source: palm/trunk/SOURCE/modules.f90 @ 1065

Last change on this file since 1065 was 1065, checked in by hoffmann, 11 years ago

cloud physics: rain sedimentation and turbulence effects

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 73.3 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! + c_sedimentation, limiter_sedimentation, turbulence, a_1, a_2, a_3, b_1, b_2,
23! + b_3, c_1, c_2, c_3, beta_cc
24!
25! bottom boundary condition of qr, nr changed from Dirichlet to Neumann
26!
27! Former revisions:
28! -----------------
29! $Id: modules.f90 1065 2012-11-22 17:42:36Z hoffmann $
30!
31! 1053 2012-11-13 17:11:03Z hoffmann
32! necessary expansions according to the two new prognostic equations (nr, qr)
33! of the two-moment cloud physics scheme:
34! +*_init, flux_l_*, diss_l_*, flux_s_*, diss_s_*, *sws, *swst, tend_*, *, *_p
35! +t*_m, *_1, *_2, *_3, *_av, bc_*_b, bc_*_t, ibc_*_b, ibc_*_t, bc_*_t_val,
36! +*_vertical_gradient, *_surface_initial_change, *_vertical_gradient_level,
37! +*_vertical_gradient_level_ind, *_surface, constant_waterflux_*, 
38! +cloud_scheme, icloud_scheme, surface_waterflux_*, sums_ws*s_ws_l, wall_*flux
39!
40! constants for the two-moment scheme:
41! +a_vent, a_term, b_vent, b_term, c_evap, c_term, cof, eps_sb, k_cc, k_cr, k_rr,
42! +k_br, kappa_rr, kin_vis_air, mu_constant_value, nc, pirho_l, dpirho_l, rho_1,
43! +schmidt, schmidt_p_1d3, stp, x0, xmin, xmax, dt_precipitation, w_precipitation
44!
45! steering parameters for the two_moment scheme:
46! +mu_constant, ventilation_effect
47!
48! 1036 2012-10-22 13:43:42Z raasch
49! code put under GPL (PALM 3.9)
50!
51! 1031 2012-10-19 14:35:30Z raasch
52! +output_format_netcdf
53!
54! 1015 2012-09-27 09:23:24Z raasch
55! +acc_rank, num_acc_per_node,
56! -adjust_mixing_length
57!
58! 1010 2012-09-20 07:59:54Z raasch
59! pointer free version can be generated with cpp switch __nopointer
60!
61! 1003 2012-09-14 14:35:53Z raasch
62! -grid_matching, nxa, nya, etc., nnx_pe, nny_pe, spl_*
63!
64! 1001 2012-09-13 14:08:46Z raasch
65! -asselin_filter_factor, cut_spline_overshoot, dt_changed, last_dt_change,
66! last_dt_change_1d, long_filter_factor, overshoot_limit_*, ups_limit_*
67! several pointer/target arrays converted to normal ones
68!
69! 996 2012-09-07 10:41:47Z raasch
70! -use_prior_plot1d_parameters
71!
72! 978 2012-08-09 08:28:32Z fricke
73! +c_u_m, c_u_m_l, c_v_m, c_v_m_l, c_w_m, c_w_m_l,
74! +bc_lr_dirneu, bc_lr_neudir, bc_ns_dirneu, bc_ns_neudir
75! -km_damp_x, km_damp_y, km_damp_max, outflow_damping_width
76! +z0h, z0h_av, z0h_factor, z0h1d
77! +ptdf_x, ptdf_y, pt_damping_width, pt_damping_factor
78!
79! 964 2012-07-26 09:14:24Z raasch
80! -cross_linecolors, cross_linestyles, cross_normalized_x, cross_normx_factor,
81! cross_normalized_y, cross_normy_factor, cross_pnc_local,
82! cross_profile_numbers, cross_profile_number_counter, cross_uxmax,
83! cross_uxmax_computed, cross_uxmax_normalized,
84! cross_uxmax_normalized_computed, cross_uxmin, cross_uxmin_computed,
85! cross_uxmin_normalized, cross_uxmin_normalized_computed, cross_uymax,
86! cross_uymin, cross_xtext, dopr_crossindex, dopr_label, linecolors, linestyles,
87! nz_do1d, profil_output, z_max_do1d, z_max_do1d_normalized
88!
89! 951 2012-07-19 14:22:52Z hoffmann
90! changing profile_columns and profile_rows
91!
92! 940 2012-07-09 14:31:00Z raasch
93! +neutral
94!
95! 927 2012-06-06 19:15:04Z raasch
96! +masking_method
97!
98! 880 2012-04-13 06:28:59Z raasch
99! gathered_size, subdomain_size moved to control_parameters
100!
101! 866 2012-03-28 06:44:41Z raasch
102! interface for global_min_max changed
103!
104! 861 2012-03-26 14:18:34Z suehring
105! +wall_flags_0
106! -boundary_flags
107! +nzb_max
108! +adv_sca_1, +adv_mom_1
109!
110! 849 2012-03-15 10:35:09Z raasch
111! +deleted_particles, deleted_tails, tr.._count_sum, tr.._count_recv_sum in
112! particle_attributes,
113! +de_dx, de_dy, de_dz in arrays_3d,
114! first_call_advec_particles renamed first_call_lpm
115!
116! 828 2012-02-21 12:00:36Z raasch
117! +dissipation_classes, radius_classes, use_kernel_tables,
118! particle feature color renamed class
119!
120! 825 2012-02-19 03:03:44Z raasch
121! +bfactor, curvature_solution_effects, eps_ros, molecular_weight_of_water,
122! vanthoff, -b_cond in cloud_parameters,
123! dopts_num increased to 29, particle attributes speed_x|y|z_sgs renamed
124! rvar1|2|3
125! wang_collision_kernel and turbulence_effects_on_collision replaced by
126! collision_kernel, hall_kernel, palm_kernel, wang_kernel
127!
128! 809 2012-01-30 13:32:58Z marongas
129! Bugfix: replaced .AND. and .NOT. with && and ! in the preprocessor directives
130!
131! 807 2012-01-25 11:53:51Z maronga
132! New cpp directive "__check" implemented which is used by check_namelist_files.
133! New parameter check_restart has been defined which is needed by
134! check_namelist_files only.
135!
136! 805 2012-01-17 15:53:28Z franke
137! Bugfix collective_wait must be out of parallel branch for runs in serial mode
138!
139! 801 2012-01-10 17:30:36Z suehring
140! Dimesion of sums_wsus_ws_l, ! sums_wsvs_ws_l, sums_us2_ws_l, sums_vs2_ws_l,
141! sums_ws2_ws_l, sums_wspts_ws_l, sums_wsqs_ws_l, sums_wssas_ws_l increased.
142! for thread-safe summation in advec_ws.
143!
144! 792 2011-12-01 01:23:23Z raasch
145! particle arrays (particles, parrticles_temp) implemented as pointers,
146! +particles_1, particles_2, sort_count
147!
148! 790 2011-11-29 03:11:20Z raasch
149! +turbulence_effects_on_collision, wang_collision_kernel
150!
151! 785 2011-11-28 09:47:19Z raasch
152! +scalar_rayleigh_damping, rdf_sc
153!
154! 778 2011-11-07 14:18:25Z fricke
155! +gathered_size, subdomain_size
156!
157! 771 2011-10-27 10:56:21Z heinze
158! +lpt_av
159!
160! 767 2011-10-14 06:39:12Z raasch
161! +u_profile, v_profile, uv_heights, use_prescribed_profile_data
162!
163! 759 2011-09-15 13:58:31Z raasch
164! +io_blocks, io_group, maximum_parallel_io_streams,
165! synchronous_exchange moved to control_parameters
166!
167! 743 2011-08-18 16:10:16Z suehring
168! Dimension of sums_wsus_ws_l, sums_wsvs_ws_l, sums_us2_ws_l, sums_vs2_ws_l,
169! sums_ws2_ws_l, sums_wspts_ws_l, sums_wssas_ws_l,sums_wsqs_ws_l needed for
170! statistical evaluation of turbulent fluxes in WS-scheme decreased.
171! 736 2011-08-17 14:13:26Z suehring
172! Dimension of fluxes needed for WS-scheme increased.
173!
174! 722 2011-04-11 06:21:09Z raasch
175! Bugfix: default value for south_border_pe changed to .F.
176!
177! 707 2011-03-29 11:39:40Z raasch
178! +bc_lr_dirrad, bc_lr_raddir, bc_ns_dirrad, bc_ns_raddir, left_border_pe,
179! north_border_pe, right_border_pe, south_border_pe
180! p_sub renamed p_loc
181!
182! 683 2011-02-09 14:25:15Z raasch
183! +synchronous_exchange
184!
185! 673 2011-01-18 16:19:48Z suehring
186! +weight_pres to weight the respective contribution of the Runge-Kutta
187! substeps. +p_sub to buffer the intermediate contributions for Multigrid and
188! SOR.
189!
