source: palm/trunk/SOURCE/modules.f90 @ 1053

Last change on this file since 1053 was 1053, checked in by hoffmann, 11 years ago

two-moment cloud physics implemented

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 72.2 KB
Line 
1 MODULE advection
2
3!--------------------------------------------------------------------------------!
4! This file is part of PALM.
5!
6! PALM is free software: you can redistribute it and/or modify it under the terms
7! of the GNU General Public License as published by the Free Software Foundation,
8! either version 3 of the License, or (at your option) any later 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 1997-2012  Leibniz University Hannover
18!--------------------------------------------------------------------------------!
19!
20! Current revisions:
21! -----------------
22! necessary expansions according to the two new prognostic equations (nr, qr)
23! of the two-moment cloud physics scheme:
24! +*_init, flux_l_*, diss_l_*, flux_s_*, diss_s_*, *sws, *swst, tend_*, *, *_p
25! +t*_m, *_1, *_2, *_3, *_av, bc_*_b, bc_*_t, ibc_*_b, ibc_*_t, bc_*_t_val,
26! +*_vertical_gradient, *_surface_initial_change, *_vertical_gradient_level,
27! +*_vertical_gradient_level_ind, *_surface, constant_waterflux_*, 
28! +cloud_scheme, icloud_scheme, surface_waterflux_*, sums_ws*s_ws_l, wall_*flux
29!
30! constants for the two-moment scheme:
31! +a_vent, a_term, b_vent, b_term, c_evap, c_term, cof, eps_sb, k_cc, k_cr, k_rr,
32! +k_br, kappa_rr, kin_vis_air, mu_constant_value, nc, pirho_l, dpirho_l, rho_1,
33! +schmidt, schmidt_p_1d3, stp, x0, xmin, xmax, dt_precipitation, w_precipitation
34!
35! steering parameters for the two_moment scheme:
36! +mu_constant, ventilation_effect
37!
38! Former revisions:
39! -----------------
40! $Id: modules.f90 1053 2012-11-13 17:11:03Z hoffmann $
41!
42! 1036 2012-10-22 13:43:42Z raasch
43! code put under GPL (PALM 3.9)
44!
45! 1031 2012-10-19 14:35:30Z raasch
46! +output_format_netcdf
47!
48! 1015 2012-09-27 09:23:24Z raasch
49! +acc_rank, num_acc_per_node,
50! -adjust_mixing_length
51!
52! 1010 2012-09-20 07:59:54Z raasch
53! pointer free version can be generated with cpp switch __nopointer
54!
55! 1003 2012-09-14 14:35:53Z raasch
56! -grid_matching, nxa, nya, etc., nnx_pe, nny_pe, spl_*
57!
58! 1001 2012-09-13 14:08:46Z raasch
59! -asselin_filter_factor, cut_spline_overshoot, dt_changed, last_dt_change,
60! last_dt_change_1d, long_filter_factor, overshoot_limit_*, ups_limit_*
61! several pointer/target arrays converted to normal ones
62!
63! 996 2012-09-07 10:41:47Z raasch
64! -use_prior_plot1d_parameters
65!
66! 978 2012-08-09 08:28:32Z fricke
67! +c_u_m, c_u_m_l, c_v_m, c_v_m_l, c_w_m, c_w_m_l,
68! +bc_lr_dirneu, bc_lr_neudir, bc_ns_dirneu, bc_ns_neudir
69! -km_damp_x, km_damp_y, km_damp_max, outflow_damping_width
70! +z0h, z0h_av, z0h_factor, z0h1d
71! +ptdf_x, ptdf_y, pt_damping_width, pt_damping_factor
72!
73! 964 2012-07-26 09:14:24Z raasch
74! -cross_linecolors, cross_linestyles, cross_normalized_x, cross_normx_factor,
75! cross_normalized_y, cross_normy_factor, cross_pnc_local,
76! cross_profile_numbers, cross_profile_number_counter, cross_uxmax,
77! cross_uxmax_computed, cross_uxmax_normalized,
78! cross_uxmax_normalized_computed, cross_uxmin, cross_uxmin_computed,
79! cross_uxmin_normalized, cross_uxmin_normalized_computed, cross_uymax,
80! cross_uymin, cross_xtext, dopr_crossindex, dopr_label, linecolors, linestyles,
81! nz_do1d, profil_output, z_max_do1d, z_max_do1d_normalized
82!
83! 951 2012-07-19 14:22:52Z hoffmann
84! changing profile_columns and profile_rows
85!
86! 940 2012-07-09 14:31:00Z raasch
87! +neutral
88!
89! 927 2012-06-06 19:15:04Z raasch
90! +masking_method
91!
92! 880 2012-04-13 06:28:59Z raasch
93! gathered_size, subdomain_size moved to control_parameters
94!
95! 866 2012-03-28 06:44:41Z raasch
96! interface for global_min_max changed
97!
98! 861 2012-03-26 14:18:34Z suehring
99! +wall_flags_0
100! -boundary_flags
101! +nzb_max
102! +adv_sca_1, +adv_mom_1
103!
104! 849 2012-03-15 10:35:09Z raasch
105! +deleted_particles, deleted_tails, tr.._count_sum, tr.._count_recv_sum in
106! particle_attributes,
107! +de_dx, de_dy, de_dz in arrays_3d,
108! first_call_advec_particles renamed first_call_lpm
109!
110! 828 2012-02-21 12:00:36Z raasch
111! +dissipation_classes, radius_classes, use_kernel_tables,
112! particle feature color renamed class
113!
114! 825 2012-02-19 03:03:44Z raasch
115! +bfactor, curvature_solution_effects, eps_ros, molecular_weight_of_water,
116! vanthoff, -b_cond in cloud_parameters,
117! dopts_num increased to 29, particle attributes speed_x|y|z_sgs renamed
118! rvar1|2|3
119! wang_collision_kernel and turbulence_effects_on_collision replaced by
120! collision_kernel, hall_kernel, palm_kernel, wang_kernel
121!
122! 809 2012-01-30 13:32:58Z marongas
123! Bugfix: replaced .AND. and .NOT. with && and ! in the preprocessor directives
124!
125! 807 2012-01-25 11:53:51Z maronga
126! New cpp directive "__check" implemented which is used by check_namelist_files.
127! New parameter check_restart has been defined which is needed by
128! check_namelist_files only.
129!
130! 805 2012-01-17 15:53:28Z franke
131! Bugfix collective_wait must be out of parallel branch for runs in serial mode
132!
133! 801 2012-01-10 17:30:36Z suehring
134! Dimesion of sums_wsus_ws_l, ! sums_wsvs_ws_l, sums_us2_ws_l, sums_vs2_ws_l,
135! sums_ws2_ws_l, sums_wspts_ws_l, sums_wsqs_ws_l, sums_wssas_ws_l increased.
136! for thread-safe summation in advec_ws.
137!
138! 792 2011-12-01 01:23:23Z raasch
139! particle arrays (particles, parrticles_temp) implemented as pointers,
140! +particles_1, particles_2, sort_count
141!
142! 790 2011-11-29 03:11:20Z raasch
143! +turbulence_effects_on_collision, wang_collision_kernel
144!
145! 785 2011-11-28 09:47:19Z raasch
146! +scalar_rayleigh_damping, rdf_sc
147!
148! 778 2011-11-07 14:18:25Z fricke
149! +gathered_size, subdomain_size
150!
151! 771 2011-10-27 10:56:21Z heinze
152! +lpt_av
153!
154! 767 2011-10-14 06:39:12Z raasch
155! +u_profile, v_profile, uv_heights, use_prescribed_profile_data
156!
157! 759 2011-09-15 13:58:31Z raasch
158! +io_blocks, io_group, maximum_parallel_io_streams,
159! synchronous_exchange moved to control_parameters
160!
161! 743 2011-08-18 16:10:16Z suehring
162! Dimension of sums_wsus_ws_l, sums_wsvs_ws_l, sums_us2_ws_l, sums_vs2_ws_l,
163! sums_ws2_ws_l, sums_wspts_ws_l, sums_wssas_ws_l,sums_wsqs_ws_l needed for
164! statistical evaluation of turbulent fluxes in WS-scheme decreased.
165! 736 2011-08-17 14:13:26Z suehring
166! Dimension of fluxes needed for WS-scheme increased.
167!
168! 722 2011-04-11 06:21:09Z raasch
169! Bugfix: default value for south_border_pe changed to .F.
170!
171! 707 2011-03-29 11:39:40Z raasch
172! +bc_lr_dirrad, bc_lr_raddir, bc_ns_dirrad, bc_ns_raddir, left_border_pe,
173! north_border_pe, right_border_pe, south_border_pe
174! p_sub renamed p_loc
175!
176! 683 2011-02-09 14:25:15Z raasch
177! +synchronous_exchange
178!
179! 673 2011-01-18 16:19:48Z suehring
180! +weight_pres to weight the respective contribution of the Runge-Kutta
181! substeps. +p_sub to buffer the intermediate contributions for Multigrid and
182! SOR.
183!
184! 667 2010-12-23 12:06:00Z suehring/gryschka
185! Removed u_nzb_p1_for_vfc and v_nzb_p1_for_vfc
186! For coupling with different resolution in ocean and atmophere:
187! +nx_a, +nx_o, ny_a, +ny_o, ngp_a, ngp_o, +total_2d_o, +total_2d_a,
188! +coupling_topology
189! Buffer arrays for the left sided advective fluxes added in arrays_3d.
190! +flux_s_u, +flux_s_v, +flux_s_w, +diss_s_u, +diss_s_v, +diss_s_w,
191! +flux_s_pt, +diss_s_pt, +flux_s_e, +diss_s_e, +flux_s_q, +diss_s_q,
192! +flux_s_sa, +diss_s_sa
193! 3d arrays for dissipation control added. (only necessary for vector arch.)
194! +var_x, +var_y, +var_z, +gamma_x, +gamma_y, +gamma_z
195! Default of momentum_advec and scalar_advec changed to 'ws-scheme' .
196! +exchange_mg added in control_parameters to steer the data exchange.
197! Parameters +nbgp, +nxlg, +nxrg, +nysg, +nyng added in indices.
198! flag array +boundary_flags added in indices to steer the degradation of order
199! of the advective fluxes when non-cyclic boundaries are used.
200! MPI-datatypes +type_y, +type_y_int and +type_yz for data_exchange added in
201! pegrid.
202! +sums_wsus_ws_l, +sums_wsvs_ws_l, +sums_us2_ws_l, +sums_vs2_ws_l,
203! +sums_ws2_ws_l, +sums_wspts_ws_l, +sums_wssas_ws_l, +sums_wsqs_ws_l
204! and +weight_substep added in statistics to steer the statistical evaluation
205! of turbulent fluxes in the advection routines.
