2013-04-12 06:19:32Z raasch
225! +background_communication, i_left, i_right, j_north, j_south, req, req_count,
226! send_receive, sendrecv_in_background, wait_stat
227!
[1116]228! 1115 2013-03-26 18:16:16Z hoffmann
229! unused variables removed
230!
[1114]231! 1113 2013-03-10 02:48:14Z raasch
232! +on_device
233!
[1112]234! 1111 2013-03-08 23:54:10Z raasch
235! +tric, nr_timesteps_this_run
236!
[1107]237! 1106 2013-03-04 05:31:38Z raasch
238! array_kind renamed precision_kind, pdims defined in serial code
239! bugfix: default value assigned to coupling_start_time
240!
[1096]241! 1095 2013-02-03 02:21:01Z raasch
242! FORTRAN error in r1092 removed
243!
[1093]244! 1092 2013-02-02 11:24:22Z raasch
245! character length in some derived type changed for better alignment
246!
[1066]247! 1065 2012-11-22 17:42:36Z hoffmann
[1065]248! + c_sedimentation, limiter_sedimentation, turbulence, a_1, a_2, a_3, b_1, b_2,
249! + b_3, c_1, c_2, c_3, beta_cc
[1054]250!
[1065]251! bottom boundary condition of qr, nr changed from Dirichlet to Neumann
252!
[1054]253! 1053 2012-11-13 17:11:03Z hoffmann
[1053]254! necessary expansions according to the two new prognostic equations (nr, qr)
255! of the two-moment cloud physics scheme:
256! +*_init, flux_l_*, diss_l_*, flux_s_*, diss_s_*, *sws, *swst, tend_*, *, *_p
257! +t*_m, *_1, *_2, *_3, *_av, bc_*_b, bc_*_t, ibc_*_b, ibc_*_t, bc_*_t_val,
258! +*_vertical_gradient, *_surface_initial_change, *_vertical_gradient_level,
259! +*_vertical_gradient_level_ind, *_surface, constant_waterflux_*, 
260! +cloud_scheme, icloud_scheme, surface_waterflux_*, sums_ws*s_ws_l, wall_*flux
[979]261!
[1053]262! constants for the two-moment scheme:
263! +a_vent, a_term, b_vent, b_term, c_evap, c_term, cof, eps_sb, k_cc, k_cr, k_rr,
264! +k_br, kappa_rr, kin_vis_air, mu_constant_value, nc, pirho_l, dpirho_l, rho_1,
265! +schmidt, schmidt_p_1d3, stp, x0, xmin, xmax, dt_precipitation, w_precipitation
[1035]266!
[1053]267! steering parameters for the two_moment scheme:
268! +mu_constant, ventilation_effect
269!
[1037]270! 1036 2012-10-22 13:43:42Z raasch
271! code put under GPL (PALM 3.9)
272!
[1035]273! 1031 2012-10-19 14:35:30Z raasch
274! +output_format_netcdf
275!
[1017]276! 1015 2012-09-27 09:23:24Z raasch
277! +acc_rank, num_acc_per_node,
278! -adjust_mixing_length
279!
[1011]280! 1010 2012-09-20 07:59:54Z raasch
281! pointer free version can be generated with cpp switch __nopointer
282!
[1004]283! 1003 2012-09-14 14:35:53Z raasch
284! -grid_matching, nxa, nya, etc., nnx_pe, nny_pe, spl_*
285!
[1002]286! 1001 2012-09-13 14:08:46Z raasch
287! -asselin_filter_factor, cut_spline_overshoot, dt_changed, last_dt_change,
288! last_dt_change_1d, long_filter_factor, overshoot_limit_*, ups_limit_*
289! several pointer/target arrays converted to normal ones
290!
[997]291! 996 2012-09-07 10:41:47Z raasch
292! -use_prior_plot1d_parameters
293!
[979]294! 978 2012-08-09 08:28:32Z fricke
[978]295! +c_u_m, c_u_m_l, c_v_m, c_v_m_l, c_w_m, c_w_m_l,
296! +bc_lr_dirneu, bc_lr_neudir, bc_ns_dirneu, bc_ns_neudir
297! -km_damp_x, km_damp_y, km_damp_max, outflow_damping_width
298! +z0h, z0h_av, z0h_factor, z0h1d
299! +ptdf_x, ptdf_y, pt_damping_width, pt_damping_factor
[965]300!
301! 964 2012-07-26 09:14:24Z raasch
[964]302! -cross_linecolors, cross_linestyles, cross_normalized_x, cross_normx_factor,
303! cross_normalized_y, cross_normy_factor, cross_pnc_local,
304! cross_profile_numbers, cross_profile_number_counter, cross_uxmax,
305! cross_uxmax_computed, cross_uxmax_normalized,
306! cross_uxmax_normalized_computed, cross_uxmin, cross_uxmin_computed,
307! cross_uxmin_normalized, cross_uxmin_normalized_computed, cross_uymax,
308! cross_uymin, cross_xtext, dopr_crossindex, dopr_label, linecolors, linestyles,
309! nz_do1d, profil_output, z_max_do1d, z_max_do1d_normalized
[863]310!
[952]311! 951 2012-07-19 14:22:52Z hoffmann
312! changing profile_columns and profile_rows
313!
[941]314! 940 2012-07-09 14:31:00Z raasch
315! +neutral
316!
[928]317! 927 2012-06-06 19:15:04Z raasch
318! +masking_method
319!
[881]320! 880 2012-04-13 06:28:59Z raasch
321! gathered_size, subdomain_size moved to control_parameters
322!
[867]323! 866 2012-03-28 06:44:41Z raasch
324! interface for global_min_max changed
325!
[863]326! 861 2012-03-26 14:18:34Z suehring
[861]327! +wall_flags_0
328! -boundary_flags
329! +nzb_max
330! +adv_sca_1, +adv_mom_1
[850]331!
332! 849 2012-03-15 10:35:09Z raasch
[849]333! +deleted_particles, deleted_tails, tr.._count_sum, tr.._count_recv_sum in
334! particle_attributes,
335! +de_dx, de_dy, de_dz in arrays_3d,
336! first_call_advec_particles renamed first_call_lpm
[826]337!
[829]338! 828 2012-02-21 12:00:36Z raasch
339! +dissipation_classes, radius_classes, use_kernel_tables,
340! particle feature color renamed class
341!
[826]342! 825 2012-02-19 03:03:44Z raasch
[824]343! +bfactor, curvature_solution_effects, eps_ros, molecular_weight_of_water,
344! vanthoff, -b_cond in cloud_parameters,
[825]345! dopts_num increased to 29, particle attributes speed_x|y|z_sgs renamed
[824]346! rvar1|2|3
[825]347! wang_collision_kernel and turbulence_effects_on_collision replaced by
348! collision_kernel, hall_kernel, palm_kernel, wang_kernel
[674]349!
[810]350! 809 2012-01-30 13:32:58Z marongas
351! Bugfix: replaced .AND. and .NOT. with && and ! in the preprocessor directives
352!
[808]353! 807 2012-01-25 11:53:51Z maronga
354! New cpp directive "__check" implemented which is used by check_namelist_files.
355! New parameter check_restart has been defined which is needed by
356! check_namelist_files only.
357!
[806]358! 805 2012-01-17 15:53:28Z franke
359! Bugfix collective_wait must be out of parallel branch for runs in serial mode
360!
[802]361! 801 2012-01-10 17:30:36Z suehring
[801]362! Dimesion of sums_wsus_ws_l, ! sums_wsvs_ws_l, sums_us2_ws_l, sums_vs2_ws_l,
363! sums_ws2_ws_l, sums_wspts_ws_l, sums_wsqs_ws_l, sums_wssas_ws_l increased.