190! 667 2010-12-23 12:06:00Z suehring/gryschka
191! Removed u_nzb_p1_for_vfc and v_nzb_p1_for_vfc
192! For coupling with different resolution in ocean and atmophere:
193! +nx_a, +nx_o, ny_a, +ny_o, ngp_a, ngp_o, +total_2d_o, +total_2d_a,
194! +coupling_topology
195! Buffer arrays for the left sided advective fluxes added in arrays_3d.
196! +flux_s_u, +flux_s_v, +flux_s_w, +diss_s_u, +diss_s_v, +diss_s_w,
197! +flux_s_pt, +diss_s_pt, +flux_s_e, +diss_s_e, +flux_s_q, +diss_s_q,
198! +flux_s_sa, +diss_s_sa
199! 3d arrays for dissipation control added. (only necessary for vector arch.)
200! +var_x, +var_y, +var_z, +gamma_x, +gamma_y, +gamma_z
201! Default of momentum_advec and scalar_advec changed to 'ws-scheme' .
202! +exchange_mg added in control_parameters to steer the data exchange.
203! Parameters +nbgp, +nxlg, +nxrg, +nysg, +nyng added in indices.
204! flag array +boundary_flags added in indices to steer the degradation of order
205! of the advective fluxes when non-cyclic boundaries are used.
206! MPI-datatypes +type_y, +type_y_int and +type_yz for data_exchange added in
207! pegrid.
208! +sums_wsus_ws_l, +sums_wsvs_ws_l, +sums_us2_ws_l, +sums_vs2_ws_l,
209! +sums_ws2_ws_l, +sums_wspts_ws_l, +sums_wssas_ws_l, +sums_wsqs_ws_l
210! and +weight_substep added in statistics to steer the statistical evaluation
211! of turbulent fluxes in the advection routines.
212! LOGICALS +ws_scheme_sca and +ws_scheme_mom added to get a better performance
213! in prognostic_equations.
214! LOGICAL +dissipation_control control added to steer numerical dissipation
215! in ws-scheme.
216! Changed length of string run_description_header
217!
218! 622 2010-12-10 08:08:13Z raasch
219! +collective_wait in pegrid
220!
221! 600 2010-11-24 16:10:51Z raasch
222! default values of surface_scalarflux and surface_waterflux changed
223! to 9999999.9
224!
225! 580 2010-10-05 13:59:11Z heinze
226! Renaming of ws_vertical_gradient to subs_vertical_gradient,
227! ws_vertical_gradient_level to subs_vertical_gradient_level and
228! ws_vertical_gradient_level_ind to subs_vertical_gradient_level_i
229!
230! 564 2010-09-30 13:18:59Z helmke
231! nc_precision and netcdf_precision dimension changed to 11, all default
232! values of mask_xyz_loop changed to -1.0, dimension of openfile changed to
233! 200+2*max_masks, max_masks changed to 50
234!
235! 553 2010-09-01 14:09:06Z weinreis
236! parameters for masked output are replaced by arrays
237!
238! 531 2010-04-21 06:47:21Z heinze
239! character length of dopr_unit enlarged
240!
241! 519 2010-03-19 05:30:02Z raasch
242! -replace_char, replace_by
243!
244! 493 2010-03-01 08:30:24Z raasch
245! +netcdf_data_format, -netcdf_64bit, -netcdf_64bit_3d, -netcdf_format_mask*,
246! -nc_format_mask, -format_parallel_io
247!
248! 485 2010-02-05 10:57:51Z raasch
249! ngp_3d, ngp_3d_inner changed to 64 bit
250!
251! 449 2010-02-02 11:23:59Z raasch
252! -var_ts: replaced by dots_max,
253! initial data assignments to some dvrp arrays changed due to error messages
254! from gfortran compiler
255! +large_scale_subsidence, ws_vertical_gradient, ws_vertical_gradient_level,
256! ws_vertical_gradient_level_ind, w_subs
257!
258! 388 2009-09-23 09:40:33Z raasch
259! +prho, prho_1
260! +bc_lr_cyc, bc_ns_cyc
261! +output_for_t0
262! translation error of actual -> current revisions fixed
263! +q* in dots_label, dots_unit. increased dots_num respectively
264! typographical error in dots_unit fixed
265! +clip_dvrp_*, cluster_size, color_interval, dvrpsize_interval, dvrp_overlap,
266! dvrp_total_overlap, groundplate_color, local_dvrserver_running, n*_dvrp,
267! interval_*_dvrp_prt, isosurface_color, particle_color, particle_dvrpsize,
268! topography color in dvrp_variables,
269! vertical_particle_advection is a 1d-array,
270! +canyon_height, canyon_width_x, canyon_width_y, canyon_wall_left,
271! canyon_wall_south, conserve_volume_flow_mode, coupling_start_time,
272! dp_external, dp_level_b, dp_level_ind_b, dp_smooth, dp_smooth_factor, dpdxy,
273! run_coupled, time_since_reference_point, u_bulk, v_bulk in control_parameters,
274! default value of grid_matching changed to strict
275! +shf_av, qsws_av
276!
277! 217 2008-12-09 18:00:48Z letzel
278! +topography_grid_convention
279! some dvrp-variables changed to single precision, variables for dvrp-mode
280! pathlines added, +target_id, abort_mode, message_string
281!
282! 197 2008-09-16 15:29:03Z raasch
283! allow 100 spectra levels instead of 10 for consistency with
284! define_netcdf_header, +canopy_heat_flux, cthf, lai,
285! +leaf_surface_concentration, scalar_exchange_coefficient, sec, sls
286! +hor_index_bounds, hor_index_bounds_previous_run, id_inflow, id_recycling,
287! inflow_damping_*, mean_inflow_profiles, numprocs_previous_run, nx_on_file,
288! ny_on_file, offset_ocean_*, recycling_plane, recycling_width, turbulent_inflow
289! -myid_char_14
290!
291! 138 2007-11-28 10:03:58Z letzel
292! +drag_coefficient, pch_index, lad_surface, lad_vertical_gradient,
293! lad_vertical_gradient_level, plant_canopy, lad, lad_s, lad_u, lad_v,
294! lad_w, cdc, lad_vertical_gradient_level_ind, canopy_mode
295! +dt_sort_particles, ngp_2dh_s_inner, time_sort_particles, flags,
296! wall_flags_1..10, wall_humidityflux(0:4), wall_qflux(0:4),
297! wall_salinityflux(0:4), wall_scalarflux(0:4)
298!
299! 108 2007-08-24 15:10:38Z letzel
300! +comm_inter, constant_top_momentumflux, coupling_char, coupling_mode,
301! coupling_mode_remote, c_u, c_v, c_w, dt_coupling, e_init, humidity_remote,
302! ngp_xy, nxlu, nysv, port_name, qswst_remote, terminate_coupled,
303! terminate_coupled_remote, time_coupling, top_momentumflux_u|v, type_xy,
304! uswst*, vswst*
305!
306! 97 2007-06-21 08:23:15Z raasch
307! +atmos_ocean_sign, ocean, r, + salinity variables
308! defaults of .._vertical_gradient_levels changed from -1.0 to -9999999.9
309! hydro_press renamed hyp, use_pt_reference renamed use_reference
310!
311! 89 2007-05-25 12:08:31Z raasch
312! +data_output_pr_user, max_pr_user, size of data_output_pr, dopr_index,
313! dopr_initial_index and dopr_unit enlarged,
314! var_hom and var_sum renamed pr_palm
315!
316! 82 2007-04-16 15:40:52Z raasch
317! +return_addres, return_username
318! Cpp-directive lcmuk renamed lc
319!
320! 75 2007-03-22 09:54:05Z raasch
321! +arrays precipitation_amount, precipitation_rate, precipitation_rate_av,
322! rif_wall, z0_av, +arrays u_m_l, u_m_r, etc. for radiation boundary conditions,
323! +loop_optimization, netcdf_64bit_3d, zu_s_inner, zw_w_inner, id_var_zusi_*,
324! id_var_zwwi_*, ts_value, u_nzb_p1_for_vfc, v_nzb_p1_for_vfc, pt_reference,
325! use_pt_reference, precipitation_amount_interval, revision
326! +age_m in particle_type, moisture renamed humidity,
327! -data_output_ts, dots_n, uvmean_outflow, uxrp, vynp,
328! arrays dots_label and dots_unit now dimensioned with dots_max,
329! setting of palm version moved to main program
330!
331! 37 2007-03-01 08:33:54Z raasch
332! +constant_top_heatflux, top_heatflux, use_top_fluxes, +arrays for top fluxes,
333! +nzt_diff, default of bc_pt_t renamed "initial_gradient"
334! Bugfix: p is not a pointer
335!
336! RCS Log replace by Id keyword, revision history cleaned up
337!
338! Revision 1.95  2007/02/11 13:18:30  raasch
339! version 3.1b (last under RCS control)
340!
341! Revision 1.1  1997/07/24 11:21:26  raasch
342! Initial revision
343!
344!
345! Description:
346! ------------
347! Definition of variables for special advection schemes
348!------------------------------------------------------------------------------!
349
350    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE   ::  aex, bex, dex, eex
351
352    SAVE
353
354 END MODULE advection
355
356
357
358
359 MODULE array_kind
360
361!------------------------------------------------------------------------------!