206! LOGICALS +ws_scheme_sca and +ws_scheme_mom added to get a better performance
207! in prognostic_equations.
208! LOGICAL +dissipation_control control added to steer numerical dissipation
209! in ws-scheme.
210! Changed length of string run_description_header
211!
212! 622 2010-12-10 08:08:13Z raasch
213! +collective_wait in pegrid
214!
215! 600 2010-11-24 16:10:51Z raasch
216! default values of surface_scalarflux and surface_waterflux changed
217! to 9999999.9
218!
219! 580 2010-10-05 13:59:11Z heinze
220! Renaming of ws_vertical_gradient to subs_vertical_gradient,
221! ws_vertical_gradient_level to subs_vertical_gradient_level and
222! ws_vertical_gradient_level_ind to subs_vertical_gradient_level_i
223!
224! 564 2010-09-30 13:18:59Z helmke
225! nc_precision and netcdf_precision dimension changed to 11, all default
226! values of mask_xyz_loop changed to -1.0, dimension of openfile changed to
227! 200+2*max_masks, max_masks changed to 50
228!
229! 553 2010-09-01 14:09:06Z weinreis
230! parameters for masked output are replaced by arrays
231!
232! 531 2010-04-21 06:47:21Z heinze
233! character length of dopr_unit enlarged
234!
235! 519 2010-03-19 05:30:02Z raasch
236! -replace_char, replace_by
237!
238! 493 2010-03-01 08:30:24Z raasch
239! +netcdf_data_format, -netcdf_64bit, -netcdf_64bit_3d, -netcdf_format_mask*,
240! -nc_format_mask, -format_parallel_io
241!
242! 485 2010-02-05 10:57:51Z raasch
243! ngp_3d, ngp_3d_inner changed to 64 bit
244!
245! 449 2010-02-02 11:23:59Z raasch
246! -var_ts: replaced by dots_max,
247! initial data assignments to some dvrp arrays changed due to error messages
248! from gfortran compiler
249! +large_scale_subsidence, ws_vertical_gradient, ws_vertical_gradient_level,
250! ws_vertical_gradient_level_ind, w_subs
251!
252! 388 2009-09-23 09:40:33Z raasch
253! +prho, prho_1
254! +bc_lr_cyc, bc_ns_cyc
255! +output_for_t0
256! translation error of actual -> current revisions fixed
257! +q* in dots_label, dots_unit. increased dots_num respectively
258! typographical error in dots_unit fixed
259! +clip_dvrp_*, cluster_size, color_interval, dvrpsize_interval, dvrp_overlap,
260! dvrp_total_overlap, groundplate_color, local_dvrserver_running, n*_dvrp,
261! interval_*_dvrp_prt, isosurface_color, particle_color, particle_dvrpsize,
262! topography color in dvrp_variables,
263! vertical_particle_advection is a 1d-array,
264! +canyon_height, canyon_width_x, canyon_width_y, canyon_wall_left,
265! canyon_wall_south, conserve_volume_flow_mode, coupling_start_time,
266! dp_external, dp_level_b, dp_level_ind_b, dp_smooth, dp_smooth_factor, dpdxy,
267! run_coupled, time_since_reference_point, u_bulk, v_bulk in control_parameters,
268! default value of grid_matching changed to strict
269! +shf_av, qsws_av
270!
271! 217 2008-12-09 18:00:48Z letzel
272! +topography_grid_convention
273! some dvrp-variables changed to single precision, variables for dvrp-mode
274! pathlines added, +target_id, abort_mode, message_string
275!
276! 197 2008-09-16 15:29:03Z raasch
277! allow 100 spectra levels instead of 10 for consistency with
278! define_netcdf_header, +canopy_heat_flux, cthf, lai,
279! +leaf_surface_concentration, scalar_exchange_coefficient, sec, sls
280! +hor_index_bounds, hor_index_bounds_previous_run, id_inflow, id_recycling,
281! inflow_damping_*, mean_inflow_profiles, numprocs_previous_run, nx_on_file,
282! ny_on_file, offset_ocean_*, recycling_plane, recycling_width, turbulent_inflow
283! -myid_char_14
284!
285! 138 2007-11-28 10:03:58Z letzel
286! +drag_coefficient, pch_index, lad_surface, lad_vertical_gradient,
287! lad_vertical_gradient_level, plant_canopy, lad, lad_s, lad_u, lad_v,
288! lad_w, cdc, lad_vertical_gradient_level_ind, canopy_mode
289! +dt_sort_particles, ngp_2dh_s_inner, time_sort_particles, flags,
290! wall_flags_1..10, wall_humidityflux(0:4), wall_qflux(0:4),
291! wall_salinityflux(0:4), wall_scalarflux(0:4)
292!
293! 108 2007-08-24 15:10:38Z letzel
294! +comm_inter, constant_top_momentumflux, coupling_char, coupling_mode,
295! coupling_mode_remote, c_u, c_v, c_w, dt_coupling, e_init, humidity_remote,
296! ngp_xy, nxlu, nysv, port_name, qswst_remote, terminate_coupled,
297! terminate_coupled_remote, time_coupling, top_momentumflux_u|v, type_xy,
298! uswst*, vswst*
299!
300! 97 2007-06-21 08:23:15Z raasch
301! +atmos_ocean_sign, ocean, r, + salinity variables
302! defaults of .._vertical_gradient_levels changed from -1.0 to -9999999.9
303! hydro_press renamed hyp, use_pt_reference renamed use_reference
304!
305! 89 2007-05-25 12:08:31Z raasch
306! +data_output_pr_user, max_pr_user, size of data_output_pr, dopr_index,
307! dopr_initial_index and dopr_unit enlarged,
308! var_hom and var_sum renamed pr_palm
309!
310! 82 2007-04-16 15:40:52Z raasch
311! +return_addres, return_username
312! Cpp-directive lcmuk renamed lc
313!
314! 75 2007-03-22 09:54:05Z raasch
315! +arrays precipitation_amount, precipitation_rate, precipitation_rate_av,
316! rif_wall, z0_av, +arrays u_m_l, u_m_r, etc. for radiation boundary conditions,
317! +loop_optimization, netcdf_64bit_3d, zu_s_inner, zw_w_inner, id_var_zusi_*,
318! id_var_zwwi_*, ts_value, u_nzb_p1_for_vfc, v_nzb_p1_for_vfc, pt_reference,
319! use_pt_reference, precipitation_amount_interval, revision
320! +age_m in particle_type, moisture renamed humidity,
321! -data_output_ts, dots_n, uvmean_outflow, uxrp, vynp,
322! arrays dots_label and dots_unit now dimensioned with dots_max,
323! setting of palm version moved to main program
324!
325! 37 2007-03-01 08:33:54Z raasch
326! +constant_top_heatflux, top_heatflux, use_top_fluxes, +arrays for top fluxes,
327! +nzt_diff, default of bc_pt_t renamed "initial_gradient"
328! Bugfix: p is not a pointer
329!
330! RCS Log replace by Id keyword, revision history cleaned up
331!
332! Revision 1.95  2007/02/11 13:18:30  raasch
333! version 3.1b (last under RCS control)
334!
335! Revision 1.1  1997/07/24 11:21:26  raasch
336! Initial revision
337!
338!
339! Description:
340! ------------
341! Definition of variables for special advection schemes
342!------------------------------------------------------------------------------!
343
344    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE   ::  aex, bex, dex, eex
345
346    SAVE
347
348 END MODULE advection
349
350
351
352
353 MODULE array_kind
354
355!------------------------------------------------------------------------------!
356! Description:
357! ------------
358! Definition of type parameters (used for the definition of single or double
359! precision variables)
360!------------------------------------------------------------------------------!
361
362    INTEGER, PARAMETER ::  dpk = SELECTED_REAL_KIND( 12 ), &
363                           spk = SELECTED_REAL_KIND( 6 )
364
365    SAVE
366
367 END MODULE array_kind
368
369
370
371
372 MODULE arrays_3d
373
374!------------------------------------------------------------------------------!
375! Description:
376! ------------
377! Definition of all arrays defined on the computational grid
378!------------------------------------------------------------------------------!
379
380    USE array_kind
381
382    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::                                         &
383          c_u_m, c_u_m_l, c_v_m, c_v_m_l, c_w_m, c_w_m_l, ddzu, ddzu_pres,     &
384          dd2zu, dzu, ddzw, dzw, hyp, inflow_damping_factor, lad, l_grid,      &
385          nr_init, ptdf_x, ptdf_y, pt_init, q_init, qr_init, rdf, rdf_sc,      &
386          sa_init, ug, u_init, u_nzb_p1_for_vfc, vg, v_init, v_nzb_p1_for_vfc, &
387          w_subs, zu, zw
388
389    REAL, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::                                       &
390          c_u, c_v, c_w, diss_s_e, diss_s_nr, diss_s_pt, diss_s_q, diss_s_qr,  &
391          diss_s_sa, diss_s_u, diss_s_v, diss_s_w, dzu_mg, dzw_mg, flux_s_e,   &
392          flux_s_nr, flux_s_pt, flux_s_q, flux_s_qr, flux_s_sa, flux_s_u,      &
393          flux_s_v, flux_s_w, f1_mg, f2_mg, f3_mg, mean_inflow_profiles, nrs,  &
394          nrsws, nrswst, pt_slope_ref, qs, qsws, qswst, qswst_remote, qrs,     &
395          qrsws, qrswst, rif, saswsb, saswst, shf, total_2d_a, total_2d_o, ts, &
396          tswst, us, usws, uswst, vsws, vswst, z0, z0h
397         
398
399    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::                                     &
400          canopy_heat_flux, cdc, d, de_dx, de_dy, de_dz, diss, diss_l_e,       &
401          diss_l_nr, diss_l_pt, diss_l_q, diss_l_qr, diss_l_sa, diss_l_u,      &
402          diss_l_v, diss_l_w, flux_l_e, flux_l_nr, flux_l_pt, flux_l_q,        &
403          flux_l_qr, flux_l_sa, flux_l_u, flux_l_v, flux_l_w, kh, km, lad_s,   &
404          lad_u, lad_v, lad_w, lai, l_wall, p_loc, sec, sls, tend, tend_pt,    &
405          tend_nr, tend_q, tend_qr, u_m_l, u_m_n, u_m_r, u_m_s, v_m_l, v_m_n,  &
406          v_m_r, v_m_s, w_m_l, w_m_n, w_m_r, w_m_s
407           
408
409#if defined( __nopointer )
410    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE, TARGET ::                             &
411          e, e_p, nr, nr_p, p, prho, pt, pt_p, q, q_p, ql, ql_c, ql_v, ql_vp,  &
412          qr, qr_p, rho, sa, sa_p, te_m, tnr_m, tpt_m, tq_m, tqr_m, tsa_m,     &
413          tu_m, tv_m, tw_m, u, u_p, v, v_p, vpt, w, w_p
414#else
415    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE, TARGET ::                             &
416          e_1, e_2, e_3, p, prho_1, nr_1, nr_2, nr_3, pt_1, pt_2, pt_3, q_1,   &
417          q_2, q_3, ql_v, ql_vp, ql_1, ql_2, qr_1, qr_2, qr_3, rho_1, sa_1,    &
418          sa_2, sa_3, u_1, u_2, u_3, v_1, v_2, v_3, vpt_1, w_1, w_2, w_3
419
420    REAL, DIMENSION(:,:,:), POINTER ::                                         &
421          e, e_p, nr, nr_p, prho, pt, pt_p, q, q_p, ql, ql_c, qr, qr_p, rho,   &
422          sa, sa_p, te_m, tnr_m, tpt_m, tq_m, tqr_m, tsa_m, tu_m, tv_m, tw_m,  &
423          u, u_p, v, v_p, vpt, w, w_p
424#endif
425
426    REAL, DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  rif_wall
427
428    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE :: var_x, var_y, var_z, gamma_x,       &
429                                           gamma_y, gamma_z
430
431    SAVE
432
433 END MODULE arrays_3d
434
435
436
437
438 MODULE averaging
439
440!------------------------------------------------------------------------------!