364! for thread-safe summation in advec_ws.
365!
[3]366! RCS Log replace by Id keyword, revision history cleaned up
367!
[1]368! Revision 1.95  2007/02/11 13:18:30  raasch
369! version 3.1b (last under RCS control)
370!
371! Revision 1.1  1997/07/24 11:21:26  raasch
372! Initial revision
373!
374!
[1691]375!------------------------------------------------------------------------------!
[1]376! Description:
377! ------------
[1691]378!> Definition of all variables
379!>
380!> @todo Add description for each variable
381!------------------------------------------------------------------------------!
382
383
384!------------------------------------------------------------------------------!
385! Description:
386! ------------
[1682]387!> Definition of variables for special advection schemes.
[1]388!------------------------------------------------------------------------------!
[1682]389 MODULE advection
390 
[1320]391    USE kinds
[1]392
[1320]393    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE   ::  aex, bex, dex, eex
[1]394
395    SAVE
396
397 END MODULE advection
398
399
400!------------------------------------------------------------------------------!
401! Description:
402! ------------
[1682]403!> Definition of all arrays defined on the computational grid.
[1]404!------------------------------------------------------------------------------!
[1682]405 MODULE arrays_3d
[1]406
[1320]407    USE kinds
[1]408
[1320]409    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::                                     &
[978]410          c_u_m, c_u_m_l, c_v_m, c_v_m_l, c_w_m, c_w_m_l, ddzu, ddzu_pres,     &
[1484]411          dd2zu, dzu, ddzw, dzw, hyp, inflow_damping_factor, l_grid,           &
[1849]412          ptdf_x, ptdf_y, p_surf, pt_surf, pt_init, qsws_surf, q_init, q_surf, &
413          rdf, rdf_sc, ref_state, sa_init, shf_surf, timenudge, time_surf,     &
414          time_vert, tmp_tnudge, ug, u_init, u_nzb_p1_for_vfc, vg, v_init,     &
[1365]415          v_nzb_p1_for_vfc, w_subs, zu, zw
[1]416
[1320]417    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::                                   &
[1111]418          c_u, c_v, c_w, diss_s_e, diss_s_nr, diss_s_pt, diss_s_q,             &
419          diss_s_qr, diss_s_sa, diss_s_u, diss_s_v, diss_s_w, dzu_mg, dzw_mg,  &
420          flux_s_e, flux_s_nr, flux_s_pt, flux_s_q, flux_s_qr, flux_s_sa,      &
421          flux_s_u, flux_s_v, flux_s_w, f1_mg, f2_mg, f3_mg,                   &
[1691]422          mean_inflow_profiles, nrs, nrsws, nrswst,                            &
423          ol,                                                                  & !< Obukhov length
[1849]424          precipitation_amount, precipitation_rate, ptnudge, pt_slope_ref,     &
[1695]425          qnudge, qs, qsws, qswst, qswst_remote, qrs, qrsws, qrswst,           &
[1382]426          saswsb, saswst, shf, tnudge, td_lsa_lpt, td_lsa_q, td_sub_lpt,       &
427          td_sub_q, total_2d_a, total_2d_o, ts, tswst, ug_vert, unudge, us,    &
[1788]428          usws, uswst, vnudge, vg_vert, vsws, vswst, wnudge, wsubs_vert,       &
429          z0,                                                                  & !< roughness length for momentum
430          z0h,                                                                 & !< roughness length for heat
431          z0q                                                                    !< roughness length for moisture
[1]432
[1320]433    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::                                 &
[1484]434          d, de_dx, de_dy, de_dz, diss, diss_l_e,                              &
[1053]435          diss_l_nr, diss_l_pt, diss_l_q, diss_l_qr, diss_l_sa, diss_l_u,      &
436          diss_l_v, diss_l_w, flux_l_e, flux_l_nr, flux_l_pt, flux_l_q,        &
[1484]437          flux_l_qr, flux_l_sa, flux_l_u, flux_l_v, flux_l_w, kh, km,          &
[1849]438          l_wall, prr, p_loc, tend, tric,                                      &
[1361]439          u_m_l, u_m_n, u_m_r, u_m_s, v_m_l, v_m_n, v_m_r, v_m_s, w_m_l,       &
440          w_m_n, w_m_r, w_m_s
[1]441
[1010]442#if defined( __nopointer )
[1320]443    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE, TARGET ::                         &
[1115]444          e, e_p, nr, nr_p, p, prho, pt, pt_p, q, q_p, qc, ql, ql_c, ql_v,     &
445          ql_vp, qr, qr_p, rho, sa, sa_p, te_m, tnr_m, tpt_m, tq_m, tqr_m,     &
446          tsa_m, tu_m, tv_m, tw_m, u, u_p, v, v_p, vpt, w, w_p
[1010]447#else
[1320]448    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE, TARGET ::                         &
[1053]449          e_1, e_2, e_3, p, prho_1, nr_1, nr_2, nr_3, pt_1, pt_2, pt_3, q_1,   &
[1115]450          q_2, q_3, qc_1, ql_v, ql_vp, ql_1, ql_2, qr_1, qr_2, qr_3, rho_1,    &
451          sa_1, sa_2, sa_3, u_1, u_2, u_3, v_1, v_2, v_3, vpt_1, w_1, w_2, w_3
[1]452
[1320]453    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), POINTER ::                                     &
[1115]454          e, e_p, nr, nr_p, prho, pt, pt_p, q, q_p, qc, ql, ql_c, qr, qr_p,    &
455          rho, sa, sa_p, te_m, tnr_m, tpt_m, tq_m, tqr_m, tsa_m, tu_m, tv_m,   &
456          tw_m, u, u_p, v, v_p, vpt, w, w_p
[1010]457#endif
[51]458
[1320]459    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  rif_wall, tri
[1]460
[1320]461    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE :: var_x, var_y, var_z, gamma_x,   &
[667]462                                           gamma_y, gamma_z
463
[1241]464
[1]465    SAVE
466
467 END MODULE arrays_3d
468
469
470!------------------------------------------------------------------------------!
471! Description:
472! ------------
[1682]473!> Definition of variables needed for time-averaging of 2d/3d data.
[1]474!------------------------------------------------------------------------------!
[1682]475 MODULE averaging
476 
[1320]477    USE kinds
[1]478
[1788]479    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  lwp_av,                & !< Avg. liquid water path
480                                              precipitation_rate_av, & !< Avg. of precipitation rate
481                                              ol_av,                 & !< Avg. of Obukhov length
482                                              qsws_av,               & !< Avg. of surface moisture flux
483                                              shf_av,                & !< Avg. of surface heat flux
484                                              ts_av,                 & !< Avg. of characteristic temperature scale
485                                              us_av,                 & !< Avg. of friction velocity
486                                              z0_av,                 & !< Avg. of roughness length for momentum
487                                              z0h_av,                & !< Avg. of roughness length for heat
488                                              z0q_av                   !< Avg. of roughness length for moisture
[1]489
[1320]490    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE, TARGET ::                         &
[1115]491          e_av, lpt_av, nr_av, p_av, pc_av, pr_av, prr_av, pt_av, q_av, qc_av, &
492          ql_av, ql_c_av, ql_v_av, ql_vp_av, qr_av, qv_av, rho_av, s_av, sa_av,&
493          u_av, v_av, vpt_av, w_av
[1053]494 
[1]495 END MODULE averaging
496
497
498!------------------------------------------------------------------------------!
499! Description:
500! ------------
[1682]501!> Definition of variables and constants for cloud physics.
[1]502!------------------------------------------------------------------------------!