362! Description:
363! ------------
364! Definition of type parameters (used for the definition of single or double
365! precision variables)
366!------------------------------------------------------------------------------!
367
368    INTEGER, PARAMETER ::  dpk = SELECTED_REAL_KIND( 12 ), &
369                           spk = SELECTED_REAL_KIND( 6 )
370
371    SAVE
372
373 END MODULE array_kind
374
375
376
377
378 MODULE arrays_3d
379
380!------------------------------------------------------------------------------!
381! Description:
382! ------------
383! Definition of all arrays defined on the computational grid
384!------------------------------------------------------------------------------!
385
386    USE array_kind
387
388    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::                                         &
389          c_u_m, c_u_m_l, c_v_m, c_v_m_l, c_w_m, c_w_m_l, ddzu, ddzu_pres,     &
390          dd2zu, dzu, ddzw, dzw, hyp, inflow_damping_factor, lad, l_grid,      &
391          nr_init, ptdf_x, ptdf_y, pt_init, q_init, qr_init, rdf, rdf_sc,      &
392          sa_init, ug, u_init, u_nzb_p1_for_vfc, vg, v_init, v_nzb_p1_for_vfc, &
393          w_subs, zu, zw
394
395    REAL, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::                                       &
396          c_u, c_v, c_w, diss_s_e, diss_s_nr, diss_s_pt, diss_s_q, diss_s_qr,  &
397          diss_s_sa, diss_s_u, diss_s_v, diss_s_w, dzu_mg, dzw_mg, flux_s_e,   &
398          flux_s_nr, flux_s_pt, flux_s_q, flux_s_qr, flux_s_sa, flux_s_u,      &
399          flux_s_v, flux_s_w, f1_mg, f2_mg, f3_mg, mean_inflow_profiles, nrs,  &
400          nrsws, nrswst, pt_slope_ref, qs, qsws, qswst, qswst_remote, qrs,     &
401          qrsws, qrswst, rif, saswsb, saswst, shf, total_2d_a, total_2d_o, ts, &
402          tswst, us, usws, uswst, vsws, vswst, z0, z0h
403         
404
405    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::                                     &
406          canopy_heat_flux, cdc, d, de_dx, de_dy, de_dz, diss, diss_l_e,       &
407          diss_l_nr, diss_l_pt, diss_l_q, diss_l_qr, diss_l_sa, diss_l_u,      &
408          diss_l_v, diss_l_w, flux_l_e, flux_l_nr, flux_l_pt, flux_l_q,        &
409          flux_l_qr, flux_l_sa, flux_l_u, flux_l_v, flux_l_w, kh, km, lad_s,   &
410          lad_u, lad_v, lad_w, lai, l_wall, p_loc, sec, sls, tend, tend_pt,    &
411          tend_nr, tend_q, tend_qr, u_m_l, u_m_n, u_m_r, u_m_s, v_m_l, v_m_n,  &
412          v_m_r, v_m_s, w_m_l, w_m_n, w_m_r, w_m_s
413           
414
415#if defined( __nopointer )
416    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE, TARGET ::                             &
417          e, e_p, nr, nr_p, p, prho, pt, pt_p, q, q_p, ql, ql_c, ql_v, ql_vp,  &
418          qr, qr_p, rho, sa, sa_p, te_m, tnr_m, tpt_m, tq_m, tqr_m, tsa_m,     &
419          tu_m, tv_m, tw_m, u, u_p, v, v_p, vpt, w, w_p
420#else
421    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE, TARGET ::                             &
422          e_1, e_2, e_3, p, prho_1, nr_1, nr_2, nr_3, pt_1, pt_2, pt_3, q_1,   &
423          q_2, q_3, ql_v, ql_vp, ql_1, ql_2, qr_1, qr_2, qr_3, rho_1, sa_1,    &
424          sa_2, sa_3, u_1, u_2, u_3, v_1, v_2, v_3, vpt_1, w_1, w_2, w_3
425
426    REAL, DIMENSION(:,:,:), POINTER ::                                         &
427          e, e_p, nr, nr_p, prho, pt, pt_p, q, q_p, ql, ql_c, qr, qr_p, rho,   &
428          sa, sa_p, te_m, tnr_m, tpt_m, tq_m, tqr_m, tsa_m, tu_m, tv_m, tw_m,  &
429          u, u_p, v, v_p, vpt, w, w_p
430#endif
431
432    REAL, DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  rif_wall
433
434    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE :: var_x, var_y, var_z, gamma_x,       &
435                                           gamma_y, gamma_z
436
437    SAVE
438
439 END MODULE arrays_3d
440
441
442
443
444 MODULE averaging
445
446!------------------------------------------------------------------------------!
447! Description:
448! ------------
449! Definition of variables needed for time-averaging of 2d/3d data
450!------------------------------------------------------------------------------!
451
452    REAL, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  lwp_av, precipitation_rate_av,       &
453                                          qsws_av, shf_av,ts_av, us_av, z0_av, &
454                                          z0h_av
455
456    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE, TARGET :: &
457          e_av, lpt_av, nr_av, p_av, pc_av, pr_av, prr_av, pt_av, q_av, ql_av, &
458          ql_c_av, ql_v_av, ql_vp_av, qr_av, qv_av, rho_av, s_av, sa_av, u_av, &
459          v_av, vpt_av, w_av
460 
461 END MODULE averaging
462
463
464
465 MODULE cloud_parameters
466
467!------------------------------------------------------------------------------!
468! Description:
469! ------------
470! Definition of variables and constants for cloud physics
471!------------------------------------------------------------------------------!
472
473    LOGICAL ::  curvature_solution_effects = .FALSE., &
474                limiter_sedimentation = .TRUE., &
475                ventilation_effect = .FALSE.
476               
477
478    REAL ::  a_1 = 8.69E-4,     & ! coef. in turb. parametrization (cm-2 s3)
479             a_2 = -7.38E-5,    & ! coef. in turb. parametrization (cm-2 s3)
480             a_3 = -1.40E-2,    & ! coef. in turb. parametrization
481             a_term = 9.65,     & ! coef. for terminal velocity (m s-1)
482             a_vent = 0.78,     & ! coef. for ventilation effect
483             b_1 = 11.45E-6,    & ! coef. in turb. parametrization (m)
484             b_2 = 9.68E-6,     & ! coef. in turb. parametrization (m)
485             b_3 = 0.62,        & ! coef. in turb. parametrization
486             b_term = 9.8,      & ! coef. for terminal velocity (m s-1)
487             b_vent = 0.308,    & ! coef. for ventilation effect
488             beta_cc = 3.09E-4, & ! coef. in turb. parametrization (cm-2 s3)
489             bfactor,           &
490             c_1 = 4.82E-6,     & ! coef. in turb. parametrization (m)
491             c_2 = 4.8E-6,      & ! coef. in turb. parametrization (m)
492             c_3 = 0.76,        & ! coef. in turb. parametrization
493             c_const = 0.93,    & ! const. in Taylor-microscale Reynolds number
494             c_evap = 0.7,      & ! constant in evaporation
495             c_sedimentation = 2.0, & ! Courant number of sedimentation process
496             c_term = 600.0,    & ! coef. for terminal velocity (m-1)
497             cof(6) = (/ 76.18009172947146,      & ! coefficients in the
498                         -86.50532032941677,     & ! numerical
499                         24.01409824083091,      & ! calculation of the
500                         -1.231739572450155,     & ! gamma function
501                         0.1208650973866179E-2,  &
502                         -0.5395239384953E-5 /), &
503             cp = 1005.0,       & ! heat capacity of dry air (J kg-1 K-1)
504             diff_coeff_l = 0.23E-4, & ! diffusivity of water vapor (m2 s-1)
505             effective_coll_efficiency, &
506             eps_ros = 1.0E-4,  & ! accuracy of Rosenbrock method
507             eps_sb = 1.0E-20,  & ! threshold in two-moments scheme
508             k_cc = 9.44E09,    & ! const. rain-rain kernel (m3 kg-2 s-1)
509             k_cr0 = 4.33,      & ! const. cloud-rain kernel (m3 kg-1 s-1)
510             k_rr = 7.12,       & ! const. rain-rain kernel (m3 kg-1 s-1)
511             k_br = 1000.,      & ! const. in breakup parametrization (m-1)
512             kappa_rr = 60.7,   & ! const. in collision kernel (kg-1/3)
513             kin_vis_air = 1.4086E-5, & ! kin. viscosity of air (m2 s-1)
514             l_v = 2.5E+06,     & ! latent heat of vaporization (J kg-1)
515             l_d_cp, l_d_r, l_d_rv, & ! l_v / cp, l_v / r_d, l_v / r_v
516             mass_of_solute = 1.0E-17, & ! soluted NaCl (kg)
517             molecular_weight_of_solute = 0.05844, & ! mol. m. NaCl (kg mol-1)
518             molecular_weight_of_water = 0.01801528, & ! mol. m. H2O (kg mol-1)
519             nc = 70.0E6,       & ! cloud droplet concentration
520             prec_time_const = 0.001, & !coef. in Kessler scheme
521             pirho_l, dpirho_l, & ! pi * rho_l / 6.0; 6.0 / ( pi * rho_l )
522             rho_l = 1.0E3,     & ! density of water (kg m-3)
523             ql_crit = 0.0005,  & ! coef. in Kessler scheme
524             r_d = 287.0,       & ! sp. gas const. dry air (J kg-1 K-1)
525             r_v = 461.51,      & ! sp. gas const. water vapor (J kg-1 K-1)
526             schmidt = 0.71,    & ! Schmidt number
527             schmidt_p_1d3,     & ! schmidt**( 1.0 / 3.0 )
528             stp = 2.5066282746310005, & ! parameter in gamma function
529             thermal_conductivity_l = 2.43E-2, & ! therm. cond. air (J m-1 s-1 K-1)
530             vanthoff = 2.0,    & ! van't Hoff factor for NaCl
531             x0 = 2.6E-10,      & ! separating drop mass (kg)
532             xrmin = 2.6E-10,   & ! minimum rain drop size (kg)
533             xrmax = 5.0E-6,    & ! maximum rain drop site (kg)
534             dt_precipitation = 100.0, & ! timestep precipitation (s)
535             w_precipitation = 9.65      ! maximum terminal velocity (m s-1)
536
537    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE     ::  dr, hyrho, lambda_r, mu_r, pt_d_t, &
538                                            sed_nr, sed_q, sed_qr, t_d_pt, xr 
539
540    REAL, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  precipitation_amount, &
541                                            precipitation_rate
542!