441! Description:
442! ------------
443! Definition of variables needed for time-averaging of 2d/3d data
444!------------------------------------------------------------------------------!
445
446    REAL, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  lwp_av, precipitation_rate_av,       &
447                                          qsws_av, shf_av,ts_av, us_av, z0_av, &
448                                          z0h_av
449
450    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE, TARGET :: &
451          e_av, lpt_av, nr_av, p_av, pc_av, pr_av, prr_av, pt_av, q_av, ql_av, &
452          ql_c_av, ql_v_av, ql_vp_av, qr_av, qv_av, rho_av, s_av, sa_av, u_av, &
453          v_av, vpt_av, w_av
454 
455 END MODULE averaging
456
457
458
459 MODULE cloud_parameters
460
461!------------------------------------------------------------------------------!
462! Description:
463! ------------
464! Definition of variables and constants for cloud physics
465!------------------------------------------------------------------------------!
466
467    LOGICAL ::  curvature_solution_effects = .FALSE., &
468                ventilation_effect = .FALSE., &
469                mu_constant = .FALSE.
470
471    REAL ::  a_vent = 0.78,      & ! coef. for ventilation effect
472             a_term = 9.65,      & ! coef. for terminal velocity (m s-1)
473             b_vent = 0.308,     & ! coef. for ventilation effect
474             b_term = 9.8,       & ! coef. for terminal velocity (m s-1)
475             bfactor,            &
476             c_evap = 0.7,       & ! constant in evaporation
477             c_term = 600.0,     & ! coef. for terminal velocity (m-1)
478             cof(6) = (/ 76.18009172947146,      & ! coefficients in the
479                         -86.50532032941677,     & ! numerical
480                         24.01409824083091,      & ! calculation of the
481                         -1.231739572450155,     & ! gamma function
482                         0.1208650973866179E-2,  &
483                         -0.5395239384953E-5 /), &
484             cp = 1005.0,        & ! heat capacity of dry air (J kg-1 K-1)
485             diff_coeff_l = 0.23E-4, & ! diffusivity of water vapor (m2 s-1)
486             effective_coll_efficiency, &
487             eps_ros = 1.0E-4,   & ! accuracy of Rosenbrock method
488             eps_sb = 1.0E-20,   & ! threshold in two-moments scheme
489             k_cc = 4.44E09,     & ! const. rain-rain kernel (m3 kg-2 s-1)
490             k_cr = 5.25,        & ! const. cloud-rain kernel (m3 kg-1 s-1)
491             k_rr = 7.12,        & ! const. rain-rain kernel (m3 kg-1 s-1)
492             k_br = 1000.,       & ! const. in breakup parametrization (m-1)
493             kappa_rr = 60.7,    & ! const. in collision kernel (kg-1/3)
494             kin_vis_air = 1.4086E-5, & ! kin. viscosity of air (m2 s-1)
495             l_v = 2.5E+06,      & ! latent heat of vaporization (J kg-1)
496             l_d_cp, l_d_r, l_d_rv, & ! l_v / cp, l_v / r_d, l_v / r_v
497             mass_of_solute = 1.0E-17, & ! soluted NaCl (kg)
498             molecular_weight_of_solute = 0.05844, & ! mol. m. NaCl (kg mol-1)
499             molecular_weight_of_water = 0.01801528, & ! mol. m. H2O (kg mol-1)
500             mu_constant_value = 0.0, & ! shape param. of gamma distribution
501             nc = 70.0E6,        & ! cloud droplet concentration
502             prec_time_const = 0.001, & !coef. in Kessler scheme
503             pirho_l, dpirho_l,  & ! pi * rho_l / 6.0; 6.0 / ( pi * rho_l )
504             rho_l = 1.0E3,      & ! density of water (kg m-3)
505             ql_crit = 0.0005,   & ! coef. in Kessler scheme
506             r_d = 287.0,        & ! sp. gas const. dry air (J kg-1 K-1)
507             r_v = 461.51,       & ! sp. gas const. water vapor (J kg-1 K-1)
508             schmidt = 0.71,     & ! Schmidt number
509             schmidt_p_1d3,      & ! schmidt**( 1.0 / 3.0 )
510             stp = 2.5066282746310005, & ! parameter in gamma function
511             thermal_conductivity_l = 2.43E-2, & ! therm. cond. air (J m-1 s-1 K-1)
512             vanthoff = 2.0,     & ! van't Hoff factor for NaCl
513             x0 = 2.6E-10,       & ! separating drop mass (kg)
514             xrmin = 2.6E-10,    & ! minimum rain drop size (kg)
515             xrmax = 5.0E-6,     & ! maximum rain drop site (kg)
516             dt_precipitation = 100.0, & ! timestep precipitation (s)
517             w_precipitation = 9.65      ! maximum terminal velocity (m s-1)
518
519    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE     ::  dr, hyrho, lambda_r, mu_r, pt_d_t, &
520                                            sed_nr, sed_q, sed_qr, t_d_pt, xr 
521
522    REAL, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  precipitation_amount, &
523                                            precipitation_rate
524!
525!-- 3D array of precipitation rate
526    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  prr
527
528    SAVE
529
530 END MODULE cloud_parameters
531
532
533
534
535 MODULE constants
536
537!------------------------------------------------------------------------------!
538! Description:
539! ------------
540! Definition of general constants
541!------------------------------------------------------------------------------!
542
543    REAL    ::  pi = 3.141592654
544    REAL    ::  adv_mom_1, adv_mom_3, adv_mom_5, adv_sca_1, adv_sca_3, adv_sca_5
545   
546
547    SAVE
548
549 END MODULE constants
550
551
552
553
554 MODULE control_parameters
555
556!------------------------------------------------------------------------------!
557! Description:
558! ------------
559! Definition of parameters for program control
560!------------------------------------------------------------------------------!
561
562    TYPE plot_precision
563       CHARACTER (LEN=6) ::  variable
564       INTEGER           ::  precision
565    END TYPE plot_precision
566
567    TYPE(plot_precision), DIMENSION(100) ::  plot_3d_precision =               &
568                        (/ plot_precision( 'u', 2 ), plot_precision( 'v', 2 ), &
569                           plot_precision( 'w', 2 ), plot_precision( 'p', 5 ), &
570                           plot_precision( 'pt', 2 ),                          &
571                           ( plot_precision( ' ', 1 ), i9 = 1,95 ) /)
572
573    TYPE file_status
574       LOGICAL ::  opened, opened_before
575    END TYPE file_status
576   
577    INTEGER, PARAMETER :: mask_xyz_dimension = 100, max_masks = 50
578
579    TYPE(file_status), DIMENSION(200+2*max_masks) ::                &
580                             openfile = file_status(.FALSE.,.FALSE.)