[1682]503 MODULE cloud_parameters
504 
[1320]505    USE kinds
[1]506
[1849]507    REAL(wp) :: cp = 1005.0_wp,       & !< heat capacity of dry air (J kg-1 K-1)
[1682]508                l_v = 2.5E+06_wp,     & !< latent heat of vaporization (J kg-1)
509                l_d_cp, l_d_r, l_d_rv, & !< l_v / cp, l_v / r_d, l_v / r_v
510                rho_l = 1.0E3_wp,     & !< density of water (kg m-3)
511                r_d = 287.0_wp,       & !< sp. gas const. dry air (J kg-1 K-1)
[1849]512                r_v = 461.51_wp         !< sp. gas const. water vapor (J kg-1 K-1)
[1]513
[1849]514
[1320]515    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE     ::  hyrho, pt_d_t, t_d_pt 
[1]516
517    SAVE
518
519 END MODULE cloud_parameters
520
521
522!------------------------------------------------------------------------------!
523! Description:
524! ------------
[1682]525!> Definition of general constants.
[1]526!------------------------------------------------------------------------------!
[1682]527 MODULE constants
528 
[1320]529    USE kinds
[1]530
[1320]531    REAL(wp)  ::  pi = 3.141592654_wp
532    REAL(wp)  ::  adv_mom_1, adv_mom_3, adv_mom_5, adv_sca_1, adv_sca_3, adv_sca_5
[667]533   
[1]534
535    SAVE
536
537 END MODULE constants
538
[1682]539 
[1]540!------------------------------------------------------------------------------!
541! Description:
542! ------------
[1682]543!> Definition of parameters for program control
[1]544!------------------------------------------------------------------------------!
[1682]545 MODULE control_parameters
546
[1320]547    USE kinds
[1]548
549    TYPE plot_precision
[1092]550       CHARACTER (LEN=8) ::  variable
[1320]551       INTEGER(iwp)      ::  precision
[1]552    END TYPE plot_precision
553
554    TYPE(plot_precision), DIMENSION(100) ::  plot_3d_precision =               &
555                        (/ plot_precision( 'u', 2 ), plot_precision( 'v', 2 ), &
556                           plot_precision( 'w', 2 ), plot_precision( 'p', 5 ), &
557                           plot_precision( 'pt', 2 ),                          &
558                           ( plot_precision( ' ', 1 ), i9 = 1,95 ) /)
559
560    TYPE file_status
561       LOGICAL ::  opened, opened_before
562    END TYPE file_status
[564]563   
564    INTEGER, PARAMETER :: mask_xyz_dimension = 100, max_masks = 50
[1]565
[564]566    TYPE(file_status), DIMENSION(200+2*max_masks) ::                &
567                             openfile = file_status(.FALSE.,.FALSE.)
[1]568
[213]569    CHARACTER (LEN=1)    ::  cycle_mg = 'w', timestep_reason = ' '
[1779]570    CHARACTER (LEN=3)    ::  coupling_char = ''
[213]571    CHARACTER (LEN=5)    ::  write_binary = 'false'
[1691]572    CHARACTER (LEN=8)    ::  most_method = 'lookup', & !< NAMELIST parameter defining method to be used to calculate Okukhov length,
573                             run_date,               & !<
574                             run_time                  !<
[213]575    CHARACTER (LEN=9)    ::  simulated_time_chr
[217]576    CHARACTER (LEN=11)   ::  topography_grid_convention = ' '
[1666]577    CHARACTER (LEN=12)   ::  version = ' ', revision = ' ', &
578                             user_interface_current_revision = ' ', &
579                             user_interface_required_revision = ' '
[241]580    CHARACTER (LEN=16)   ::  conserve_volume_flow_mode = 'default', &
581                             loop_optimization = 'default', &
[667]582                             momentum_advec = 'ws-scheme', &
[213]583                             psolver = 'poisfft', &
[667]584                             scalar_advec = 'ws-scheme'
[213]585    CHARACTER (LEN=20)   ::  bc_e_b = 'neumann', bc_lr = 'cyclic', &
586                             bc_ns = 'cyclic', bc_p_b = 'neumann', &
587                             bc_p_t = 'dirichlet', bc_pt_b = 'dirichlet', &
588                             bc_pt_t = 'initial_gradient', &
589                             bc_q_b = 'dirichlet', bc_q_t = 'neumann', &
590                             bc_s_b = 'dirichlet', bc_s_t = 'neumann', &
591                             bc_sa_t = 'neumann', &
592                             bc_uv_b = 'dirichlet', bc_uv_t = 'dirichlet', &
[1822]593                             cloud_scheme = 'saturation_adjust', &
[213]594                             coupling_mode = 'uncoupled', &
595                             coupling_mode_remote = 'uncoupled', &
[1691]596                             dissipation_1d = 'detering', &
[213]597                             fft_method = 'system-specific', &
[1691]598                             mixing_length_1d = 'blackadar', &
[213]599                             random_generator = 'numerical-recipes', &
[1179]600                             reference_state = 'initial_profile', &
[213]601                             return_addres, return_username, &
[1053]602                             timestep_scheme = 'runge-kutta-3'                             
[1783]603    CHARACTER (LEN=40)   ::  avs_data_file, topography = 'flat'
[213]604    CHARACTER (LEN=64)   ::  host = ' '
605    CHARACTER (LEN=80)   ::  log_message, run_identifier
[667]606    CHARACTER (LEN=100)  ::  initializing_actions = ' ' 
607    CHARACTER (LEN=110)  ::  run_description_header
[213]608    CHARACTER (LEN=1000) ::  message_string = ' '
[1]609
[1468]610    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(100) ::  data_output = ' ',    &
[1]611                                           data_output_user = ' ', doav = ' '
[1468]612    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(max_masks,100) ::  &
[553]613         data_output_masks = ' ', data_output_masks_user = ' '
[410]614
[1468]615    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(300) ::  data_output_pr = ' '
616    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(200) ::  data_output_pr_user = ' '
[1551]617    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(max_masks,0:1,100) ::  domask = ' '
618    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(0:1,100) ::  do2d = ' ', do3d = ' '
[1]619
[1957]620    INTEGER(iwp), PARAMETER :: fl_max = 100, var_fl_max = 20
621   
[1833]622    INTEGER(iwp) ::  abort_mode = 1, average_count_pr = 0, &
[1320]623                     average_count_3d = 0, current_timestep_number = 0, &
624                     coupling_topology = 0, &
625                     dist_range = 0, disturbance_level_ind_b, &
626                     disturbance_level_ind_t, doav_n = 0, dopr_n = 0, &
627                     dopr_time_count = 0, dopts_time_count = 0, &
[1833]628                     dots_time_count = 0, &
[1320]629                     do2d_xy_n = 0, do2d_xz_n = 0, do2d_yz_n = 0, do3d_avs_n = 0, &
630                     dp_level_ind_b = 0, dvrp_filecount = 0, &
[1429]631                     dz_stretch_level_index, ensemble_member_nr = 0, gamma_mg, gathered_size, &
[1320]632                     grid_level, ibc_e_b, ibc_p_b, ibc_p_t, &