543!-- 3D array of precipitation rate
544    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  prr
545
546    SAVE
547
548 END MODULE cloud_parameters
549
550
551
552
553 MODULE constants
554
555!------------------------------------------------------------------------------!
556! Description:
557! ------------
558! Definition of general constants
559!------------------------------------------------------------------------------!
560
561    REAL    ::  pi = 3.141592654
562    REAL    ::  adv_mom_1, adv_mom_3, adv_mom_5, adv_sca_1, adv_sca_3, adv_sca_5
563   
564
565    SAVE
566
567 END MODULE constants
568
569
570
571
572 MODULE control_parameters
573
574!------------------------------------------------------------------------------!
575! Description:
576! ------------
577! Definition of parameters for program control
578!------------------------------------------------------------------------------!
579
580    TYPE plot_precision
581       CHARACTER (LEN=6) ::  variable
582       INTEGER           ::  precision
583    END TYPE plot_precision
584
585    TYPE(plot_precision), DIMENSION(100) ::  plot_3d_precision =               &
586                        (/ plot_precision( 'u', 2 ), plot_precision( 'v', 2 ), &
587                           plot_precision( 'w', 2 ), plot_precision( 'p', 5 ), &
588                           plot_precision( 'pt', 2 ),                          &
589                           ( plot_precision( ' ', 1 ), i9 = 1,95 ) /)
590
591    TYPE file_status
592       LOGICAL ::  opened, opened_before
593    END TYPE file_status
594   
595    INTEGER, PARAMETER :: mask_xyz_dimension = 100, max_masks = 50
596
597    TYPE(file_status), DIMENSION(200+2*max_masks) ::                &
598                             openfile = file_status(.FALSE.,.FALSE.)
599
600    CHARACTER (LEN=1)    ::  cycle_mg = 'w', timestep_reason = ' '
601    CHARACTER (LEN=2)    ::  coupling_char = ''
602    CHARACTER (LEN=5)    ::  write_binary = 'false'
603    CHARACTER (LEN=8)    ::  run_date, run_time
604    CHARACTER (LEN=9)    ::  simulated_time_chr
605    CHARACTER (LEN=11)   ::  topography_grid_convention = ' '
606    CHARACTER (LEN=12)   ::  version = ' ', revision = ' '
607    CHARACTER (LEN=16)   ::  conserve_volume_flow_mode = 'default', &
608                             loop_optimization = 'default', &
609                             momentum_advec = 'ws-scheme', &
610                             psolver = 'poisfft', &
611                             scalar_advec = 'ws-scheme'
612    CHARACTER (LEN=20)   ::  bc_e_b = 'neumann', bc_lr = 'cyclic', &
613                             bc_nr_b = 'neumann', bc_nr_t = 'neumann', &
614                             bc_ns = 'cyclic', bc_p_b = 'neumann', &
615                             bc_p_t = 'dirichlet', bc_pt_b = 'dirichlet', &
616                             bc_pt_t = 'initial_gradient', &
617                             bc_q_b = 'dirichlet', bc_q_t = 'neumann', &
618                             bc_qr_b = 'neumann', bc_qr_t = 'neumann',&
619                             bc_s_b = 'dirichlet', bc_s_t = 'neumann', &
620                             bc_sa_t = 'neumann', &
621                             bc_uv_b = 'dirichlet', bc_uv_t = 'dirichlet', &
622                             canopy_mode = 'block', &
623                             cloud_scheme = 'seifert_beheng', &
624                             coupling_mode = 'uncoupled', &
625                             coupling_mode_remote = 'uncoupled', &
626                             dissipation_1d = 'as_in_3d_model', &
627                             fft_method = 'system-specific', &
628                             mixing_length_1d = 'as_in_3d_model', &
629                             random_generator = 'numerical-recipes', &
630                             return_addres, return_username, &
631                             timestep_scheme = 'runge-kutta-3'                             
632    CHARACTER (LEN=40)   ::  avs_data_file, output_format_netcdf, &
633                             topography = 'flat'
634    CHARACTER (LEN=64)   ::  host = ' '
635    CHARACTER (LEN=80)   ::  log_message, run_identifier
636    CHARACTER (LEN=100)  ::  initializing_actions = ' ' 
637    CHARACTER (LEN=110)  ::  run_description_header
638    CHARACTER (LEN=1000) ::  message_string = ' '
639
640    CHARACTER (LEN=7),  DIMENSION(100) ::  do3d_comp_prec = ' '
641    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(10)  ::  data_output_format = ' '
642    CHARACTER (LEN=11), DIMENSION(100) ::  data_output = ' ',    &
643                                           data_output_user = ' ', doav = ' '
644    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(max_masks,100) ::  &
645         data_output_masks = ' ', data_output_masks_user = ' '
646
647    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(300) ::  data_output_pr = ' '
648    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(200) ::  data_output_pr_user = ' '
649    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(11)  ::  netcdf_precision = ' '
650
651    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(max_masks,0:1,100) ::  domask = ' '
652    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(0:1,100) ::  do2d = ' ', do3d = ' '
653
654    INTEGER ::  abort_mode = 1, average_count_pr = 0, average_count_sp = 0, &
655                average_count_3d = 0, current_timestep_number = 0, &
656                coupling_topology = 0, &
657                dist_range = 0, disturbance_level_ind_b, &
658                disturbance_level_ind_t, doav_n = 0, dopr_n = 0, &
659                dopr_time_count = 0, dopts_time_count = 0, &
660                dosp_time_count = 0, dots_time_count = 0, &
661                do2d_xy_n = 0, do2d_xz_n = 0, do2d_yz_n = 0, do3d_avs_n = 0, &
662                dp_level_ind_b = 0, dvrp_filecount = 0, &
663                dz_stretch_level_index, gamma_mg, gathered_size, &
664                grid_level, ibc_e_b, ibc_nr_b, ibc_nr_t, ibc_p_b, ibc_p_t, &
665                ibc_pt_b, ibc_pt_t, ibc_q_b, ibc_q_t, ibc_qr_b, ibc_qr_t, &
666                ibc_sa_t, ibc_uv_b, ibc_uv_t, icloud_scheme, &
667                inflow_disturbance_begin = -1, inflow_disturbance_end = -1, &
668                intermediate_timestep_count, intermediate_timestep_count_max, &
669                io_group = 0, io_blocks = 1, iran = -1234567, &
670                masks = 0, maximum_grid_level, &
671                maximum_parallel_io_streams = -1, max_pr_user = 0, &
672                mgcycles = 0, mg_cycles = -1, mg_switch_to_pe0_level = 0, mid, &
673                netcdf_data_format = 2, ngsrb = 2, nsor = 20, &
674                nsor_ini = 100, n_sor, normalizing_region = 0, &
675                nz_do3d = -9999, pch_index = 0, prt_time_count = 0, &
676                recycling_plane, runnr = 0, &
677                skip_do_avs = 0, subdomain_size, terminate_coupled = 0, &
678                terminate_coupled_remote = 0, timestep_count = 0
679
680    INTEGER ::  dist_nxl(0:1), dist_nxr(0:1), dist_nyn(0:1), dist_nys(0:1), &
681                do2d_no(0:1) = 0, do2d_xy_time_count(0:1), &
682                do2d_xz_time_count(0:1), do2d_yz_time_count(0:1), &
683                do3d_no(0:1) = 0, do3d_time_count(0:1), &
684                domask_no(max_masks,0:1) = 0, domask_time_count(max_masks,0:1),&
685                lad_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
686                mask_size(max_masks,3) = -1, mask_size_l(max_masks,3) = -1, &
687                mask_start_l(max_masks,3) = -1, &
688                nr_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
689                pt_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
690                q_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
691                qr_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
692                sa_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
693                section(100,3), section_xy(100) = -9999, &
694                section_xz(100) = -9999, section_yz(100) = -9999, &
695                ug_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
696                vg_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
697                subs_vertical_gradient_level_i(10) = -9999
698
699#if defined ( __check )
700    INTEGER :: check_restart = 0
701#endif
702
703    INTEGER, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  grid_level_count
704
705    INTEGER, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  mask_i, mask_j, mask_k
706    INTEGER, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  &
707                mask_i_global, mask_j_global, mask_k_global
708
709    LOGICAL ::  avs_output = .FALSE., &
710                bc_lr_cyc =.TRUE., bc_lr_dirneu = .FALSE., &
711                bc_lr_dirrad = .FALSE., bc_lr_neudir = .FALSE., &
712                bc_lr_raddir = .FALSE., bc_ns_cyc = .TRUE., &
713                bc_ns_dirneu = .FALSE., bc_ns_dirrad = .FALSE., &
714                bc_ns_neudir = .FALSE., bc_ns_raddir = .FALSE., &