581
582    CHARACTER (LEN=1)    ::  cycle_mg = 'w', timestep_reason = ' '
583    CHARACTER (LEN=2)    ::  coupling_char = ''
584    CHARACTER (LEN=5)    ::  write_binary = 'false'
585    CHARACTER (LEN=8)    ::  run_date, run_time
586    CHARACTER (LEN=9)    ::  simulated_time_chr
587    CHARACTER (LEN=11)   ::  topography_grid_convention = ' '
588    CHARACTER (LEN=12)   ::  version = ' ', revision = ' '
589    CHARACTER (LEN=16)   ::  conserve_volume_flow_mode = 'default', &
590                             loop_optimization = 'default', &
591                             momentum_advec = 'ws-scheme', &
592                             psolver = 'poisfft', &
593                             scalar_advec = 'ws-scheme'
594    CHARACTER (LEN=20)   ::  bc_e_b = 'neumann', bc_lr = 'cyclic', &
595                             bc_nr_b = 'dirichlet', bc_nr_t = 'neumann', &
596                             bc_ns = 'cyclic', bc_p_b = 'neumann', &
597                             bc_p_t = 'dirichlet', bc_pt_b = 'dirichlet', &
598                             bc_pt_t = 'initial_gradient', &
599                             bc_q_b = 'dirichlet', bc_q_t = 'neumann', &
600                             bc_qr_b = 'dirichlet', bc_qr_t = 'neumann',&
601                             bc_s_b = 'dirichlet', bc_s_t = 'neumann', &
602                             bc_sa_t = 'neumann', &
603                             bc_uv_b = 'dirichlet', bc_uv_t = 'dirichlet', &
604                             canopy_mode = 'block', &
605                             cloud_scheme = 'seifert_beheng', &
606                             coupling_mode = 'uncoupled', &
607                             coupling_mode_remote = 'uncoupled', &
608                             dissipation_1d = 'as_in_3d_model', &
609                             fft_method = 'system-specific', &
610                             mixing_length_1d = 'as_in_3d_model', &
611                             random_generator = 'numerical-recipes', &
612                             return_addres, return_username, &
613                             timestep_scheme = 'runge-kutta-3'                             
614    CHARACTER (LEN=40)   ::  avs_data_file, output_format_netcdf, &
615                             topography = 'flat'
616    CHARACTER (LEN=64)   ::  host = ' '
617    CHARACTER (LEN=80)   ::  log_message, run_identifier
618    CHARACTER (LEN=100)  ::  initializing_actions = ' ' 
619    CHARACTER (LEN=110)  ::  run_description_header
620    CHARACTER (LEN=1000) ::  message_string = ' '
621
622    CHARACTER (LEN=7),  DIMENSION(100) ::  do3d_comp_prec = ' '
623    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(10)  ::  data_output_format = ' '
624    CHARACTER (LEN=11), DIMENSION(100) ::  data_output = ' ',    &
625                                           data_output_user = ' ', doav = ' '
626    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(max_masks,100) ::  &
627         data_output_masks = ' ', data_output_masks_user = ' '
628
629    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(300) ::  data_output_pr = ' '
630    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(200) ::  data_output_pr_user = ' '
631    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(11)  ::  netcdf_precision = ' '
632
633    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(max_masks,0:1,100) ::  domask = ' '
634    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(0:1,100) ::  do2d = ' ', do3d = ' '
635
636    INTEGER ::  abort_mode = 1, average_count_pr = 0, average_count_sp = 0, &
637                average_count_3d = 0, current_timestep_number = 0, &
638                coupling_topology = 0, &
639                dist_range = 0, disturbance_level_ind_b, &
640                disturbance_level_ind_t, doav_n = 0, dopr_n = 0, &
641                dopr_time_count = 0, dopts_time_count = 0, &
642                dosp_time_count = 0, dots_time_count = 0, &
643                do2d_xy_n = 0, do2d_xz_n = 0, do2d_yz_n = 0, do3d_avs_n = 0, &
644                dp_level_ind_b = 0, dvrp_filecount = 0, &
645                dz_stretch_level_index, gamma_mg, gathered_size, &
646                grid_level, ibc_e_b, ibc_nr_b, ibc_nr_t, ibc_p_b, ibc_p_t, &
647                ibc_pt_b, ibc_pt_t, ibc_q_b, ibc_q_t, ibc_qr_b, ibc_qr_t, &
648                ibc_sa_t, ibc_uv_b, ibc_uv_t, icloud_scheme, &
649                inflow_disturbance_begin = -1, inflow_disturbance_end = -1, &
650                intermediate_timestep_count, intermediate_timestep_count_max, &
651                io_group = 0, io_blocks = 1, iran = -1234567, &
652                masks = 0, maximum_grid_level, &
653                maximum_parallel_io_streams = -1, max_pr_user = 0, &
654                mgcycles = 0, mg_cycles = -1, mg_switch_to_pe0_level = 0, mid, &
655                netcdf_data_format = 2, ngsrb = 2, nsor = 20, &
656                nsor_ini = 100, n_sor, normalizing_region = 0, &
657                nz_do3d = -9999, pch_index = 0, prt_time_count = 0, &
658                recycling_plane, runnr = 0, &
659                skip_do_avs = 0, subdomain_size, terminate_coupled = 0, &
660                terminate_coupled_remote = 0, timestep_count = 0
661
662    INTEGER ::  dist_nxl(0:1), dist_nxr(0:1), dist_nyn(0:1), dist_nys(0:1), &
663                do2d_no(0:1) = 0, do2d_xy_time_count(0:1), &
664                do2d_xz_time_count(0:1), do2d_yz_time_count(0:1), &
665                do3d_no(0:1) = 0, do3d_time_count(0:1), &
666                domask_no(max_masks,0:1) = 0, domask_time_count(max_masks,0:1),&
667                lad_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
668                mask_size(max_masks,3) = -1, mask_size_l(max_masks,3) = -1, &
669                mask_start_l(max_masks,3) = -1, &
670                nr_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
671                pt_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
672                q_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
673                qr_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
674                sa_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
675                section(100,3), section_xy(100) = -9999, &
676                section_xz(100) = -9999, section_yz(100) = -9999, &
677                ug_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
678                vg_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
679                subs_vertical_gradient_level_i(10) = -9999
680
681#if defined ( __check )
682    INTEGER :: check_restart = 0
683#endif
684
685    INTEGER, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  grid_level_count
686
687    INTEGER, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  mask_i, mask_j, mask_k
688    INTEGER, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  &
689                mask_i_global, mask_j_global, mask_k_global
690
691    LOGICAL ::  avs_output = .FALSE., &
692                bc_lr_cyc =.TRUE., bc_lr_dirneu = .FALSE., &
693                bc_lr_dirrad = .FALSE., bc_lr_neudir = .FALSE., &
694                bc_lr_raddir = .FALSE., bc_ns_cyc = .TRUE., &
695                bc_ns_dirneu = .FALSE., bc_ns_dirrad = .FALSE., &
696                bc_ns_neudir = .FALSE., bc_ns_raddir = .FALSE., &
697                call_psolver_at_all_substeps = .TRUE., &
698                cloud_droplets = .FALSE., cloud_physics = .FALSE., &
699                conserve_volume_flow = .FALSE., constant_diffusion = .FALSE., &
700                constant_heatflux = .TRUE., constant_top_heatflux = .TRUE., &
701                constant_top_momentumflux = .FALSE., &
702                constant_top_salinityflux = .TRUE., &
703                constant_waterflux = .TRUE., constant_waterflux_nr = .TRUE., &
704                constant_waterflux_qr = .TRUE., create_disturbances = .TRUE., &
705                data_output_2d_on_each_pe = .TRUE., & 
706                dissipation_control = .FALSE., disturbance_created = .FALSE., &
707                do2d_at_begin = .FALSE., do3d_at_begin = .FALSE., &
708                do3d_compress = .FALSE., do_sum = .FALSE., &
709                dp_external = .FALSE., dp_smooth = .FALSE., &
710                drizzle = .TRUE., dt_fixed = .FALSE., &
711                dt_3d_reached, dt_3d_reached_l, exchange_mg = .FALSE., &
712                first_call_lpm = .TRUE., &
713                force_print_header = .FALSE., galilei_transformation = .FALSE.,&
714                humidity = .FALSE., humidity_remote = .FALSE., &
715                inflow_l = .FALSE., inflow_n = .FALSE., &
716                inflow_r = .FALSE., inflow_s = .FALSE., &
717                iso2d_output = .FALSE., large_scale_subsidence = .FALSE., &
718                masking_method = .FALSE., mg_switch_to_pe0 = .FALSE., &
719                netcdf_output = .FALSE., neutral = .FALSE., ocean = .FALSE., &
720                outflow_l = .FALSE., outflow_n = .FALSE., outflow_r = .FALSE., &
721                outflow_s = .FALSE., passive_scalar = .FALSE., &
722                plant_canopy = .FALSE., prandtl_layer = .TRUE., &
723                precipitation = .FALSE., &
724                radiation = .FALSE., random_heatflux = .FALSE., &
725                run_control_header = .FALSE., run_coupled = .TRUE., &
726                scalar_rayleigh_damping = .TRUE., sloping_surface = .FALSE., &
727                stop_dt = .FALSE., synchronous_exchange = .FALSE., &
728                terminate_run = .FALSE., turbulent_inflow = .FALSE., &
729                use_prescribed_profile_data = .FALSE., use_reference = .FALSE.,&
730                use_surface_fluxes = .FALSE., use_top_fluxes = .FALSE., &
731                use_ug_for_galilei_tr = .TRUE., use_upstream_for_tke = .FALSE.,&
732                wall_adjustment = .TRUE., ws_scheme_sca = .FALSE., &
733                ws_scheme_mom = .FALSE.
734
735    LOGICAL ::  data_output_xy(0:1) = .FALSE., data_output_xz(0:1) = .FALSE., &
736                data_output_yz(0:1) = .FALSE.
737
738    REAL ::  advected_distance_x = 0.0, advected_distance_y = 0.0, &
739             alpha_surface = 0.0, atmos_ocean_sign = 1.0, &
740             averaging_interval = 0.0, averaging_interval_pr = 9999999.9, &
741             averaging_interval_sp = 9999999.9, bc_pt_t_val, bc_q_t_val, &
742             bc_qr_t_val, bc_nr_t_val, bottom_salinityflux = 0.0, &
743             building_height = 50.0, building_length_x = 50.0, &
744             building_length_y = 50.0, building_wall_left = 9999999.9, &
745             building_wall_south = 9999999.9, canyon_height = 50.0, &
746             canyon_width_x = 9999999.9, canyon_width_y = 9999999.9, &
747             canyon_wall_left = 9999999.9, canyon_wall_south = 9999999.9, &
748             cthf = 0.0, cfl_factor = -1.0, cos_alpha_surface, &
749             coupling_start_time, disturbance_amplitude = 0.25, &
750             disturbance_energy_limit = 0.01, &
751             disturbance_level_b = -9999999.9, &
752             disturbance_level_t = -9999999.9, &
753             dp_level_b = 0.0, drag_coefficient = 0.0, &
754             dt = -1.0, dt_averaging_input = 0.0, &
755             dt_averaging_input_pr = 9999999.9, dt_coupling = 9999999.9, &
756             dt_data_output = 9999999.9, &
757             dt_data_output_av = 9999999.9, dt_disturb = 9999999.9, &
758             dt_dopr = 9999999.9, dt_dopr_listing = 9999999.9, &
759             dt_dopts = 9999999.9, dt_dosp = 9999999.9, dt_dots = 9999999.9, &
760             dt_do2d_xy = 9999999.9, dt_do2d_xz = 9999999.9, &
761             dt_do2d_yz = 9999999.9, dt_do3d = 9999999.9, dt_dvrp = 9999999.9, &
762             dt_max = 20.0, dt_restart = 9999999.9, &
763             dt_run_control = 60.0, dt_3d = -1.0, dz = -1.0, &
764             dz_max = 9999999.9, dz_stretch_factor = 1.08, &
765             dz_stretch_level = 100000.0, e_init = 0.0, e_min = 0.0, &
766             end_time = 0.0, &
767             f = 0.0, fs = 0.0, g = 9.81, inflow_damping_height = 9999999.9, &
768             inflow_damping_width = 9999999.9, kappa = 0.4, km_constant = -1.0,&
769             lad_surface = 0.0, leaf_surface_concentration = 0.0, &
770             mask_scale_x = 1.0, mask_scale_y = 1.0, mask_scale_z = 1.0, &
771             maximum_cpu_time_allowed = 0.0,  &
772             molecular_viscosity = 1.461E-5, &
773             nr_surface = 0.0, nr_surface_initial_change = 0.0, &
774             old_dt = 1.0E-10, omega = 7.29212E-5, omega_sor = 1.8, &
775             particle_maximum_age = 9999999.9, &
776             phi = 55.0, prandtl_number = 1.0, &
777             precipitation_amount_interval = 9999999.9, prho_reference, &