633                     ibc_pt_b, ibc_pt_t, ibc_q_b, ibc_q_t, &
[1822]634                     ibc_sa_t, ibc_uv_b, ibc_uv_t, &
[1320]635                     inflow_disturbance_begin = -1, inflow_disturbance_end = -1, &
636                     intermediate_timestep_count, intermediate_timestep_count_max, &
637                     io_group = 0, io_blocks = 1, iran = -1234567, &
638                     masks = 0, maximum_grid_level, &
639                     maximum_parallel_io_streams = -1, max_pr_user = 0, &
[1906]640                     mgcycles = 0, mg_cycles = -1, mg_switch_to_pe0_level = -1, mid, &
[1783]641                     nlsf = 1000, ntnudge = 1000, ngsrb = 2, &
[1320]642                     nr_timesteps_this_run = 0, &
643                     nsor = 20, nsor_ini = 100, n_sor, normalizing_region = 0, &
[1957]644                     num_leg=0, num_var_fl, num_var_fl_user=0, &
[1484]645                     nz_do3d = -9999, prt_time_count = 0, &
[1320]646                     recycling_plane, runnr = 0, &
647                     skip_do_avs = 0, subdomain_size, terminate_coupled = 0, &
648                     terminate_coupled_remote = 0, timestep_count = 0
[1]649
[1320]650    INTEGER(iwp) ::  dist_nxl(0:1), dist_nxr(0:1), dist_nyn(0:1), dist_nys(0:1), &
651                     do2d_no(0:1) = 0, do2d_xy_time_count(0:1), &
652                     do2d_xz_time_count(0:1), do2d_yz_time_count(0:1), &
653                     do3d_no(0:1) = 0, do3d_time_count(0:1), &
654                     domask_no(max_masks,0:1) = 0, domask_time_count(max_masks,0:1),&
655                     mask_size(max_masks,3) = -1, mask_size_l(max_masks,3) = -1, &
656                     mask_start_l(max_masks,3) = -1, &
657                     pt_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
658                     q_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
659                     sa_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
660                     section(100,3), section_xy(100) = -9999, &
661                     section_xz(100) = -9999, section_yz(100) = -9999, &
662                     ug_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
663                     vg_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
664                     subs_vertical_gradient_level_i(10) = -9999
[1]665
[807]666
[1320]667    INTEGER(iwp), DIMENSION(0:1) :: ntdim_2d_xy, ntdim_2d_xz, ntdim_2d_yz, ntdim_3d
[1308]668
[1320]669    INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  grid_level_count
[1]670
[1320]671    INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  mask_i, mask_j, mask_k
672    INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  &
673                    mask_i_global, mask_j_global, mask_k_global
[410]674
[1327]675    LOGICAL ::  bc_lr_cyc =.TRUE., bc_lr_dirrad = .FALSE., &
[707]676                bc_lr_raddir = .FALSE., bc_ns_cyc = .TRUE., &
[1159]677                bc_ns_dirrad = .FALSE., bc_ns_raddir = .FALSE.,&
[1361]678                call_microphysics_at_all_substeps = .FALSE., &
[1]679                call_psolver_at_all_substeps = .TRUE., &
680                cloud_droplets = .FALSE., cloud_physics = .FALSE., &
[1496]681                cloud_top_radiation = .FALSE., &
[1]682                conserve_volume_flow = .FALSE., constant_diffusion = .FALSE., &
[1691]683                constant_flux_layer = .TRUE., &
[19]684                constant_heatflux = .TRUE., constant_top_heatflux = .TRUE., &
[103]685                constant_top_momentumflux = .FALSE., &
[95]686                constant_top_salinityflux = .TRUE., &
[1115]687                constant_waterflux = .TRUE., create_disturbances = .TRUE., &
[667]688                data_output_2d_on_each_pe = .TRUE., & 
[849]689                dissipation_control = .FALSE., disturbance_created = .FALSE., &
690                do2d_at_begin = .FALSE., do3d_at_begin = .FALSE., &
[1327]691                do_sum = .FALSE., &
[1053]692                dp_external = .FALSE., dp_smooth = .FALSE., &
[1831]693                dt_fixed = .FALSE., &
[849]694                dt_3d_reached, dt_3d_reached_l, exchange_mg = .FALSE., &
695                first_call_lpm = .TRUE., &
[493]696                force_print_header = .FALSE., galilei_transformation = .FALSE.,&
[108]697                humidity = .FALSE., humidity_remote = .FALSE., &
698                inflow_l = .FALSE., inflow_n = .FALSE., &
[411]699                inflow_r = .FALSE., inflow_s = .FALSE., &
[1327]700                large_scale_forcing = .FALSE., &
[1241]701                large_scale_subsidence = .FALSE., lsf_surf = .TRUE., &
702                lsf_vert = .TRUE., lptnudge = .FALSE., lqnudge = .FALSE., &
703                lunudge = .FALSE., lvnudge = .FALSE., lwnudge = .FALSE., &
[1822]704                masking_method = .FALSE., &
705                microphysics_sat_adjust = .FALSE., &
706                microphysics_kessler = .FALSE., &
707                microphysics_seifert = .FALSE., &
708                mg_switch_to_pe0 = .FALSE., &
[1957]709                monotonic_adjustment = .FALSE., virtual_flight = .FALSE.
[1764]710    LOGICAL ::  nest_bound_l = .FALSE. !< nested boundary on left side
711    LOGICAL ::  nest_bound_n = .FALSE. !< nested boundary on north side
712    LOGICAL ::  nest_bound_r = .FALSE. !< nested boundary on right side
713    LOGICAL ::  nest_bound_s = .FALSE. !< nested boundary on south side
714    LOGICAL ::  nest_domain  = .FALSE. !< domain is nested into a parent domain
715    LOGICAL ::  neutral = .FALSE., nudging = .FALSE., &
[1241]716                ocean = .FALSE., on_device = .FALSE., &
[1]717                outflow_l = .FALSE., outflow_n = .FALSE., outflow_r = .FALSE., &
718                outflow_s = .FALSE., passive_scalar = .FALSE., &
[964]719                precipitation = .FALSE., &
[1560]720                random_heatflux = .FALSE., recycling_yshift = .FALSE.,&
[785]721                run_control_header = .FALSE., run_coupled = .TRUE., &
722                scalar_rayleigh_damping = .TRUE., sloping_surface = .FALSE., &
[759]723                stop_dt = .FALSE., synchronous_exchange = .FALSE., &
[1216]724                terminate_run = .FALSE., transpose_compute_overlap = .FALSE., &
[1831]725                turbulent_inflow = .FALSE., &
[1216]726                use_cmax = .TRUE., use_initial_profile_as_reference = .FALSE., &
[1179]727                use_prescribed_profile_data = .FALSE., &
728                use_single_reference_value = .FALSE., &
[1365]729                use_subsidence_tendencies = .FALSE., &
[151]730                use_surface_fluxes = .FALSE., use_top_fluxes = .FALSE., &
731                use_ug_for_galilei_tr = .TRUE., use_upstream_for_tke = .FALSE.,&
[767]732                wall_adjustment = .TRUE., ws_scheme_sca = .FALSE., &
[667]733                ws_scheme_mom = .FALSE.
[1]734
735    LOGICAL ::  data_output_xy(0:1) = .FALSE., data_output_xz(0:1) = .FALSE., &
736                data_output_yz(0:1) = .FALSE.