715                call_psolver_at_all_substeps = .TRUE., &
716                cloud_droplets = .FALSE., cloud_physics = .FALSE., &
717                conserve_volume_flow = .FALSE., constant_diffusion = .FALSE., &
718                constant_heatflux = .TRUE., constant_top_heatflux = .TRUE., &
719                constant_top_momentumflux = .FALSE., &
720                constant_top_salinityflux = .TRUE., &
721                constant_waterflux = .TRUE., constant_waterflux_nr = .TRUE., &
722                constant_waterflux_qr = .TRUE., create_disturbances = .TRUE., &
723                data_output_2d_on_each_pe = .TRUE., & 
724                dissipation_control = .FALSE., disturbance_created = .FALSE., &
725                do2d_at_begin = .FALSE., do3d_at_begin = .FALSE., &
726                do3d_compress = .FALSE., do_sum = .FALSE., &
727                dp_external = .FALSE., dp_smooth = .FALSE., &
728                drizzle = .FALSE., dt_fixed = .FALSE., &
729                dt_3d_reached, dt_3d_reached_l, exchange_mg = .FALSE., &
730                first_call_lpm = .TRUE., &
731                force_print_header = .FALSE., galilei_transformation = .FALSE.,&
732                humidity = .FALSE., humidity_remote = .FALSE., &
733                inflow_l = .FALSE., inflow_n = .FALSE., &
734                inflow_r = .FALSE., inflow_s = .FALSE., &
735                iso2d_output = .FALSE., large_scale_subsidence = .FALSE., &
736                masking_method = .FALSE., mg_switch_to_pe0 = .FALSE., &
737                netcdf_output = .FALSE., neutral = .FALSE., ocean = .FALSE., &
738                outflow_l = .FALSE., outflow_n = .FALSE., outflow_r = .FALSE., &
739                outflow_s = .FALSE., passive_scalar = .FALSE., &
740                plant_canopy = .FALSE., prandtl_layer = .TRUE., &
741                precipitation = .FALSE., &
742                radiation = .FALSE., random_heatflux = .FALSE., &
743                run_control_header = .FALSE., run_coupled = .TRUE., &
744                scalar_rayleigh_damping = .TRUE., sloping_surface = .FALSE., &
745                stop_dt = .FALSE., synchronous_exchange = .FALSE., &
746                terminate_run = .FALSE., turbulence = .FALSE., &
747                turbulent_inflow = .FALSE., &
748                use_prescribed_profile_data = .FALSE., use_reference = .FALSE.,&
749                use_surface_fluxes = .FALSE., use_top_fluxes = .FALSE., &
750                use_ug_for_galilei_tr = .TRUE., use_upstream_for_tke = .FALSE.,&
751                wall_adjustment = .TRUE., ws_scheme_sca = .FALSE., &
752                ws_scheme_mom = .FALSE.
753
754    LOGICAL ::  data_output_xy(0:1) = .FALSE., data_output_xz(0:1) = .FALSE., &
755                data_output_yz(0:1) = .FALSE.
756
757    REAL ::  advected_distance_x = 0.0, advected_distance_y = 0.0, &
758             alpha_surface = 0.0, atmos_ocean_sign = 1.0, &
759             averaging_interval = 0.0, averaging_interval_pr = 9999999.9, &
760             averaging_interval_sp = 9999999.9, bc_pt_t_val, bc_q_t_val, &
761             bc_qr_t_val, bc_nr_t_val, bottom_salinityflux = 0.0, &
762             building_height = 50.0, building_length_x = 50.0, &
763             building_length_y = 50.0, building_wall_left = 9999999.9, &
764             building_wall_south = 9999999.9, canyon_height = 50.0, &
765             canyon_width_x = 9999999.9, canyon_width_y = 9999999.9, &
766             canyon_wall_left = 9999999.9, canyon_wall_south = 9999999.9, &
767             cthf = 0.0, cfl_factor = -1.0, cos_alpha_surface, &
768             coupling_start_time, disturbance_amplitude = 0.25, &
769             disturbance_energy_limit = 0.01, &
770             disturbance_level_b = -9999999.9, &
771             disturbance_level_t = -9999999.9, &
772             dp_level_b = 0.0, drag_coefficient = 0.0, &
773             dt = -1.0, dt_averaging_input = 0.0, &
774             dt_averaging_input_pr = 9999999.9, dt_coupling = 9999999.9, &
775             dt_data_output = 9999999.9, &
776             dt_data_output_av = 9999999.9, dt_disturb = 9999999.9, &
777             dt_dopr = 9999999.9, dt_dopr_listing = 9999999.9, &
778             dt_dopts = 9999999.9, dt_dosp = 9999999.9, dt_dots = 9999999.9, &
779             dt_do2d_xy = 9999999.9, dt_do2d_xz = 9999999.9, &
780             dt_do2d_yz = 9999999.9, dt_do3d = 9999999.9, dt_dvrp = 9999999.9, &
781             dt_max = 20.0, dt_restart = 9999999.9, &
782             dt_run_control = 60.0, dt_3d = -1.0, dz = -1.0, &
783             dz_max = 9999999.9, dz_stretch_factor = 1.08, &
784             dz_stretch_level = 100000.0, e_init = 0.0, e_min = 0.0, &
785             end_time = 0.0, &
786             f = 0.0, fs = 0.0, g = 9.81, inflow_damping_height = 9999999.9, &
787             inflow_damping_width = 9999999.9, kappa = 0.4, km_constant = -1.0,&
788             lad_surface = 0.0, leaf_surface_concentration = 0.0, &
789             mask_scale_x = 1.0, mask_scale_y = 1.0, mask_scale_z = 1.0, &
790             maximum_cpu_time_allowed = 0.0,  &
791             molecular_viscosity = 1.461E-5, &
792             nr_surface = 0.0, nr_surface_initial_change = 0.0, &
793             old_dt = 1.0E-10, omega = 7.29212E-5, omega_sor = 1.8, &
794             particle_maximum_age = 9999999.9, &
795             phi = 55.0, prandtl_number = 1.0, &
796             precipitation_amount_interval = 9999999.9, prho_reference, &
797             pt_damping_factor = 0.0, pt_damping_width = 0.0, &
798             pt_reference = 9999999.9, pt_slope_offset = 0.0, &
799             pt_surface = 300.0, pt_surface_initial_change = 0.0, &
800             q_surface = 0.0, q_surface_initial_change = 0.0, &
801             qr_surface = 0.0, qr_surface_initial_change = 0.0, &
802             rayleigh_damping_factor = -1.0, rayleigh_damping_height = -1.0, &
803             recycling_width = 9999999.9, residual_limit = 1.0E-4, &
804             restart_time = 9999999.9, rho_reference, rho_surface, &
805             rif_max = 1.0, rif_min = -5.0, roughness_length = 0.1, &
806             sa_surface = 35.0, scalar_exchange_coefficient = 0.0, &
807             simulated_time = 0.0, simulated_time_at_begin, sin_alpha_surface, &
808             skip_time_data_output = 0.0, skip_time_data_output_av = 9999999.9,&
809             skip_time_dopr = 9999999.9, skip_time_dosp = 9999999.9, &
810             skip_time_do2d_xy = 9999999.9, skip_time_do2d_xz = 9999999.9, &
811             skip_time_do2d_yz = 9999999.9, skip_time_do3d = 9999999.9, &
812             surface_heatflux = 9999999.9, surface_pressure = 1013.25, &
813             surface_scalarflux = 9999999.9, surface_waterflux = 9999999.9, &
814             surface_waterflux_nr = 0.0, surface_waterflux_qr = 0.0, &
815             s_surface = 0.0, s_surface_initial_change = 0.0, &
816             termination_time_needed = -1.0, time_coupling = 0.0, &
817             time_disturb = 0.0, time_dopr = 0.0, time_dopr_av = 0.0, &
818             time_dopr_listing = 0.0, time_dopts = 0.0, time_dosp = 0.0, &
819             time_dosp_av = 0.0, time_dots = 0.0, time_do2d_xy = 0.0, &
820             time_do2d_xz = 0.0, time_do2d_yz = 0.0, time_do3d = 0.0, &
821             time_do_av = 0.0, time_do_sla = 0.0, time_dvrp = 0.0, &
822             time_restart = 9999999.9, time_run_control = 0.0,&
823             time_since_reference_point, top_heatflux = 9999999.9, &
824             top_momentumflux_u = 9999999.9, &
825             top_momentumflux_v = 9999999.9, top_salinityflux = 9999999.9, &
826             ug_surface = 0.0, u_bulk = 0.0, u_gtrans = 0.0, &
827             vg_surface = 0.0, &
828             v_bulk = 0.0, v_gtrans = 0.0, wall_adjustment_factor = 1.8, &
829             z_max_do2d = -1.0, z0h_factor = 1.0
830
831    REAL ::  do2d_xy_last_time(0:1) = -1.0, do2d_xz_last_time(0:1) = -1.0, &
832             do2d_yz_last_time(0:1) = -1.0, dpdxy(1:2) = 0.0, &
833             dt_domask(max_masks) = 9999999.9, lad_vertical_gradient(10) = 0.0,&
834             lad_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9, &
835             mask_scale(3), &
836             nr_vertical_gradient(10) = 0.0, &
837             nr_vertical_gradient_level(10) = -1.0, &
838             pt_vertical_gradient(10) = 0.0, &
839             pt_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9, &
840             q_vertical_gradient(10) = 0.0, &
841             q_vertical_gradient_level(10) = -1.0, &
842             qr_vertical_gradient(10) = 0.0, &
843             qr_vertical_gradient_level(10) = -1.0, &
844             s_vertical_gradient(10) = 0.0, &
845             s_vertical_gradient_level(10) = -1.0, &
846             sa_vertical_gradient(10) = 0.0, &
847             sa_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9, &
848             skip_time_domask(max_masks) = 9999999.9, threshold(20) = 0.0, &
849             time_domask(max_masks) = 0.0, &
850             tsc(10) = (/ 1.0, 1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0 /), &
851             u_profile(100) = 9999999.9, uv_heights(100) = 9999999.9, &