778             pt_damping_factor = 0.0, pt_damping_width = 0.0, &
779             pt_reference = 9999999.9, pt_slope_offset = 0.0, &
780             pt_surface = 300.0, pt_surface_initial_change = 0.0, &
781             q_surface = 0.0, q_surface_initial_change = 0.0, &
782             qr_surface = 0.0, qr_surface_initial_change = 0.0, &
783             rayleigh_damping_factor = -1.0, rayleigh_damping_height = -1.0, &
784             recycling_width = 9999999.9, residual_limit = 1.0E-4, &
785             restart_time = 9999999.9, rho_reference, rho_surface, &
786             rif_max = 1.0, rif_min = -5.0, roughness_length = 0.1, &
787             sa_surface = 35.0, scalar_exchange_coefficient = 0.0, &
788             simulated_time = 0.0, simulated_time_at_begin, sin_alpha_surface, &
789             skip_time_data_output = 0.0, skip_time_data_output_av = 9999999.9,&
790             skip_time_dopr = 9999999.9, skip_time_dosp = 9999999.9, &
791             skip_time_do2d_xy = 9999999.9, skip_time_do2d_xz = 9999999.9, &
792             skip_time_do2d_yz = 9999999.9, skip_time_do3d = 9999999.9, &
793             surface_heatflux = 9999999.9, surface_pressure = 1013.25, &
794             surface_scalarflux = 9999999.9, surface_waterflux = 9999999.9, &
795             surface_waterflux_nr = 0.0, surface_waterflux_qr = 0.0, &
796             s_surface = 0.0, s_surface_initial_change = 0.0, &
797             termination_time_needed = -1.0, time_coupling = 0.0, &
798             time_disturb = 0.0, time_dopr = 0.0, time_dopr_av = 0.0, &
799             time_dopr_listing = 0.0, time_dopts = 0.0, time_dosp = 0.0, &
800             time_dosp_av = 0.0, time_dots = 0.0, time_do2d_xy = 0.0, &
801             time_do2d_xz = 0.0, time_do2d_yz = 0.0, time_do3d = 0.0, &
802             time_do_av = 0.0, time_do_sla = 0.0, time_dvrp = 0.0, &
803             time_restart = 9999999.9, time_run_control = 0.0,&
804             time_since_reference_point, top_heatflux = 9999999.9, &
805             top_momentumflux_u = 9999999.9, &
806             top_momentumflux_v = 9999999.9, top_salinityflux = 9999999.9, &
807             ug_surface = 0.0, u_bulk = 0.0, u_gtrans = 0.0, &
808             vg_surface = 0.0, &
809             v_bulk = 0.0, v_gtrans = 0.0, wall_adjustment_factor = 1.8, &
810             z_max_do2d = -1.0, z0h_factor = 1.0
811
812    REAL ::  do2d_xy_last_time(0:1) = -1.0, do2d_xz_last_time(0:1) = -1.0, &
813             do2d_yz_last_time(0:1) = -1.0, dpdxy(1:2) = 0.0, &
814             dt_domask(max_masks) = 9999999.9, lad_vertical_gradient(10) = 0.0,&
815             lad_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9, &
816             mask_scale(3), &
817             nr_vertical_gradient(10) = 0.0, &
818             nr_vertical_gradient_level(10) = -1.0, &
819             pt_vertical_gradient(10) = 0.0, &
820             pt_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9, &
821             q_vertical_gradient(10) = 0.0, &
822             q_vertical_gradient_level(10) = -1.0, &
823             qr_vertical_gradient(10) = 0.0, &
824             qr_vertical_gradient_level(10) = -1.0, &
825             s_vertical_gradient(10) = 0.0, &
826             s_vertical_gradient_level(10) = -1.0, &
827             sa_vertical_gradient(10) = 0.0, &
828             sa_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9, &
829             skip_time_domask(max_masks) = 9999999.9, threshold(20) = 0.0, &
830             time_domask(max_masks) = 0.0, &
831             tsc(10) = (/ 1.0, 1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0 /), &
832             u_profile(100) = 9999999.9, uv_heights(100) = 9999999.9, &
833             v_profile(100) = 9999999.9, &
834             ug_vertical_gradient(10) = 0.0, &
835             ug_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9, &
836             vg_vertical_gradient(10) = 0.0, &
837             vg_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9, &
838             volume_flow(1:2) = 0.0, volume_flow_area(1:2) = 0.0, &
839             volume_flow_initial(1:2) = 0.0, wall_heatflux(0:4) = 0.0, &
840             wall_humidityflux(0:4) = 0.0, wall_nrflux(0:4) = 0.0, & 
841             wall_qflux(0:4) = 0.0, wall_qrflux(0:4) = 0.0, &
842             wall_salinityflux(0:4) = 0.0, wall_scalarflux(0:4) = 0.0, &
843             subs_vertical_gradient(10) = 0.0, &
844             subs_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9
845
846    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  dp_smooth_factor
847
848    REAL, DIMENSION(max_masks,mask_xyz_dimension) :: &
849        mask_x = -1.0, mask_y = -1.0, mask_z = -1.0
850    REAL, DIMENSION(max_masks,3) ::                  &
851        mask_x_loop = -1.0, mask_y_loop = -1.0, mask_z_loop = -1.0
852   
853!
854!--    internal mask arrays ("mask,dimension,selection")
855       REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  mask, mask_loop
856
857    SAVE
858
859 END MODULE control_parameters
860
861
862
863
864 MODULE cpulog
865
866!------------------------------------------------------------------------------!
867! Description:
868! ------------
869! Definition of variables for cpu-time measurements
870!------------------------------------------------------------------------------!
871
872    REAL ::  initial_wallclock_time
873
874    TYPE logpoint
875       REAL               ::  isum, ivect, mean, mtime, mtimevec, sum, vector
876       INTEGER            ::  counts
877       CHARACTER (LEN=20) ::  place
878    END TYPE logpoint
879
880    TYPE(logpoint), DIMENSION(100) ::  log_point = logpoint( 0.0, 0.0, 0.0,   &
881                                       0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0, ' ' ),          &
882                                       log_point_s = logpoint( 0.0, 0.0, 0.0, &
883                                       0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0, ' ' )
884
885    SAVE
886
887 END MODULE cpulog
888
889
890
891
892 MODULE dvrp_variables
893
894!------------------------------------------------------------------------------!
895! Description:
896! ------------
897! Definition of variables used with dvrp-software
898!------------------------------------------------------------------------------!
899
900    CHARACTER (LEN=10) ::  dvrp_output = 'rtsp', particle_color = 'none', &
901                           particle_dvrpsize = 'none'
902
903    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(10) ::  mode_dvrp = &
904                                     (/ ( '                    ', i9 = 1,10 ) /)
905
906    CHARACTER (LEN=80) ::  dvrp_directory = 'default',                    &
907                           dvrp_file      = 'default',                    &
908                           dvrp_host      = 'origin.rvs.uni-hannover.de', &
909                           dvrp_password  = '********',                   &
910                           dvrp_username  = ' '
911
912    INTEGER ::  cluster_size = 1, dvrp_colortable_entries = 4,                 &
913                dvrp_colortable_entries_prt = 22, islice_dvrp,                 &
914                nx_dvrp, nxl_dvrp, nxr_dvrp, ny_dvrp, nyn_dvrp, nys_dvrp,      &
915                nz_dvrp, pathlines_fadeintime = 5, pathlines_fadeouttime = 5,  &
916                pathlines_linecount = 1000, pathlines_maxhistory = 40,         &
917                pathlines_wavecount = 10, pathlines_wavetime = 50,             &
918                vc_gradient_normals = 0, vc_mode = 0, vc_size_x = 2,           &
919                vc_size_y = 2, vc_size_z = 2
920
921    INTEGER, DIMENSION(10) ::  slicer_position_dvrp
922
923    LOGICAL ::  cyclic_dvrp = .FALSE., dvrp_overlap, dvrp_total_overlap, &
924                local_dvrserver_running, lock_steering_update = .FALSE., &
925                use_seperate_pe_for_dvrp_output = .FALSE.
926
927    REAL    ::  clip_dvrp_l = 9999999.9, clip_dvrp_n = 9999999.9, &
928                clip_dvrp_r = 9999999.9, clip_dvrp_s = 9999999.9, &
929                superelevation = 1.0, superelevation_x = 1.0,     &
930                superelevation_y = 1.0, vc_alpha = 38.0
931
932    REAL, DIMENSION(2) ::  color_interval = (/ 0.0, 1.0 /), &
933                           dvrpsize_interval = (/ 0.0, 1.0 /)
934
935    REAL, DIMENSION(3) ::  groundplate_color = (/ 0.0, 0.6, 0.0 /), &
936                           topography_color = (/ 0.8, 0.7, 0.6 /)
937
938#if defined( __decalpha )
939    REAL, DIMENSION(2,10)  ::  slicer_range_limits_dvrp = RESHAPE( (/       &
940                                -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, &
941                                -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, &
942                                -1.0, 1.0, -1.0, 1.0 /), (/ 2, 10 /) )
943
944    REAL, DIMENSION(3,10)  ::  isosurface_color = RESHAPE( (/                  &
945                                0.9, 0.9, 0.9,  0.8, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.8, &
946                                0.1, 0.8, 0.1,  0.6, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.6, &
947                                0.1, 0.6, 0.1,  0.4, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.4, &
948                                0.1, 0.4, 0.1 /), (/ 3, 10 /) )
949
950    REAL(4), DIMENSION(2,100) ::  interval_values_dvrp, interval_h_dvrp =      &
951                                  RESHAPE( (/ 270.0, 225.0, 225.0, 180.0,      &
952                                               70.0,  25.0,  25.0, -25.0,      &
953                                              ( 0.0, i9 = 1, 192 ) /),         &
954                                           (/ 2, 100 /) ),                     &
955                                  interval_l_dvrp = 0.5, interval_s_dvrp = 1.0,&
956                                  interval_a_dvrp = 0.0,                       &
957                                  interval_values_dvrp_prt,                    &
958                                  interval_h_dvrp_prt = RESHAPE(               &
959                                  (/ 270.0, 225.0, 225.0, 180.0, 70.0, 25.0,   &
960                                     25.0, -25.0, ( 0.0, i9 = 1, 192 ) /),     &
961                                                  (/ 2, 100 /) ),              &
962                                  interval_l_dvrp_prt = 0.5,                   &
963                                  interval_s_dvrp_prt = 1.0,                   &
964                                  interval_a_dvrp_prt = 0.0
965#else
966    REAL, DIMENSION(2,10)     ::  slicer_range_limits_dvrp
967
968    REAL, DIMENSION(3,10)     ::  isosurface_color
969
970    REAL(4), DIMENSION(2,100) ::  interval_values_dvrp,                       &
971                                  interval_values_dvrp_prt, interval_h_dvrp,  &
972                                  interval_h_dvrp_prt, interval_l_dvrp = 0.5, &
973                                  interval_l_dvrp_prt = 0.5, interval_s_dvrp = 1.0, &
974                                  interval_s_dvrp_prt = 1.0, interval_a_dvrp = 0.0, &
975                                  interval_a_dvrp_prt = 0.0
976
977    DATA  slicer_range_limits_dvrp / -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, &
978                                     -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, &
979                                     -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, &
980                                     -1.0, 1.0 /
981
982    DATA  isosurface_color / 0.9, 0.9, 0.9,  0.8, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.8, &
983                             0.1, 0.8, 0.1,  0.6, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.6, &
984                             0.1, 0.6, 0.1,  0.4, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.4, &
985                             0.1, 0.4, 0.1 /
986
987    DATA  interval_h_dvrp / 270.0, 225.0, 225.0, 180.0, 70.0, 25.0, &
988                            25.0, -25.0, 192 * 0.0 /
989
990    DATA  interval_h_dvrp_prt / 270.0, 225.0, 225.0, 180.0, 70.0, 25.0, &
991                                25.0, -25.0, 192 * 0.0 /
992#endif
993
994    REAL(4), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  xcoor_dvrp, ycoor_dvrp, zcoor_dvrp
995
996    TYPE steering
997       CHARACTER (LEN=20) ::  name
998       REAL(4)            ::  min, max
999       INTEGER            ::  imin, imax
1000    END TYPE steering
1001
1002    TYPE(steering), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  steering_dvrp
1003
1004    SAVE
1005
1006 END MODULE dvrp_variables
1007
1008
1009
1010
1011 MODULE grid_variables
1012
1013!------------------------------------------------------------------------------!