737
[1327]738    REAL(wp) ::  advected_distance_x = 0.0_wp, advected_distance_y = 0.0_wp, &
739                 alpha_surface = 0.0_wp, atmos_ocean_sign = 1.0_wp, &
740                 averaging_interval = 0.0_wp, averaging_interval_pr = 9999999.9_wp, &
[1833]741                 bc_pt_t_val, bc_q_t_val, bottom_salinityflux = 0.0_wp, &
[1327]742                 building_height = 50.0_wp, building_length_x = 50.0_wp, &
743                 building_length_y = 50.0_wp, building_wall_left = 9999999.9_wp, &
744                 building_wall_south = 9999999.9_wp, canyon_height = 50.0_wp, &
745                 canyon_width_x = 9999999.9_wp, canyon_width_y = 9999999.9_wp, &
746                 canyon_wall_left = 9999999.9_wp, canyon_wall_south = 9999999.9_wp, &
[1484]747                 cfl_factor = -1.0_wp, cos_alpha_surface, &
[1327]748                 coupling_start_time = 0.0_wp, disturbance_amplitude = 0.25_wp, &
749                 disturbance_energy_limit = 0.01_wp, &
750                 disturbance_level_b = -9999999.9_wp, &
751                 disturbance_level_t = -9999999.9_wp, &
[1484]752                 dp_level_b = 0.0_wp, &
[1327]753                 dt = -1.0_wp, dt_averaging_input = 0.0_wp, &
754                 dt_averaging_input_pr = 9999999.9_wp, dt_coupling = 9999999.9_wp, &
755                 dt_data_output = 9999999.9_wp, &
756                 dt_data_output_av = 9999999.9_wp, dt_disturb = 9999999.9_wp, &
757                 dt_dopr = 9999999.9_wp, dt_dopr_listing = 9999999.9_wp, &
[1833]758                 dt_dopts = 9999999.9_wp, dt_dots = 9999999.9_wp, &
[1327]759                 dt_do2d_xy = 9999999.9_wp, dt_do2d_xz = 9999999.9_wp, &
760                 dt_do2d_yz = 9999999.9_wp, dt_do3d = 9999999.9_wp, dt_dvrp = 9999999.9_wp, &
[1849]761                 dt_max = 20.0_wp, &
[1496]762                 dt_restart = 9999999.9_wp, &
[1918]763                 dt_run_control = 60.0_wp, dt_3d = 1.0_wp, dz = -1.0_wp, &
[1327]764                 dz_max = 9999999.9_wp, dz_stretch_factor = 1.08_wp, &
765                 dz_stretch_level = 100000.0_wp, e_init = 0.0_wp, e_min = 0.0_wp, &
766                 end_time = 0.0_wp, &
767                 f = 0.0_wp, fs = 0.0_wp, g = 9.81_wp, inflow_damping_height = 9999999.9_wp, &
768                 inflow_damping_width = 9999999.9_wp, kappa = 0.4_wp, km_constant = -1.0_wp,&
769                 mask_scale_x = 1.0_wp, mask_scale_y = 1.0_wp, mask_scale_z = 1.0_wp, &
770                 maximum_cpu_time_allowed = 0.0_wp,  &
771                 molecular_viscosity = 1.461E-5_wp, &
772                 old_dt = 1.0E-10_wp, omega = 7.29212E-5_wp, omega_sor = 1.8_wp, &
773                 particle_maximum_age = 9999999.9_wp, &
774                 phi = 55.0_wp, prandtl_number = 1.0_wp, &
775                 precipitation_amount_interval = 9999999.9_wp, prho_reference, &
776                 pt_damping_factor = 0.0_wp, pt_damping_width = 0.0_wp, &
777                 pt_reference = 9999999.9_wp, pt_slope_offset = 0.0_wp, &
778                 pt_surface = 300.0_wp, pt_surface_initial_change = 0.0_wp, &
779                 q_surface = 0.0_wp, q_surface_initial_change = 0.0_wp, &
780                 rayleigh_damping_factor = -1.0_wp, rayleigh_damping_height = -1.0_wp, &
781                 recycling_width = 9999999.9_wp, residual_limit = 1.0E-4_wp, &
782                 restart_time = 9999999.9_wp, rho_reference, rho_surface, &
[1691]783                 roughness_length = 0.1_wp, &
[1484]784                 sa_surface = 35.0_wp, &
[1327]785                 simulated_time = 0.0_wp, simulated_time_at_begin, sin_alpha_surface, &
786                 skip_time_data_output = 0.0_wp, skip_time_data_output_av = 9999999.9_wp,&
[1833]787                 skip_time_dopr = 9999999.9_wp, &
[1327]788                 skip_time_do2d_xy = 9999999.9_wp, skip_time_do2d_xz = 9999999.9_wp, &
789                 skip_time_do2d_yz = 9999999.9_wp, skip_time_do3d = 9999999.9_wp, &
790                 surface_heatflux = 9999999.9_wp, surface_pressure = 1013.25_wp, &
791                 surface_scalarflux = 9999999.9_wp, surface_waterflux = 9999999.9_wp, &
792                 s_surface = 0.0_wp, s_surface_initial_change = 0.0_wp, &
793                 termination_time_needed = -1.0_wp, time_coupling = 0.0_wp, &
794                 time_disturb = 0.0_wp, time_dopr = 0.0_wp, time_dopr_av = 0.0_wp, &
795                 time_dopr_listing = 0.0_wp, time_dopts = 0.0_wp, time_dosp = 0.0_wp, &
796                 time_dosp_av = 0.0_wp, time_dots = 0.0_wp, time_do2d_xy = 0.0_wp, &
797                 time_do2d_xz = 0.0_wp, time_do2d_yz = 0.0_wp, time_do3d = 0.0_wp, &
798                 time_do_av = 0.0_wp, time_do_sla = 0.0_wp, time_dvrp = 0.0_wp, &
799                 time_restart = 9999999.9_wp, time_run_control = 0.0_wp,&
800                 time_since_reference_point, top_heatflux = 9999999.9_wp, &
801                 top_momentumflux_u = 9999999.9_wp, &
802                 top_momentumflux_v = 9999999.9_wp, top_salinityflux = 9999999.9_wp, &
803                 ug_surface = 0.0_wp, u_bulk = 0.0_wp, u_gtrans = 0.0_wp, &
804                 vg_surface = 0.0_wp, vpt_reference = 9999999.9_wp, &
805                 v_bulk = 0.0_wp, v_gtrans = 0.0_wp, wall_adjustment_factor = 1.8_wp, &
[1691]806                 zeta_max = 20.0_wp,    & !< Maximum value of zeta = z/L
807                 zeta_min = -9990.0_wp, & !< Minimum value of zeta = z/L
[1327]808                 z_max_do2d = -1.0_wp, z0h_factor = 1.0_wp
[1]809
[1327]810    REAL(wp) ::  do2d_xy_last_time(0:1) = -1.0_wp, do2d_xz_last_time(0:1) = -1.0_wp, &
811                 do2d_yz_last_time(0:1) = -1.0_wp, dpdxy(1:2) = 0.0_wp, &
[1484]812                 dt_domask(max_masks) = 9999999.9_wp, &
[1320]813                 mask_scale(3), &
[1327]814                 pt_vertical_gradient(10) = 0.0_wp, &
815                 pt_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9_wp, &
816                 q_vertical_gradient(10) = 0.0_wp, &
817                 q_vertical_gradient_level(10) = -1.0_wp, &
818                 s_vertical_gradient(10) = 0.0_wp, &
819                 s_vertical_gradient_level(10) = -1.0_wp, &
820                 sa_vertical_gradient(10) = 0.0_wp, &
821                 sa_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9_wp, &
822                 skip_time_domask(max_masks) = 9999999.9_wp, threshold(20) = 0.0_wp, &
823                 time_domask(max_masks) = 0.0_wp, &
824                 tsc(10) = (/ 1.0_wp, 1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp /), &
825                 u_profile(100) = 9999999.9_wp, uv_heights(100) = 9999999.9_wp, &
826                 v_profile(100) = 9999999.9_wp, &
827                 ug_vertical_gradient(10) = 0.0_wp, &
828                 ug_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9_wp, &
829                 vg_vertical_gradient(10) = 0.0_wp, &
830                 vg_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9_wp, &
[1762]831                 volume_flow(1:3) = 0.0_wp, volume_flow_area(1:3) = 0.0_wp, &
832                 volume_flow_initial(1:3) = 0.0_wp, wall_heatflux(0:4) = 0.0_wp, &
[1327]833                 wall_humidityflux(0:4) = 0.0_wp, wall_nrflux(0:4) = 0.0_wp, &
834                 wall_qflux(0:4) = 0.0_wp, wall_qrflux(0:4) = 0.0_wp, &
835                 wall_salinityflux(0:4) = 0.0_wp, wall_scalarflux(0:4) = 0.0_wp, &
836                 subs_vertical_gradient(10) = 0.0_wp, &
837                 subs_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9_wp
[1]838
[1320]839    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  dp_smooth_factor
[1]840
[1320]841    REAL(wp), DIMENSION(max_masks,mask_xyz_dimension) :: &
[1327]842            mask_x = -1.0_wp, mask_y = -1.0_wp, mask_z = -1.0_wp
[1320]843    REAL(wp), DIMENSION(max_masks,3) ::                  &
[1327]844            mask_x_loop = -1.0_wp, mask_y_loop = -1.0_wp, mask_z_loop = -1.0_wp
[553]845   
[410]846!