852             v_profile(100) = 9999999.9, &
853             ug_vertical_gradient(10) = 0.0, &
854             ug_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9, &
855             vg_vertical_gradient(10) = 0.0, &
856             vg_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9, &
857             volume_flow(1:2) = 0.0, volume_flow_area(1:2) = 0.0, &
858             volume_flow_initial(1:2) = 0.0, wall_heatflux(0:4) = 0.0, &
859             wall_humidityflux(0:4) = 0.0, wall_nrflux(0:4) = 0.0, & 
860             wall_qflux(0:4) = 0.0, wall_qrflux(0:4) = 0.0, &
861             wall_salinityflux(0:4) = 0.0, wall_scalarflux(0:4) = 0.0, &
862             subs_vertical_gradient(10) = 0.0, &
863             subs_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9
864
865    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  dp_smooth_factor
866
867    REAL, DIMENSION(max_masks,mask_xyz_dimension) :: &
868        mask_x = -1.0, mask_y = -1.0, mask_z = -1.0
869    REAL, DIMENSION(max_masks,3) ::                  &
870        mask_x_loop = -1.0, mask_y_loop = -1.0, mask_z_loop = -1.0
871   
872!
873!--    internal mask arrays ("mask,dimension,selection")
874       REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  mask, mask_loop
875
876    SAVE
877
878 END MODULE control_parameters
879
880
881
882
883 MODULE cpulog
884
885!------------------------------------------------------------------------------!
886! Description:
887! ------------
888! Definition of variables for cpu-time measurements
889!------------------------------------------------------------------------------!
890
891    REAL ::  initial_wallclock_time
892
893    TYPE logpoint
894       REAL               ::  isum, ivect, mean, mtime, mtimevec, sum, vector
895       INTEGER            ::  counts
896       CHARACTER (LEN=20) ::  place
897    END TYPE logpoint
898
899    TYPE(logpoint), DIMENSION(100) ::  log_point = logpoint( 0.0, 0.0, 0.0,   &
900                                       0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0, ' ' ),          &
901                                       log_point_s = logpoint( 0.0, 0.0, 0.0, &
902                                       0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0, ' ' )
903
904    SAVE
905
906 END MODULE cpulog
907
908
909
910
911 MODULE dvrp_variables
912
913!------------------------------------------------------------------------------!
914! Description:
915! ------------
916! Definition of variables used with dvrp-software
917!------------------------------------------------------------------------------!
918
919    CHARACTER (LEN=10) ::  dvrp_output = 'rtsp', particle_color = 'none', &
920                           particle_dvrpsize = 'none'
921
922    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(10) ::  mode_dvrp = &
923                                     (/ ( '                    ', i9 = 1,10 ) /)
924
925    CHARACTER (LEN=80) ::  dvrp_directory = 'default',                    &
926                           dvrp_file      = 'default',                    &
927                           dvrp_host      = 'origin.rvs.uni-hannover.de', &
928                           dvrp_password  = '********',                   &
929                           dvrp_username  = ' '
930
931    INTEGER ::  cluster_size = 1, dvrp_colortable_entries = 4,                 &
932                dvrp_colortable_entries_prt = 22, islice_dvrp,                 &
933                nx_dvrp, nxl_dvrp, nxr_dvrp, ny_dvrp, nyn_dvrp, nys_dvrp,      &
934                nz_dvrp, pathlines_fadeintime = 5, pathlines_fadeouttime = 5,  &
935                pathlines_linecount = 1000, pathlines_maxhistory = 40,         &
936                pathlines_wavecount = 10, pathlines_wavetime = 50,             &
937                vc_gradient_normals = 0, vc_mode = 0, vc_size_x = 2,           &
938                vc_size_y = 2, vc_size_z = 2
939
940    INTEGER, DIMENSION(10) ::  slicer_position_dvrp
941
942    LOGICAL ::  cyclic_dvrp = .FALSE., dvrp_overlap, dvrp_total_overlap, &
943                local_dvrserver_running, lock_steering_update = .FALSE., &
944                use_seperate_pe_for_dvrp_output = .FALSE.
945
946    REAL    ::  clip_dvrp_l = 9999999.9, clip_dvrp_n = 9999999.9, &
947                clip_dvrp_r = 9999999.9, clip_dvrp_s = 9999999.9, &
948                superelevation = 1.0, superelevation_x = 1.0,     &
949                superelevation_y = 1.0, vc_alpha = 38.0
950
951    REAL, DIMENSION(2) ::  color_interval = (/ 0.0, 1.0 /), &
952                           dvrpsize_interval = (/ 0.0, 1.0 /)
953
954    REAL, DIMENSION(3) ::  groundplate_color = (/ 0.0, 0.6, 0.0 /), &
955                           topography_color = (/ 0.8, 0.7, 0.6 /)
956
957#if defined( __decalpha )
958    REAL, DIMENSION(2,10)  ::  slicer_range_limits_dvrp = RESHAPE( (/       &
959                                -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, &
960                                -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, &
961                                -1.0, 1.0, -1.0, 1.0 /), (/ 2, 10 /) )
962
963    REAL, DIMENSION(3,10)  ::  isosurface_color = RESHAPE( (/                  &
964                                0.9, 0.9, 0.9,  0.8, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.8, &
965                                0.1, 0.8, 0.1,  0.6, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.6, &
966                                0.1, 0.6, 0.1,  0.4, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.4, &
967                                0.1, 0.4, 0.1 /), (/ 3, 10 /) )
968
969    REAL(4), DIMENSION(2,100) ::  interval_values_dvrp, interval_h_dvrp =      &
970                                  RESHAPE( (/ 270.0, 225.0, 225.0, 180.0,      &
971                                               70.0,  25.0,  25.0, -25.0,      &
972                                              ( 0.0, i9 = 1, 192 ) /),         &
973                                           (/ 2, 100 /) ),                     &
974                                  interval_l_dvrp = 0.5, interval_s_dvrp = 1.0,&
975                                  interval_a_dvrp = 0.0,                       &
976                                  interval_values_dvrp_prt,                    &
977                                  interval_h_dvrp_prt = RESHAPE(               &
978                                  (/ 270.0, 225.0, 225.0, 180.0, 70.0, 25.0,   &
979                                     25.0, -25.0, ( 0.0, i9 = 1, 192 ) /),     &
980                                                  (/ 2, 100 /) ),              &
981                                  interval_l_dvrp_prt = 0.5,                   &
982                                  interval_s_dvrp_prt = 1.0,                   &
983                                  interval_a_dvrp_prt = 0.0
984#else
985    REAL, DIMENSION(2,10)     ::  slicer_range_limits_dvrp
986
987    REAL, DIMENSION(3,10)     ::  isosurface_color
988
989    REAL(4), DIMENSION(2,100) ::  interval_values_dvrp,                       &
990                                  interval_values_dvrp_prt, interval_h_dvrp,  &
991                                  interval_h_dvrp_prt, interval_l_dvrp = 0.5, &
992                                  interval_l_dvrp_prt = 0.5, interval_s_dvrp = 1.0, &
993                                  interval_s_dvrp_prt = 1.0, interval_a_dvrp = 0.0, &
994                                  interval_a_dvrp_prt = 0.0
995
996    DATA  slicer_range_limits_dvrp / -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, &
997                                     -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, &
998                                     -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, &
999                                     -1.0, 1.0 /
1000
1001    DATA  isosurface_color / 0.9, 0.9, 0.9,  0.8, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.8, &
1002                             0.1, 0.8, 0.1,  0.6, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.6, &
1003                             0.1, 0.6, 0.1,  0.4, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.4, &
1004                             0.1, 0.4, 0.1 /
1005
1006    DATA  interval_h_dvrp / 270.0, 225.0, 225.0, 180.0, 70.0, 25.0, &
1007                            25.0, -25.0, 192 * 0.0 /
1008
1009    DATA  interval_h_dvrp_prt / 270.0, 225.0, 225.0, 180.0, 70.0, 25.0, &
1010                                25.0, -25.0, 192 * 0.0 /
1011#endif
1012
1013    REAL(4), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  xcoor_dvrp, ycoor_dvrp, zcoor_dvrp
1014
1015    TYPE steering
1016       CHARACTER (LEN=20) ::  name
1017       REAL(4)            ::  min, max
1018       INTEGER            ::  imin, imax
1019    END TYPE steering
1020
1021    TYPE(steering), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  steering_dvrp
1022
1023    SAVE
1024
1025 END MODULE dvrp_variables
1026
1027
1028
1029
1030 MODULE grid_variables
1031
1032!------------------------------------------------------------------------------!