1014! Description:
1015! ------------
1016! Definition of grid spacings
1017!------------------------------------------------------------------------------!
1018
1019    REAL ::  ddx, ddx2, dx = 1.0, dx2, ddy, ddy2, dy = 1.0, dy2
1020
1021    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  ddx2_mg, ddy2_mg
1022
1023    REAL, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  fwxm, fwxp, fwym, fwyp, fxm, fxp,   &
1024                                          fym, fyp, wall_e_x, wall_e_y,       &
1025                                          wall_u, wall_v, wall_w_x, wall_w_y, &
1026                                          zu_s_inner, zw_w_inner
1027
1028    SAVE
1029
1030 END MODULE grid_variables
1031
1032
1033
1034
1035 MODULE indices
1036
1037!------------------------------------------------------------------------------!
1038! Description:
1039! ------------
1040! Definition of array bounds and number of gridpoints
1041!------------------------------------------------------------------------------!
1042
1043    INTEGER ::  nbgp = 3, ngp_sums, nnx, nx = 0, nx_a, nx_o, nxl, nxlg,   &
1044                nxlu, nxr, nxrg, nx_on_file, nny, ny = 0, ny_a, ny_o,    &
1045                nyn, nyng, nys, nysg, nysv, ny_on_file, nnz, nz = 0,&
1046                nzb, nzb_diff, nzb_max, nzt, nzt_diff
1047
1048
1049    INTEGER( KIND = SELECTED_INT_KIND(18) ), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::      &
1050                ngp_3d, ngp_3d_inner   ! need to have 64 bit for grids > 2E9
1051
1052    INTEGER, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::                                      &
1053                ngp_2dh, nxl_mg, nxr_mg, nyn_mg, nys_mg, nzt_mg
1054
1055
1056    INTEGER, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE :: ngp_2dh_outer, ngp_2dh_s_inner,    &
1057                mg_loc_ind, nzb_diff_s_inner, nzb_diff_s_outer, nzb_diff_u,    &
1058                nzb_diff_v, nzb_inner, nzb_outer, nzb_s_inner, nzb_s_outer,    &
1059                nzb_u_inner, nzb_u_outer, nzb_v_inner, nzb_v_outer,            &
1060                nzb_w_inner, nzb_w_outer, nzb_2d
1061
1062    INTEGER, DIMENSION(:,:,:), POINTER ::  flags
1063
1064    INTEGER( KIND = SELECTED_INT_KIND(11) ), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  &
1065                wall_flags_0  ! need to have 34 Bit
1066
1067    INTEGER, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE,  TARGET ::                         &
1068                wall_flags_1, wall_flags_2, wall_flags_3, wall_flags_4,        &
1069                wall_flags_5, wall_flags_6, wall_flags_7, wall_flags_8,        &
1070                wall_flags_9, wall_flags_10
1071
1072
1073    SAVE
1074
1075 END MODULE indices
1076
1077
1078
1079
1080 MODULE interfaces
1081
1082!------------------------------------------------------------------------------!
1083! Description:
1084! ------------
1085! Interfaces for special subroutines which use optional parameters
1086!------------------------------------------------------------------------------!
1087
1088    INTERFACE
1089
1090       SUBROUTINE cpu_log( log_event, place, modus, barrierwait )
1091
1092          USE cpulog
1093
1094          CHARACTER (LEN=*)           ::  modus, place
1095          CHARACTER (LEN=*), OPTIONAL ::  barrierwait
1096          TYPE(logpoint)              ::  log_event
1097
1098       END SUBROUTINE cpu_log
1099
1100    END INTERFACE
1101
1102
1103
1104    INTERFACE
1105
1106       SUBROUTINE global_min_max ( i1, i2, j1, j2, k1, k2, feld, mode, offset, &
1107                                   wert, wert_ijk, wert1, wert1_ijk )
1108          CHARACTER (LEN=*), INTENT(IN) ::  mode
1109          INTEGER, INTENT(IN)           ::  i1, i2, j1, j2, k1, k2
1110          INTEGER                       ::  wert_ijk(3)
1111          INTEGER, OPTIONAL             ::  wert1_ijk(3)
1112          REAL                          ::  offset, wert
1113          REAL, OPTIONAL                ::  wert1
1114          REAL, INTENT(IN)              ::  feld(i1:i2,j1:j2,k1:k2)
1115
1116       END SUBROUTINE global_min_max
1117
1118    END INTERFACE
1119
1120    SAVE
1121
1122 END MODULE interfaces
1123
1124
1125
1126 MODULE pointer_interfaces
1127
1128!------------------------------------------------------------------------------!
1129! Description:
1130! ------------
1131! Interfaces for subroutines with pointer arguments called in
1132! prognostic_equations
1133!------------------------------------------------------------------------------!
1134
1135    INTERFACE
1136
1137       SUBROUTINE advec_s_bc( sk, sk_char )
1138
1139          CHARACTER (LEN=*), INTENT(IN)   ::  sk_char
1140#if defined( __nopointer )
1141          REAL, DIMENSION(:,:,:) ::  sk
1142#else
1143          REAL, DIMENSION(:,:,:), POINTER ::  sk
1144#endif
1145       END SUBROUTINE advec_s_bc
1146
1147    END INTERFACE
1148
1149
1150    SAVE
1151
1152 END MODULE pointer_interfaces
1153
1154
1155
1156
1157 MODULE model_1d
1158
1159!------------------------------------------------------------------------------!
1160! Description:
1161! ------------
1162! Definition of variables for the 1D-model
1163!------------------------------------------------------------------------------!
1164
1165    INTEGER ::  current_timestep_number_1d = 0, damp_level_ind_1d
1166
1167    LOGICAL ::  run_control_header_1d = .FALSE., stop_dt_1d = .FALSE. 
1168
1169    REAL ::     damp_level_1d = -1.0, dt_1d = 60.0, dt_max_1d = 300.0, &
1170                dt_pr_1d = 9999999.9, dt_run_control_1d = 60.0, &
1171                end_time_1d = 864000.0, old_dt_1d = 1.0E-10, &
1172                qs1d, simulated_time_1d = 0.0, time_pr_1d = 0.0, &
1173                time_run_control_1d = 0.0, ts1d, us1d, usws1d, &
1174                vsws1d, z01d, z0h1d
1175
1176
1177    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  e1d, e1d_p, kh1d, km1d, l_black, l1d,  &
1178                                        rif1d, te_e, te_em, te_u, te_um, te_v, &
1179                                        te_vm, u1d, u1d_p, v1d, v1d_p
1180
1181    SAVE
1182
1183 END MODULE model_1d
1184
1185
1186
1187
1188 MODULE netcdf_control
1189
1190!------------------------------------------------------------------------------!
1191! Description:
1192! ------------
1193! Definition of parameters and variables for netcdf control.
1194!------------------------------------------------------------------------------!