847!--    internal mask arrays ("mask,dimension,selection")
[1320]848       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  mask, mask_loop
[240]849
[1]850    SAVE
851
852 END MODULE control_parameters
853
854
855!------------------------------------------------------------------------------!
856! Description:
857! ------------
[1682]858!> Definition of variables used with dvrp-software.
[1]859!------------------------------------------------------------------------------!
[1682]860 MODULE dvrp_variables
[1]861
[1320]862     USE kinds
863
[264]864    CHARACTER (LEN=10) ::  dvrp_output = 'rtsp', particle_color = 'none', &
865                           particle_dvrpsize = 'none'
[1]866
867    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(10) ::  mode_dvrp = &
868                                     (/ ( '                    ', i9 = 1,10 ) /)
869
870    CHARACTER (LEN=80) ::  dvrp_directory = 'default',                    &
871                           dvrp_file      = 'default',                    &
872                           dvrp_host      = 'origin.rvs.uni-hannover.de', &
873                           dvrp_password  = '********',                   &
874                           dvrp_username  = ' '
875
[1320]876    INTEGER(iwp) ::  cluster_size = 1, dvrp_colortable_entries = 4,                 &
877                     dvrp_colortable_entries_prt = 22, islice_dvrp,                 &
878                     nx_dvrp, nxl_dvrp, nxr_dvrp, ny_dvrp, nyn_dvrp, nys_dvrp,      &
879                     nz_dvrp, pathlines_fadeintime = 5, pathlines_fadeouttime = 5,  &
880                     pathlines_linecount = 1000, pathlines_maxhistory = 40,         &
881                     pathlines_wavecount = 10, pathlines_wavetime = 50,             &
882                     vc_gradient_normals = 0, vc_mode = 0, vc_size_x = 2,           &
883                     vc_size_y = 2, vc_size_z = 2
[1]884
[1320]885    INTEGER(iwp), DIMENSION(10) ::  slicer_position_dvrp
[1]886
[242]887    LOGICAL ::  cyclic_dvrp = .FALSE., dvrp_overlap, dvrp_total_overlap, &
[260]888                local_dvrserver_running, lock_steering_update = .FALSE., &
[1]889                use_seperate_pe_for_dvrp_output = .FALSE.
890
[1327]891    REAL(wp)    ::  clip_dvrp_l = 9999999.9_wp, clip_dvrp_n = 9999999.9_wp, &
892                    clip_dvrp_r = 9999999.9_wp, clip_dvrp_s = 9999999.9_wp, &
893                    superelevation = 1.0_wp, superelevation_x = 1.0_wp,     &
894                    superelevation_y = 1.0_wp, vc_alpha = 38.0_wp
[1]895
[1327]896    REAL(wp), DIMENSION(2) ::  color_interval = (/ 0.0_wp, 1.0_wp /), &
897                               dvrpsize_interval = (/ 0.0_wp, 1.0_wp /)
[264]898
[1327]899    REAL(wp), DIMENSION(3) ::  groundplate_color = (/ 0.0_wp, 0.6_wp, 0.0_wp /), &
900                               topography_color = (/ 0.8_wp, 0.7_wp, 0.6_wp /)
[284]901
[1320]902    REAL(wp), DIMENSION(2,10)     ::  slicer_range_limits_dvrp
[1]903
[1320]904    REAL(wp), DIMENSION(3,10)     ::  isosurface_color
[284]905
[1320]906    REAL(sp), DIMENSION(2,100) ::  interval_values_dvrp,                       &
907                                   interval_values_dvrp_prt, interval_h_dvrp,  &
[1327]908                                   interval_h_dvrp_prt, interval_l_dvrp = 0.5_sp, &
909                                   interval_l_dvrp_prt = 0.5_sp, interval_s_dvrp = 1.0_sp, &
910                                   interval_s_dvrp_prt = 1.0_sp, interval_a_dvrp = 0.0_sp, &
911                                   interval_a_dvrp_prt = 0.0_sp
[1]912
[1327]913    DATA  slicer_range_limits_dvrp / -1.0_wp, 1.0_wp, -1.0_wp, 1.0_wp, -1.0_wp, 1.0_wp, &
914                                     -1.0_wp, 1.0_wp, -1.0_wp, 1.0_wp, -1.0_wp, 1.0_wp, &
915                                     -1.0_wp, 1.0_wp, -1.0_wp, 1.0_wp, -1.0_wp, 1.0_wp, &
916                                     -1.0_wp, 1.0_wp /
[1]917
[1327]918    DATA  isosurface_color / 0.9_wp, 0.9_wp, 0.9_wp,  0.8_wp, 0.1_wp, 0.1_wp,  0.1_wp, 0.1_wp, 0.8_wp, &
919                             0.1_wp, 0.8_wp, 0.1_wp,  0.6_wp, 0.1_wp, 0.1_wp,  0.1_wp, 0.1_wp, 0.6_wp, &
920                             0.1_wp, 0.6_wp, 0.1_wp,  0.4_wp, 0.1_wp, 0.1_wp,  0.1_wp, 0.1_wp, 0.4_wp, &
921                             0.1_wp, 0.4_wp, 0.1_wp /
[284]922
[1327]923    DATA  interval_h_dvrp / 270.0_wp, 225.0_wp, 225.0_wp, 180.0_wp, 70.0_wp, 25.0_wp, &
924                            25.0_wp, -25.0_wp, 192 * 0.0_wp /
[271]925
[1327]926    DATA  interval_h_dvrp_prt / 270.0_wp, 225.0_wp, 225.0_wp, 180.0_wp, 70.0_wp, 25.0_wp, &
927                                25.0_wp, -25.0_wp, 192 * 0.0_wp /
[1]928
[1320]929    REAL(sp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  xcoor_dvrp, ycoor_dvrp, zcoor_dvrp
[1]930
931    TYPE steering
[1092]932       CHARACTER (LEN=24) ::  name
[1320]933       REAL(sp)           ::  min, max
934       INTEGER(iwp)       ::  imin, imax
[1]935    END TYPE steering
936
937    TYPE(steering), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  steering_dvrp
938
939    SAVE
940
941 END MODULE dvrp_variables
942
943
944!------------------------------------------------------------------------------!
945! Description:
946! ------------
[1682]947!> Definition of grid spacings.
[1]948!------------------------------------------------------------------------------!