1033! Description:
1034! ------------
1035! Definition of grid spacings
1036!------------------------------------------------------------------------------!
1037
1038    REAL ::  ddx, ddx2, dx = 1.0, dx2, ddy, ddy2, dy = 1.0, dy2
1039
1040    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  ddx2_mg, ddy2_mg
1041
1042    REAL, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  fwxm, fwxp, fwym, fwyp, fxm, fxp,   &
1043                                          fym, fyp, wall_e_x, wall_e_y,       &
1044                                          wall_u, wall_v, wall_w_x, wall_w_y, &
1045                                          zu_s_inner, zw_w_inner
1046
1047    SAVE
1048
1049 END MODULE grid_variables
1050
1051
1052
1053
1054 MODULE indices
1055
1056!------------------------------------------------------------------------------!
1057! Description:
1058! ------------
1059! Definition of array bounds and number of gridpoints
1060!------------------------------------------------------------------------------!
1061
1062    INTEGER ::  nbgp = 3, ngp_sums, nnx, nx = 0, nx_a, nx_o, nxl, nxlg,   &
1063                nxlu, nxr, nxrg, nx_on_file, nny, ny = 0, ny_a, ny_o,    &
1064                nyn, nyng, nys, nysg, nysv, ny_on_file, nnz, nz = 0,&
1065                nzb, nzb_diff, nzb_max, nzt, nzt_diff
1066
1067
1068    INTEGER( KIND = SELECTED_INT_KIND(18) ), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::      &
1069                ngp_3d, ngp_3d_inner   ! need to have 64 bit for grids > 2E9
1070
1071    INTEGER, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::                                      &
1072                ngp_2dh, nxl_mg, nxr_mg, nyn_mg, nys_mg, nzt_mg
1073
1074
1075    INTEGER, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE :: ngp_2dh_outer, ngp_2dh_s_inner,    &
1076                mg_loc_ind, nzb_diff_s_inner, nzb_diff_s_outer, nzb_diff_u,    &
1077                nzb_diff_v, nzb_inner, nzb_outer, nzb_s_inner, nzb_s_outer,    &
1078                nzb_u_inner, nzb_u_outer, nzb_v_inner, nzb_v_outer,            &
1079                nzb_w_inner, nzb_w_outer, nzb_2d
1080
1081    INTEGER, DIMENSION(:,:,:), POINTER ::  flags
1082
1083    INTEGER( KIND = SELECTED_INT_KIND(11) ), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  &
1084                wall_flags_0  ! need to have 34 Bit
1085
1086    INTEGER, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE,  TARGET ::                         &
1087                wall_flags_1, wall_flags_2, wall_flags_3, wall_flags_4,        &
1088                wall_flags_5, wall_flags_6, wall_flags_7, wall_flags_8,        &
1089                wall_flags_9, wall_flags_10
1090
1091
1092    SAVE
1093
1094 END MODULE indices
1095
1096
1097
1098
1099 MODULE interfaces
1100
1101!------------------------------------------------------------------------------!
1102! Description:
1103! ------------
1104! Interfaces for special subroutines which use optional parameters
1105!------------------------------------------------------------------------------!
1106
1107    INTERFACE
1108
1109       SUBROUTINE cpu_log( log_event, place, modus, barrierwait )
1110
1111          USE cpulog
1112
1113          CHARACTER (LEN=*)           ::  modus, place
1114          CHARACTER (LEN=*), OPTIONAL ::  barrierwait
1115          TYPE(logpoint)              ::  log_event
1116
1117       END SUBROUTINE cpu_log
1118
1119    END INTERFACE
1120
1121
1122
1123    INTERFACE
1124
1125       SUBROUTINE global_min_max ( i1, i2, j1, j2, k1, k2, feld, mode, offset, &
1126                                   wert, wert_ijk, wert1, wert1_ijk )
1127          CHARACTER (LEN=*), INTENT(IN) ::  mode
1128          INTEGER, INTENT(IN)           ::  i1, i2, j1, j2, k1, k2
1129          INTEGER                       ::  wert_ijk(3)
1130          INTEGER, OPTIONAL             ::  wert1_ijk(3)
1131          REAL                          ::  offset, wert
1132          REAL, OPTIONAL                ::  wert1
1133          REAL, INTENT(IN)              ::  feld(i1:i2,j1:j2,k1:k2)
1134
1135       END SUBROUTINE global_min_max
1136
1137    END INTERFACE
1138
1139    SAVE
1140
1141 END MODULE interfaces
1142
1143
1144
1145 MODULE pointer_interfaces
1146
1147!------------------------------------------------------------------------------!
1148! Description:
1149! ------------
1150! Interfaces for subroutines with pointer arguments called in
1151! prognostic_equations
1152!------------------------------------------------------------------------------!
1153
1154    INTERFACE
1155
1156       SUBROUTINE advec_s_bc( sk, sk_char )
1157
1158          CHARACTER (LEN=*), INTENT(IN)   ::  sk_char
1159#if defined( __nopointer )
1160          REAL, DIMENSION(:,:,:) ::  sk
1161#else
1162          REAL, DIMENSION(:,:,:), POINTER ::  sk
1163#endif
1164       END SUBROUTINE advec_s_bc
1165
1166    END INTERFACE
1167
1168
1169    SAVE
1170
1171 END MODULE pointer_interfaces
1172
1173
1174
1175
1176 MODULE model_1d
1177
1178!------------------------------------------------------------------------------!
1179! Description:
1180! ------------
1181! Definition of variables for the 1D-model
1182!------------------------------------------------------------------------------!
1183
1184    INTEGER ::  current_timestep_number_1d = 0, damp_level_ind_1d
1185
1186    LOGICAL ::  run_control_header_1d = .FALSE., stop_dt_1d = .FALSE. 
1187
1188    REAL ::     damp_level_1d = -1.0, dt_1d = 60.0, dt_max_1d = 300.0, &
1189                dt_pr_1d = 9999999.9, dt_run_control_1d = 60.0, &
1190                end_time_1d = 864000.0, old_dt_1d = 1.0E-10, &
1191                qs1d, simulated_time_1d = 0.0, time_pr_1d = 0.0, &
1192                time_run_control_1d = 0.0, ts1d, us1d, usws1d, &
1193                vsws1d, z01d, z0h1d
1194
1195
1196    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  e1d, e1d_p, kh1d, km1d, l_black, l1d,  &
1197                                        rif1d, te_e, te_em, te_u, te_um, te_v, &
1198                                        te_vm, u1d, u1d_p, v1d, v1d_p
1199
1200    SAVE
1201
1202 END MODULE model_1d
1203
1204
1205
1206
1207 MODULE netcdf_control
1208
1209!------------------------------------------------------------------------------!
1210! Description:
1211! ------------
1212! Definition of parameters and variables for netcdf control.
1213!------------------------------------------------------------------------------!