1195
1196    USE control_parameters
1197#if defined( __netcdf )
1198    USE netcdf
1199#endif
1200
1201    INTEGER, PARAMETER ::  dopr_norm_num = 7, dopts_num = 29, dots_max = 100
1202
1203    INTEGER ::  dots_num = 23
1204
1205    CHARACTER (LEN=6), DIMENSION(dopr_norm_num) ::  dopr_norm_names =   &
1206         (/ 'wpt0  ', 'ws2   ', 'tsw2  ', 'ws3   ', 'ws2tsw', 'wstsw2', &
1207            'z_i   ' /)
1208
1209    CHARACTER (LEN=6), DIMENSION(dopr_norm_num) ::  dopr_norm_longnames = &
1210         (/ 'wpt0  ', 'w*2   ', 't*w2  ', 'w*3   ', 'w*2t*w', 'w*t*w2',   &
1211            'z_i   ' /)
1212
1213    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(dopts_num) :: dopts_label = &
1214          (/ 'tnpt   ', 'x_     ', 'y_     ', 'z_     ', 'z_abs  ', 'u      ', &
1215             'v      ', 'w      ', 'u"     ', 'v"     ', 'w"     ', 'npt_up ', &
1216             'w_up   ', 'w_down ', 'radius ', 'r_min  ', 'r_max  ', 'npt_max', &
1217             'npt_min', 'x*2    ', 'y*2    ', 'z*2    ', 'u*2    ', 'v*2    ', &
1218             'w*2    ', 'u"2    ', 'v"2    ', 'w"2    ', 'npt*2  ' /)
1219
1220    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(dopts_num) :: dopts_unit = &
1221          (/ 'number ', 'm      ', 'm      ', 'm      ', 'm      ', 'm/s    ', &
1222             'm/s    ', 'm/s    ', 'm/s    ', 'm/s    ', 'm/s    ', 'number ', &
1223             'm/s    ', 'm/s    ', 'm      ', 'm      ', 'm      ', 'number ', &
1224             'number ', 'm2     ', 'm2     ', 'm2     ', 'm2/s2  ', 'm2/s2  ', &
1225             'm2/s2  ', 'm2/s2  ', 'm2/s2  ', 'm2/s2  ', 'number2' /)
1226
1227    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(dots_max) :: dots_label = &
1228          (/ 'E      ', 'E*     ', 'dt     ', 'u*     ', 'th*    ', 'umax   ', &
1229             'vmax   ', 'wmax   ', 'div_new', 'div_old', 'z_i_wpt', 'z_i_pt ', &
1230             'w*     ', 'w"pt"0 ', 'w"pt"  ', 'wpt    ', 'pt(0)  ', 'pt(zp) ', &
1231             'w"u"0  ', 'w"v"0  ', 'w"q"0  ', 'mo_L   ', 'q*     ',            &
1232             ( 'unknown', i9 = 1, dots_max-23 ) /)
1233
1234    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(dots_max) :: dots_unit = &
1235          (/ 'm2/s2  ', 'm2/s2  ', 's      ', 'm/s    ', 'K      ', 'm/s    ', &
1236             'm/s    ', 'm/s    ', 's-1    ', 's-1    ', 'm      ', 'm      ', &
1237             'm/s    ', 'K m/s  ', 'K m/s  ', 'K m/s  ', 'K      ', 'K      ', &
1238             'm2/s2  ', 'm2/s2  ', 'kg m/s ', 'm      ', 'kg/kg  ',            &
1239             ( 'unknown', i9 = 1, dots_max-23 ) /)
1240
1241    CHARACTER (LEN=9), DIMENSION(300) ::  dopr_unit = 'unknown'
1242
1243    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(0:1,100) ::  do2d_unit, do3d_unit
1244
1245    CHARACTER (LEN=16), DIMENSION(25) ::  prt_var_names = &
1246          (/ 'pt_age          ', 'pt_dvrp_size    ', 'pt_origin_x     ', &
1247             'pt_origin_y     ', 'pt_origin_z     ', 'pt_radius       ', &
1248             'pt_speed_x      ', 'pt_speed_y      ', 'pt_speed_z      ', &
1249             'pt_weight_factor', 'pt_x            ', 'pt_y            ', &
1250             'pt_z            ', 'pt_color        ', 'pt_group        ', &
1251             'pt_tailpoints   ', 'pt_tail_id      ', 'pt_density_ratio', &
1252             'pt_exp_arg      ', 'pt_exp_term     ', 'not_used        ', &
1253             'not_used        ', 'not_used        ', 'not_used        ', &
1254             'not_used        ' /)
1255
1256    CHARACTER (LEN=16), DIMENSION(25) ::  prt_var_units = &
1257          (/ 'seconds         ', 'meters          ', 'meters          ', &
1258             'meters          ', 'meters          ', 'meters          ', &
1259             'm/s             ', 'm/s             ', 'm/s             ', &
1260             'factor          ', 'meters          ', 'meters          ', &
1261             'meters          ', 'none            ', 'none            ', &
1262             'none            ', 'none            ', 'ratio           ', &
1263             'none            ', 'none            ', 'not_used        ', &
1264             'not_used        ', 'not_used        ', 'not_used        ', &
1265             'not_used        ' /)
1266
1267    INTEGER ::  id_dim_prtnum, id_dim_time_pr, id_dim_time_prt, &
1268                id_dim_time_pts, id_dim_time_sp, id_dim_time_ts, id_dim_x_sp, &
1269                id_dim_y_sp, id_dim_zu_sp, id_dim_zw_sp, id_set_pr, &
1270                id_set_prt, id_set_pts, id_set_sp, id_set_ts, id_var_prtnum, &
1271                id_var_rnop_prt, id_var_time_pr, id_var_time_prt, &
1272                id_var_time_pts, id_var_time_sp, id_var_time_ts, id_var_x_sp, &
1273                id_var_y_sp, id_var_zu_sp, id_var_zw_sp, nc_stat
1274
1275    INTEGER, DIMENSION(0:1) ::  id_dim_time_xy, id_dim_time_xz, &
1276                id_dim_time_yz, id_dim_time_3d, id_dim_x_xy, id_dim_xu_xy, &
1277                id_dim_x_xz, id_dim_xu_xz, id_dim_x_yz, id_dim_xu_yz, &
1278                id_dim_x_3d, id_dim_xu_3d, id_dim_y_xy, id_dim_yv_xy, &
1279                id_dim_y_xz, id_dim_yv_xz, id_dim_y_yz, id_dim_yv_yz, &
1280                id_dim_y_3d, id_dim_yv_3d, id_dim_zu_xy, id_dim_zu1_xy, &
1281                id_dim_zu_xz, id_dim_zu_yz, id_dim_zu_3d, id_dim_zw_xy, &
1282                id_dim_zw_xz, id_dim_zw_yz, id_dim_zw_3d, id_set_xy, &
1283                id_set_xz, id_set_yz, id_set_3d, id_var_ind_x_yz, &
1284                id_var_ind_y_xz, id_var_ind_z_xy, id_var_time_xy, &
1285                id_var_time_xz, id_var_time_yz, id_var_time_3d, id_var_x_xy, &
1286                id_var_xu_xy, id_var_x_xz, id_var_xu_xz, id_var_x_yz, &
1287                id_var_xu_yz, id_var_x_3d, id_var_xu_3d, id_var_y_xy, &
1288                id_var_yv_xy, id_var_y_xz, id_var_yv_xz, id_var_y_yz, &
1289                id_var_yv_yz, id_var_y_3d, id_var_yv_3d, id_var_zusi_xy, &
1290                id_var_zusi_3d, id_var_zu_xy, id_var_zu1_xy, id_var_zu_xz, &
1291                id_var_zu_yz, id_var_zu_3d, id_var_zwwi_xy, id_var_zwwi_3d, &
1292                id_var_zw_xy, id_var_zw_xz, id_var_zw_yz, id_var_zw_3d
1293
1294    INTEGER, DIMENSION(10)  ::  id_var_dospx, id_var_dospy
1295    INTEGER, DIMENSION(20)  ::  id_var_prt
1296    INTEGER, DIMENSION(11)  ::  nc_precision
1297    INTEGER, DIMENSION(dopr_norm_num) ::  id_var_norm_dopr
1298
1299    INTEGER, DIMENSION(dopts_num,0:10) ::  id_var_dopts
1300    INTEGER, DIMENSION(0:1,100)        ::  id_var_do2d, id_var_do3d
1301    INTEGER, DIMENSION(100,0:9)        ::  id_dim_z_pr, id_var_dopr, &
1302                                           id_var_z_pr
1303    INTEGER, DIMENSION(dots_max,0:9)   ::  id_var_dots
1304
1305!
1306!-- masked output
1307    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(max_masks,0:1,100) ::  domask_unit
1308
1309    LOGICAL ::  output_for_t0 = .FALSE.
1310
1311    INTEGER, DIMENSION(1:max_masks,0:1) ::  id_dim_time_mask, id_dim_x_mask, &
1312                id_dim_xu_mask, id_dim_y_mask, id_dim_yv_mask, id_dim_zu_mask, &
1313                id_dim_zw_mask, &
1314                id_set_mask, &
1315                id_var_time_mask, id_var_x_mask, id_var_xu_mask, &
1316                id_var_y_mask, id_var_yv_mask, id_var_zu_mask, id_var_zw_mask, &
1317                id_var_zusi_mask, id_var_zwwi_mask
1318
1319    INTEGER, DIMENSION(1:max_masks,0:1,100)         ::  id_var_domask
1320
1321    SAVE
1322
1323 END MODULE netcdf_control
1324
1325
1326
1327 MODULE particle_attributes
1328
1329!------------------------------------------------------------------------------!
1330! Description:
1331! ------------
1332! Definition of variables used to compute particle transport
1333!------------------------------------------------------------------------------!
1334
1335    USE array_kind
1336
1337    CHARACTER (LEN=15)  ::  bc_par_lr = 'cyclic',  bc_par_ns = 'cyclic', &
1338                            bc_par_b  = 'reflect', bc_par_t  = 'absorb', &
1339                            collision_kernel = 'none'
1340
1341#if defined( __parallel )
1342    INTEGER ::  mpi_particle_type
1343#endif
1344    INTEGER ::  deleted_particles = 0, deleted_tails = 0,                      &
1345                dissipation_classes = 10, ibc_par_lr,                          &
1346                ibc_par_ns, ibc_par_b, ibc_par_t, iran_part = -1234567,        &
1347                maximum_number_of_particles = 1000,                            &
1348                maximum_number_of_tailpoints = 100,                            &
1349                maximum_number_of_tails = 0,                                   &
1350                number_of_initial_particles = 0, number_of_particles = 0,      &
1351                number_of_particle_groups = 1, number_of_tails = 0,            &
1352                number_of_initial_tails = 0, offset_ocean_nzt = 0,             &
1353                offset_ocean_nzt_m1 = 0, particles_per_point = 1,              &
1354                particle_file_count = 0, radius_classes = 20,                  &
1355                skip_particles_for_tail = 100, sort_count = 0,                 &
1356                total_number_of_particles, total_number_of_tails = 0,          &
1357                trlp_count_sum, trlp_count_recv_sum, trrp_count_sum,           &
1358                trrp_count_recv_sum, trsp_count_sum, trsp_count_recv_sum,      &
1359                trnp_count_sum, trnp_count_recv_sum
1360
1361    INTEGER, PARAMETER ::  max_number_of_particle_groups = 10
1362
1363    INTEGER, DIMENSION(:), ALLOCATABLE     ::  new_tail_id
1364    INTEGER, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  prt_count, prt_start_index
1365
1366    LOGICAL ::  hall_kernel = .FALSE., palm_kernel = .FALSE.,                  &
1367                particle_advection = .FALSE., random_start_position = .FALSE., &
1368                read_particles_from_restartfile = .TRUE.,                      &
1369                uniform_particles = .TRUE., use_kernel_tables = .FALSE.,       &
1370                use_particle_tails = .FALSE., use_sgs_for_particles = .FALSE., &
1371                wang_kernel = .FALSE., write_particle_statistics = .FALSE.
1372
1373    LOGICAL, DIMENSION(max_number_of_particle_groups) ::                       &
1374                vertical_particle_advection = .TRUE.