[1682]949 MODULE grid_variables
[1]950
[1320]951    USE kinds
[1]952
[1353]953    REAL(wp) ::  ddx, ddx2, dx = 1.0_wp, dx2, ddy, ddy2, dy = 1.0_wp, dy2
[1]954
[1320]955    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  ddx2_mg, ddy2_mg
[1]956
[1320]957    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  fwxm, fwxp, fwym, fwyp, fxm, fxp,   &
958                                              fym, fyp, wall_e_x, wall_e_y,       &
959                                              wall_u, wall_v, wall_w_x, wall_w_y, &
960                                              zu_s_inner, zw_w_inner
961
[1]962    SAVE
963
964 END MODULE grid_variables
965
966
967!------------------------------------------------------------------------------!
968! Description:
969! ------------
[1682]970!> Definition of array bounds, number of gridpoints, and wall flag arrays.
[1]971!------------------------------------------------------------------------------!
[1682]972 MODULE indices
[1]973
[1320]974    USE kinds
[1]975
[1365]976    INTEGER(iwp) ::  i_left, i_right, j_north, j_south, nbgp = 3, ngp_sums,         &
977                     ngp_sums_ls, nnx, nx = 0, nx_a, nx_o, nxl, nxlg, nxlu, nxr,    &
978                     nxrg, nx_on_file, nny, ny = 0, ny_a, ny_o, nyn, nyng, nys,     &
979                     nysg, nysv, ny_on_file, nnz, nz = 0, nzb, nzb_diff, nzb_max,   &
980                     nzt, nzt_diff
[667]981
[1320]982
983    INTEGER(idp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::      &
[485]984                ngp_3d, ngp_3d_inner   ! need to have 64 bit for grids > 2E9
985
[1320]986    INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::                                  &
987                   ngp_2dh, nxl_mg, nxr_mg, nyn_mg, nys_mg, nzt_mg
[1]988
[667]989
[1320]990    INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE :: ngp_2dh_outer, ngp_2dh_s_inner,  &
991                   mg_loc_ind, nzb_diff_s_inner, nzb_diff_s_outer, nzb_diff_u,    &
992                   nzb_diff_v, nzb_inner, nzb_outer, nzb_s_inner, nzb_s_outer,    &
993                   nzb_u_inner, nzb_u_outer, nzb_v_inner, nzb_v_outer,            &
[1845]994                   nzb_w_inner, nzb_w_outer
[1]995
[1320]996    INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:,:), POINTER ::  flags
[114]997
[1320]998    INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  wall_flags_0, wall_flags_00
[114]999
[1320]1000    INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE,  TARGET ::                       &
1001                   wall_flags_1, wall_flags_2, wall_flags_3, wall_flags_4,        &
1002                   wall_flags_5, wall_flags_6, wall_flags_7, wall_flags_8,        &
1003                   wall_flags_9, wall_flags_10
[861]1004
[1320]1005    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  rflags_s_inner, rflags_invers
[861]1006
[1]1007    SAVE
1008
1009 END MODULE indices
1010
1011
1012!------------------------------------------------------------------------------!
1013! Description:
1014! ------------
[1682]1015!> Interfaces for special subroutines which use optional parameters.
[1]1016!------------------------------------------------------------------------------!
[1682]1017 MODULE interfaces
[1]1018
1019    INTERFACE
1020
[1682]1021!------------------------------------------------------------------------------!
1022! Description:
1023! ------------
1024!> @todo Missing subroutine description.
1025!------------------------------------------------------------------------------!
[866]1026       SUBROUTINE global_min_max ( i1, i2, j1, j2, k1, k2, feld, mode, offset, &
1027                                   wert, wert_ijk, wert1, wert1_ijk )
[1]1028
[1320]1029          USE kinds
1030
1031          CHARACTER (LEN=*), INTENT(IN)      ::  mode
1032          INTEGER(iwp), INTENT(IN)           ::  i1, i2, j1, j2, k1, k2
1033          INTEGER(iwp)                       ::  wert_ijk(3)
1034          INTEGER(iwp), OPTIONAL             ::  wert1_ijk(3)
1035          REAL(wp)                           ::  offset, wert
1036          REAL(wp), OPTIONAL                 ::  wert1
1037          REAL(wp), INTENT(IN)               ::  feld(i1:i2,j1:j2,k1:k2)
1038
[1]1039       END SUBROUTINE global_min_max
1040
1041    END INTERFACE
1042
1043    SAVE
1044
1045 END MODULE interfaces
1046
1047
1048!------------------------------------------------------------------------------!
1049! Description:
1050! ------------
[1682]1051!> Interfaces for subroutines with pointer arguments called in
1052!> prognostic_equations.
[1]1053!------------------------------------------------------------------------------!
[1682]1054 MODULE pointer_interfaces
[1]1055
1056    INTERFACE
1057
[1682]1058!------------------------------------------------------------------------------!
1059! Description:
1060! ------------
1061!> @todo Missing subroutine description.
1062!------------------------------------------------------------------------------!
[1]1063       SUBROUTINE advec_s_bc( sk, sk_char )
1064
[1320]1065          USE kinds
1066
[1]1067          CHARACTER (LEN=*), INTENT(IN)   ::  sk_char
[1010]1068#if defined( __nopointer )
[1320]1069          REAL(wp), DIMENSION(:,:,:) ::  sk
[1010]1070#else
[1320]1071          REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), POINTER ::  sk
[1010]1072#endif
[1]1073       END SUBROUTINE advec_s_bc
1074
1075    END INTERFACE
1076
1077
1078    SAVE
1079
1080 END MODULE pointer_interfaces
1081
1082
1083!------------------------------------------------------------------------------!
1084! Description:
1085! ------------
[1682]1086!> Definition of variables for the 1D-model.
[1]1087!------------------------------------------------------------------------------!
[1682]1088 MODULE model_1d
[1]1089
[1320]1090    USE kinds
[1]1091
[1320]1092    INTEGER(iwp) ::  current_timestep_number_1d = 0, damp_level_ind_1d
1093
[1]1094    LOGICAL ::  run_control_header_1d = .FALSE., stop_dt_1d = .FALSE. 
1095
[1327]1096    REAL(wp) ::     damp_level_1d = -1.0_wp, dt_1d = 60.0_wp, dt_max_1d = 300.0_wp, &
1097                    dt_pr_1d = 9999999.9_wp, dt_run_control_1d = 60.0_wp, &
1098                    end_time_1d = 864000.0_wp, old_dt_1d = 1.0E-10_wp, &
1099                    qs1d, simulated_time_1d = 0.0_wp, time_pr_1d = 0.0_wp, &
1100                    time_run_control_1d = 0.0_wp, ts1d, us1d, usws1d, &
[1320]1101                    vsws1d, z01d, z0h1d
[1]1102
1103
[1320]1104    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  e1d, e1d_p, kh1d, km1d, l_black, l1d,  &
1105                                            rif1d, te_e, te_em, te_u, te_um, te_v, &
1106                                            te_vm, u1d, u1d_p, v1d, v1d_p
[1]1107
1108    SAVE
1109
1110 END MODULE model_1d
1111
1112
1113
1114
1115!------------------------------------------------------------------------------!
1116! Description:
1117! ------------
[1682]1118!> Definition of variables which define processor topology and the exchange of
1119!> ghost point layers. This modules must be placed in all routines which contain
1120!> MPI-calls.
[1]1121!------------------------------------------------------------------------------!
[1682]1122 MODULE pegrid
[1]1123
[1320]1124    USE kinds
1125
[1804]1126#if defined( __parallel )
[1808]1127#if defined( __mpifh )
1128    INCLUDE "mpif.h"
1129#else
[1]1130    USE MPI
1131#endif
1132#endif
[1128]1133    CHARACTER(LEN=2) ::  send_receive = 'al'
[1468]1134    CHARACTER(LEN=7) ::  myid_char = ''
[1320]1135    INTEGER(iwp)          ::  acc_rank, comm1dx, comm1dy, comm2d, comm_inter,       &
1136                              comm_palm, id_inflow = 0, id_recycling = 0, ierr,     &
1137                              myid = 0, myidx = 0, myidy = 0, ndim = 2, ngp_a,      &
1138                              ngp_o, ngp_xy, ngp_y, npex = -1, npey = -1,           &
1139                              numprocs = 1, numprocs_previous_run = -1,             &
1140                              num_acc_per_node = 0, pleft, pnorth, pright, psouth,  &
1141                              req_count = 0, sendrecvcount_xy, sendrecvcount_yz,    &
1142                              sendrecvcount_zx, sendrecvcount_zyd,                  &
1143                              sendrecvcount_yxd, target_id, tasks_per_node = -9999, &
1144                              threads_per_task = 1, type_x, type_x_int, type_xy,    &
1145                              type_y, type_y_int
[1]1146
[1320]1147    INTEGER(iwp)          ::  pdims(2) = 1, req(100)
[1106]1148
[1320]1149    INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  hor_index_bounds, &
1150                                                  hor_index_bounds_previous_run
[145]1151
[1128]1152    LOGICAL ::  background_communication =.FALSE., collective_wait = .FALSE., &
1153                sendrecv_in_background = .FALSE.
[805]1154
[1]1155#if defined( __parallel )
[102]1156#if defined( __mpi2 )
1157    CHARACTER (LEN=MPI_MAX_PORT_NAME) ::  port_name
1158#endif
1159
[1320]1160    INTEGER(iwp) ::  ibuf(12), pcoord(2)
1161    INTEGER(iwp) ::  status(MPI_STATUS_SIZE)
1162    INTEGER(iwp), DIMENSION(MPI_STATUS_SIZE,100) ::  wait_stat
[807]1163
[1677]1164    INTEGER(iwp) :: ngp_yz_int, type_xz_int, type_yz_int
[1575]1165    INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  ngp_xz, ngp_yz, type_xz, type_yz
[1]1166
[805]1167    LOGICAL ::  left_border_pe  = .FALSE., north_border_pe = .FALSE., &
1168                reorder = .TRUE., right_border_pe = .FALSE.,          &
1169                south_border_pe = .FALSE.
[707]1170
[1]1171    LOGICAL, DIMENSION(2) ::  cyclic = (/ .TRUE. , .TRUE. /), &
1172                              remain_dims
1173#endif
1174
1175    SAVE
1176
1177 END MODULE pegrid
1178
1179
1180!------------------------------------------------------------------------------!
1181! Description:
1182! ------------
[1682]1183!> Definition of variables which control PROFIL-output.
[1]1184!------------------------------------------------------------------------------!
[1682]1185 MODULE profil_parameter
[1]1186
[1320]1187    USE kinds
[1]1188
[1320]1189    INTEGER(iwp), PARAMETER ::  crmax = 100
1190
[1]1191    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(20) ::  cross_ts_profiles = &
1192                           (/ ' E E*               ', ' dt                 ', &
1193                              ' u* w*              ', ' th*                ', &
1194                              ' umax vmax wmax     ', ' div_old div_new    ', &
1195                              ' z_i_wpt z_i_pt     ', ' w"pt"0 w"pt" wpt   ', &
1196                              ' pt(0) pt(zp)       ', ' splux spluy spluz  ', &
1197                              ' L                  ',                         &
1198                            ( '                    ', i9 = 1, 9 ) /)
1199
1200    CHARACTER (LEN=100), DIMENSION(crmax) ::  cross_profiles = &
1201                           (/ ' u v                           ', &
1202                              ' pt                            ', &
1203                              ' w"pt" w*pt* w*pt*BC wpt wptBC ', &
1204                              ' w"u" w*u* wu w"v" w*v* wv     ', &
1205                              ' km kh                         ', &
1206                              ' l                             ', &
1207                         ( '                               ', i9 = 1, 94 ) /)
1208
[1320]1209    INTEGER(iwp) ::  profile_columns = 2, profile_rows = 3, profile_number = 0
[1]1210
[1320]1211    INTEGER(iwp) ::  cross_ts_numbers(crmax,crmax) = 0, &
1212                     cross_ts_number_count(crmax) = 0, &
1213                     dopr_index(300) = 0, dopr_initial_index(300) = 0, &
1214                     dots_crossindex(100) = 0, dots_index(100) = 0
[1]1215               
1216
[1320]1217    REAL(wp) ::  cross_ts_uymax(20) = &
[1327]1218                             (/ 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp,   &
1219                                999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp,   &
1220                                999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp,   &
1221                                999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp /),&
1222                 cross_ts_uymax_computed(20) = 999.999_wp, &
[1320]1223                 cross_ts_uymin(20) = &
[1327]1224                             (/ 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp,  -5.000_wp, 999.999_wp,   &
1225                                999.999_wp,   0.000_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp,   &
1226                                999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp,   &
1227                                999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp /),&
1228                 cross_ts_uymin_computed(20) = 999.999_wp
[1]1229
1230    SAVE
1231
1232 END MODULE profil_parameter
1233
1234!------------------------------------------------------------------------------!
1235! Description:
1236! ------------
[1682]1237!> Definition of statistical quantities, e.g. global sums.
[1]1238!------------------------------------------------------------------------------!
[1682]1239 MODULE statistics
[1]1240
[1320]1241    USE kinds
1242
[1]1243    CHARACTER (LEN=40) ::  region(0:9)
[1691]1244    INTEGER(iwp) ::  pr_palm = 130, statistic_regions = 0
[1320]1245    INTEGER(iwp) ::  u_max_ijk(3) = -1, v_max_ijk(3) = -1, w_max_ijk(3) = -1
[1]1246    LOGICAL ::  flow_statistics_called = .FALSE.
[1320]1247    REAL(wp) ::     u_max, v_max, w_max
[1738]1248    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE       ::  mean_surface_level_height,      &
1249                                                  sums_divnew_l, sums_divold_l,   &
[1833]1250                                                  weight_substep, weight_pres
[1320]1251    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE     ::  sums, sums_wsts_bc_l, ts_value, &
1252                                                  sums_wsus_ws_l, sums_wsvs_ws_l, &
1253                                                  sums_us2_ws_l, sums_vs2_ws_l,   &
1254                                                  sums_ws2_ws_l,                  &
1255                                                  sums_wsnrs_ws_l,                &
1256                                                  sums_wspts_ws_l,                &
1257                                                  sums_wssas_ws_l,                &
1258                                                  sums_wsqs_ws_l,                 &
[1365]1259                                                  sums_wsqrs_ws_l,                &
1260                                                  sums_ls_l
[1053]1261                                             
[1833]1262    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE   ::  hom_sum, rmask, sums_l,      &
1263                                                  sums_l_l, sums_up_fraction_l
1264
[1320]1265    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  hom
[1]1266
1267    SAVE
1268
1269 END MODULE statistics
1270
1271
[1786]1272
[1]1273!------------------------------------------------------------------------------!
1274! Description:
1275! ------------
[1682]1276!> Definition of indices for transposed arrays.
[1]1277!------------------------------------------------------------------------------!
[1682]1278 MODULE transpose_indices
[1]1279
[1320]1280    USE kinds
1281
[1682]1282    INTEGER(iwp) ::  nxl_y, nxl_yd, nxl_z, nxr_y, nxr_yd, nxr_z, nyn_x, nyn_z, &
[1320]1283                     nys_x, nys_z, nzb_x, nzb_y, nzb_yd, nzt_x, nzt_y, nzt_yd
[1]1284               
1285    SAVE
1286
1287 END MODULE transpose_indices
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.