1375
1376    LOGICAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  particle_mask, tail_mask
1377
1378    REAL    ::  c_0 = 3.0, dt_min_part = 0.0002, dt_prel = 9999999.9,          &
1379                dt_sort_particles = 0.0, dt_write_particle_data = 9999999.9,   &
1380                dvrp_psize = 9999999.9, end_time_prel = 9999999.9,             &
1381                initial_weighting_factor = 1.0,                                &
1382                maximum_tailpoint_age = 100000.0,                              &
1383                minimum_tailpoint_distance = 0.0,                              &
1384                particle_advection_start = 0.0, sgs_wfu_part = 0.3333333,      &
1385                sgs_wfv_part = 0.3333333, sgs_wfw_part = 0.3333333,            &
1386                time_prel = 0.0, time_sort_particles = 0.0,                    &
1387                time_write_particle_data = 0.0
1388
1389    REAL, DIMENSION(max_number_of_particle_groups) ::  &
1390                density_ratio = 9999999.9, pdx = 9999999.9, pdy = 9999999.9, &
1391                pdz = 9999999.9, psb = 9999999.9, psl = 9999999.9,           &
1392                psn = 9999999.9, psr = 9999999.9, pss = 9999999.9,           &
1393                pst = 9999999.9, radius = 9999999.9
1394
1395    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  particle_tail_coordinates
1396
1397
1398    TYPE particle_type
1399       SEQUENCE
1400       REAL    ::  age, age_m, dt_sum, dvrp_psize, e_m, origin_x, origin_y, &
1401                   origin_z, radius, rvar1, rvar2, rvar3, speed_x, speed_y, &
1402                   speed_z, weight_factor, x, y, z
1403       INTEGER ::  class, group, tailpoints, tail_id
1404    END TYPE particle_type
1405
1406    TYPE(particle_type), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  initial_particles
1407    TYPE(particle_type), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET ::  part_1, part_2
1408    TYPE(particle_type), DIMENSION(:), POINTER  ::  particles
1409
1410    TYPE particle_groups_type
1411       SEQUENCE
1412       REAL    ::  density_ratio, radius, exp_arg, exp_term
1413    END TYPE particle_groups_type
1414
1415    TYPE(particle_groups_type), DIMENSION(max_number_of_particle_groups) ::&
1416                   particle_groups
1417
1418    SAVE
1419
1420 END MODULE particle_attributes
1421
1422
1423
1424
1425
1426 MODULE pegrid
1427
1428!------------------------------------------------------------------------------!
1429! Description:
1430! ------------
1431! Definition of variables which define processor topology and the exchange of
1432! ghost point layers. This modules must be placed in all routines which contain
1433! MPI-calls.
1434!------------------------------------------------------------------------------!
1435
1436#if defined( __parallel ) && ! defined ( __check )
1437#if defined( __lc )
1438    USE MPI
1439#else
1440    INCLUDE "mpif.h"
1441#endif
1442#endif
1443    CHARACTER(LEN=5)       ::  myid_char = ''
1444    INTEGER                ::  acc_rank, id_inflow = 0, id_recycling = 0,      &
1445                               myid = 0, num_acc_per_node = 0,                 &
1446                               target_id, npex = -1, npey = -1, numprocs = 1,  &
1447                               numprocs_previous_run = -1,                     &
1448                               tasks_per_node = -9999, threads_per_task = 1
1449
1450    INTEGER, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  hor_index_bounds, &
1451                                             hor_index_bounds_previous_run
1452
1453    LOGICAL ::  collective_wait = .FALSE.
1454
1455#if defined( __parallel )
1456#if defined( __mpi2 )
1457    CHARACTER (LEN=MPI_MAX_PORT_NAME) ::  port_name
1458#endif
1459
1460    INTEGER ::  comm1dx, comm1dy, comm2d, comm_inter, comm_palm, ierr, myidx,  &
1461                myidy, ndim = 2, ngp_a, ngp_o, ngp_xy, ngp_y, pleft, pnorth,   &
1462                pright, psouth, sendrecvcount_xy, sendrecvcount_yz,            &
1463                sendrecvcount_zx, sendrecvcount_zyd, sendrecvcount_yxd,        &
1464                type_x, type_x_int, type_xy, type_y, type_y_int
1465
1466    INTEGER ::  ibuf(12), pcoord(2), pdims(2)
1467
1468#if ! defined ( __check )
1469    INTEGER ::  status(MPI_STATUS_SIZE)
1470#endif
1471
1472
1473    INTEGER, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  ngp_yz, type_xz, type_yz
1474
1475    LOGICAL ::  left_border_pe  = .FALSE., north_border_pe = .FALSE., &
1476                reorder = .TRUE., right_border_pe = .FALSE.,          &
1477                south_border_pe = .FALSE.
1478
1479    LOGICAL, DIMENSION(2) ::  cyclic = (/ .TRUE. , .TRUE. /), &
1480                              remain_dims
1481#endif
1482
1483    SAVE
1484
1485 END MODULE pegrid
1486
1487
1488
1489
1490 MODULE profil_parameter
1491
1492!------------------------------------------------------------------------------!
1493! Description:
1494! ------------
1495! Definition of variables which control PROFIL-output
1496!------------------------------------------------------------------------------!
1497
1498    INTEGER, PARAMETER ::  crmax = 100
1499
1500    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(20) ::  cross_ts_profiles = &
1501                           (/ ' E E*               ', ' dt                 ', &
1502                              ' u* w*              ', ' th*                ', &
1503                              ' umax vmax wmax     ', ' div_old div_new    ', &
1504                              ' z_i_wpt z_i_pt     ', ' w"pt"0 w"pt" wpt   ', &
1505                              ' pt(0) pt(zp)       ', ' splux spluy spluz  ', &
1506                              ' L                  ',                         &
1507                            ( '                    ', i9 = 1, 9 ) /)
1508
1509    CHARACTER (LEN=100), DIMENSION(crmax) ::  cross_profiles = &
1510                           (/ ' u v                           ', &
1511                              ' pt                            ', &
1512                              ' w"pt" w*pt* w*pt*BC wpt wptBC ', &
1513                              ' w"u" w*u* wu w"v" w*v* wv     ', &
1514                              ' km kh                         ', &
1515                              ' l                             ', &
1516                         ( '                               ', i9 = 1, 94 ) /)
1517
1518    INTEGER ::  profile_columns = 2, profile_rows = 3, profile_number = 0
1519
1520    INTEGER ::  cross_ts_numbers(crmax,crmax) = 0, &
1521                cross_ts_number_count(crmax) = 0, &
1522                dopr_index(300) = 0, dopr_initial_index(300) = 0, &
1523                dots_crossindex(100) = 0, dots_index(100) = 0
1524               
1525
1526    REAL ::  cross_ts_uymax(20) = &
1527                             (/ 999.999, 999.999, 999.999, 999.999, 999.999,   &
1528                                999.999, 999.999, 999.999, 999.999, 999.999,   &
1529                                999.999, 999.999, 999.999, 999.999, 999.999,   &
1530                                999.999, 999.999, 999.999, 999.999, 999.999 /),&
1531             cross_ts_uymax_computed(20) = 999.999, &
1532             cross_ts_uymin(20) = &
1533                             (/ 999.999, 999.999, 999.999,  -5.000, 999.999,   &
1534                                999.999,   0.000, 999.999, 999.999, 999.999,   &
1535                                999.999, 999.999, 999.999, 999.999, 999.999,   &
1536                                999.999, 999.999, 999.999, 999.999, 999.999 /),&
1537             cross_ts_uymin_computed(20) = 999.999
1538
1539    SAVE
1540
1541 END MODULE profil_parameter
1542
1543
1544
1545
1546 MODULE spectrum
1547
1548!------------------------------------------------------------------------------!
1549! Description:
1550! ------------
1551! Definition of quantities used for computing spectra
1552!------------------------------------------------------------------------------!
1553
1554    CHARACTER (LEN=6),  DIMENSION(1:5) ::  header_char = (/ 'PS(u) ', 'PS(v) ',&
1555                                           'PS(w) ', 'PS(pt)', 'PS(q) ' /)
1556    CHARACTER (LEN=2),  DIMENSION(10)  ::  spectra_direction = 'x'
1557    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(10)  ::  data_output_sp  = ' '
1558    CHARACTER (LEN=25), DIMENSION(1:5) ::  utext_char =                    &
1559                                           (/ '-power spectrum of u     ', &
1560                                              '-power spectrum of v     ', &
1561                                              '-power spectrum of w     ', &
1562                                              '-power spectrum of ^1185 ', &
1563                                              '-power spectrum of q     ' /)
1564    CHARACTER (LEN=39), DIMENSION(1:5) ::  ytext_char =                        &
1565                                 (/ 'k ^2236 ^2566^2569<u(k) in m>2s>->2    ', &
1566                                    'k ^2236 ^2566^2569<v(k) in m>2s>->2    ', &
1567                                    'k ^2236 ^2566^2569<w(k) in m>2s>->2    ', &
1568                                    'k ^2236 ^2566^2569<^1185(k) in m>2s>->2', &
1569                                    'k ^2236 ^2566^2569<q(k) in m>2s>->2    ' /)
1570
1571    INTEGER ::  klist_x = 0, klist_y = 0, n_sp_x = 0, n_sp_y = 0
1572
1573    INTEGER ::  comp_spectra_level(100) = 999999,                   &
1574                lstyles(100) = (/ 0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1575                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1576                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1577                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1578                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1579                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1580                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1581                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1582                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1583                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8 /), &
1584                plot_spectra_level(100) = 999999
1585
1586    REAL    ::  time_to_start_sp = 0.0
1587
1588    SAVE
1589
1590 END MODULE spectrum
1591
1592
1593
1594
1595 MODULE statistics
1596
1597!------------------------------------------------------------------------------!
1598! Description:
1599! ------------
1600! Definition of statistical quantities, e.g. global sums
1601!------------------------------------------------------------------------------!
1602
1603    CHARACTER (LEN=40) ::  region(0:9)
1604    INTEGER ::  pr_palm = 80, statistic_regions = 0
1605    INTEGER ::  u_max_ijk(3), v_max_ijk(3), w_max_ijk(3)
1606    LOGICAL ::  flow_statistics_called = .FALSE.
1607    REAL ::     u_max, v_max, w_max
1608    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE       ::  sums_divnew_l, sums_divold_l,   &
1609                                              weight_substep, weight_pres
1610    REAL, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE     ::  sums, sums_wsts_bc_l, ts_value, &
1611                                              sums_wsus_ws_l, sums_wsvs_ws_l, &
1612                                              sums_us2_ws_l, sums_vs2_ws_l,   &
1613                                              sums_ws2_ws_l,                  &
1614                                              sums_wsnrs_ws_l,                &
1615                                              sums_wspts_ws_l,                &
1616                                              sums_wssas_ws_l,                &
1617                                              sums_wsqs_ws_l,                 &
1618                                              sums_wsqrs_ws_l
1619                                             
1620    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE   ::  hom_sum, rmask, spectrum_x, &
1621                                              spectrum_y, sums_l, sums_l_l, &
1622                                              sums_up_fraction_l
1623    REAL, DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  hom
1624
1625    SAVE
1626
1627 END MODULE statistics
1628
1629
1630
1631
1632 MODULE transpose_indices
1633
1634!------------------------------------------------------------------------------!
1635! Description:
1636! ------------
1637! Definition of indices for transposed arrays
1638!------------------------------------------------------------------------------!
1639
1640    INTEGER ::  nxl_y, nxl_yd, nxl_z, nxr_y, nxr_yd, nxr_z, nyn_x, nyn_z,      &
1641                nys_x, nys_z, nzb_x, nzb_y, nzb_yd, nzt_x, nzt_y, nzt_yd
1642               
1643
1644    SAVE
1645
1646 END MODULE transpose_indices
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.