1214
1215    USE control_parameters
1216#if defined( __netcdf )
1217    USE netcdf
1218#endif
1219
1220    INTEGER, PARAMETER ::  dopr_norm_num = 7, dopts_num = 29, dots_max = 100
1221
1222    INTEGER ::  dots_num = 23
1223
1224    CHARACTER (LEN=6), DIMENSION(dopr_norm_num) ::  dopr_norm_names =   &
1225         (/ 'wpt0  ', 'ws2   ', 'tsw2  ', 'ws3   ', 'ws2tsw', 'wstsw2', &
1226            'z_i   ' /)
1227
1228    CHARACTER (LEN=6), DIMENSION(dopr_norm_num) ::  dopr_norm_longnames = &
1229         (/ 'wpt0  ', 'w*2   ', 't*w2  ', 'w*3   ', 'w*2t*w', 'w*t*w2',   &
1230            'z_i   ' /)
1231
1232    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(dopts_num) :: dopts_label = &
1233          (/ 'tnpt   ', 'x_     ', 'y_     ', 'z_     ', 'z_abs  ', 'u      ', &
1234             'v      ', 'w      ', 'u"     ', 'v"     ', 'w"     ', 'npt_up ', &
1235             'w_up   ', 'w_down ', 'radius ', 'r_min  ', 'r_max  ', 'npt_max', &
1236             'npt_min', 'x*2    ', 'y*2    ', 'z*2    ', 'u*2    ', 'v*2    ', &
1237             'w*2    ', 'u"2    ', 'v"2    ', 'w"2    ', 'npt*2  ' /)
1238
1239    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(dopts_num) :: dopts_unit = &
1240          (/ 'number ', 'm      ', 'm      ', 'm      ', 'm      ', 'm/s    ', &
1241             'm/s    ', 'm/s    ', 'm/s    ', 'm/s    ', 'm/s    ', 'number ', &
1242             'm/s    ', 'm/s    ', 'm      ', 'm      ', 'm      ', 'number ', &
1243             'number ', 'm2     ', 'm2     ', 'm2     ', 'm2/s2  ', 'm2/s2  ', &
1244             'm2/s2  ', 'm2/s2  ', 'm2/s2  ', 'm2/s2  ', 'number2' /)
1245
1246    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(dots_max) :: dots_label = &
1247          (/ 'E      ', 'E*     ', 'dt     ', 'u*     ', 'th*    ', 'umax   ', &
1248             'vmax   ', 'wmax   ', 'div_new', 'div_old', 'z_i_wpt', 'z_i_pt ', &
1249             'w*     ', 'w"pt"0 ', 'w"pt"  ', 'wpt    ', 'pt(0)  ', 'pt(zp) ', &
1250             'w"u"0  ', 'w"v"0  ', 'w"q"0  ', 'mo_L   ', 'q*     ',            &
1251             ( 'unknown', i9 = 1, dots_max-23 ) /)
1252
1253    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(dots_max) :: dots_unit = &
1254          (/ 'm2/s2  ', 'm2/s2  ', 's      ', 'm/s    ', 'K      ', 'm/s    ', &
1255             'm/s    ', 'm/s    ', 's-1    ', 's-1    ', 'm      ', 'm      ', &
1256             'm/s    ', 'K m/s  ', 'K m/s  ', 'K m/s  ', 'K      ', 'K      ', &
1257             'm2/s2  ', 'm2/s2  ', 'kg m/s ', 'm      ', 'kg/kg  ',            &
1258             ( 'unknown', i9 = 1, dots_max-23 ) /)
1259
1260    CHARACTER (LEN=9), DIMENSION(300) ::  dopr_unit = 'unknown'
1261
1262    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(0:1,100) ::  do2d_unit, do3d_unit
1263
1264    CHARACTER (LEN=16), DIMENSION(25) ::  prt_var_names = &
1265          (/ 'pt_age          ', 'pt_dvrp_size    ', 'pt_origin_x     ', &
1266             'pt_origin_y     ', 'pt_origin_z     ', 'pt_radius       ', &
1267             'pt_speed_x      ', 'pt_speed_y      ', 'pt_speed_z      ', &
1268             'pt_weight_factor', 'pt_x            ', 'pt_y            ', &
1269             'pt_z            ', 'pt_color        ', 'pt_group        ', &
1270             'pt_tailpoints   ', 'pt_tail_id      ', 'pt_density_ratio', &
1271             'pt_exp_arg      ', 'pt_exp_term     ', 'not_used        ', &
1272             'not_used        ', 'not_used        ', 'not_used        ', &
1273             'not_used        ' /)
1274
1275    CHARACTER (LEN=16), DIMENSION(25) ::  prt_var_units = &
1276          (/ 'seconds         ', 'meters          ', 'meters          ', &
1277             'meters          ', 'meters          ', 'meters          ', &
1278             'm/s             ', 'm/s             ', 'm/s             ', &
1279             'factor          ', 'meters          ', 'meters          ', &
1280             'meters          ', 'none            ', 'none            ', &
1281             'none            ', 'none            ', 'ratio           ', &
1282             'none            ', 'none            ', 'not_used        ', &
1283             'not_used        ', 'not_used        ', 'not_used        ', &
1284             'not_used        ' /)
1285
1286    INTEGER ::  id_dim_prtnum, id_dim_time_pr, id_dim_time_prt, &
1287                id_dim_time_pts, id_dim_time_sp, id_dim_time_ts, id_dim_x_sp, &
1288                id_dim_y_sp, id_dim_zu_sp, id_dim_zw_sp, id_set_pr, &
1289                id_set_prt, id_set_pts, id_set_sp, id_set_ts, id_var_prtnum, &
1290                id_var_rnop_prt, id_var_time_pr, id_var_time_prt, &
1291                id_var_time_pts, id_var_time_sp, id_var_time_ts, id_var_x_sp, &
1292                id_var_y_sp, id_var_zu_sp, id_var_zw_sp, nc_stat
1293
1294    INTEGER, DIMENSION(0:1) ::  id_dim_time_xy, id_dim_time_xz, &
1295                id_dim_time_yz, id_dim_time_3d, id_dim_x_xy, id_dim_xu_xy, &
1296                id_dim_x_xz, id_dim_xu_xz, id_dim_x_yz, id_dim_xu_yz, &
1297                id_dim_x_3d, id_dim_xu_3d, id_dim_y_xy, id_dim_yv_xy, &
1298                id_dim_y_xz, id_dim_yv_xz, id_dim_y_yz, id_dim_yv_yz, &
1299                id_dim_y_3d, id_dim_yv_3d, id_dim_zu_xy, id_dim_zu1_xy, &
1300                id_dim_zu_xz, id_dim_zu_yz, id_dim_zu_3d, id_dim_zw_xy, &
1301                id_dim_zw_xz, id_dim_zw_yz, id_dim_zw_3d, id_set_xy, &
1302                id_set_xz, id_set_yz, id_set_3d, id_var_ind_x_yz, &
1303                id_var_ind_y_xz, id_var_ind_z_xy, id_var_time_xy, &
1304                id_var_time_xz, id_var_time_yz, id_var_time_3d, id_var_x_xy, &
1305                id_var_xu_xy, id_var_x_xz, id_var_xu_xz, id_var_x_yz, &
1306                id_var_xu_yz, id_var_x_3d, id_var_xu_3d, id_var_y_xy, &
1307                id_var_yv_xy, id_var_y_xz, id_var_yv_xz, id_var_y_yz, &
1308                id_var_yv_yz, id_var_y_3d, id_var_yv_3d, id_var_zusi_xy, &
1309                id_var_zusi_3d, id_var_zu_xy, id_var_zu1_xy, id_var_zu_xz, &
1310                id_var_zu_yz, id_var_zu_3d, id_var_zwwi_xy, id_var_zwwi_3d, &
1311                id_var_zw_xy, id_var_zw_xz, id_var_zw_yz, id_var_zw_3d
1312
1313    INTEGER, DIMENSION(10)  ::  id_var_dospx, id_var_dospy
1314    INTEGER, DIMENSION(20)  ::  id_var_prt
1315    INTEGER, DIMENSION(11)  ::  nc_precision
1316    INTEGER, DIMENSION(dopr_norm_num) ::  id_var_norm_dopr
1317
1318    INTEGER, DIMENSION(dopts_num,0:10) ::  id_var_dopts
1319    INTEGER, DIMENSION(0:1,100)        ::  id_var_do2d, id_var_do3d
1320    INTEGER, DIMENSION(100,0:9)        ::  id_dim_z_pr, id_var_dopr, &
1321                                           id_var_z_pr
1322    INTEGER, DIMENSION(dots_max,0:9)   ::  id_var_dots
1323
1324!
1325!-- masked output
1326    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(max_masks,0:1,100) ::  domask_unit
1327
1328    LOGICAL ::  output_for_t0 = .FALSE.
1329
1330    INTEGER, DIMENSION(1:max_masks,0:1) ::  id_dim_time_mask, id_dim_x_mask, &
1331                id_dim_xu_mask, id_dim_y_mask, id_dim_yv_mask, id_dim_zu_mask, &
1332                id_dim_zw_mask, &
1333                id_set_mask, &
1334                id_var_time_mask, id_var_x_mask, id_var_xu_mask, &
1335                id_var_y_mask, id_var_yv_mask, id_var_zu_mask, id_var_zw_mask, &
1336                id_var_zusi_mask, id_var_zwwi_mask
1337
1338    INTEGER, DIMENSION(1:max_masks,0:1,100)         ::  id_var_domask
1339
1340    SAVE
1341
1342 END MODULE netcdf_control
1343
1344
1345
1346 MODULE particle_attributes
1347
1348!------------------------------------------------------------------------------!
1349! Description:
1350! ------------
1351! Definition of variables used to compute particle transport
1352!------------------------------------------------------------------------------!
1353
1354    USE array_kind
1355
1356    CHARACTER (LEN=15)  ::  bc_par_lr = 'cyclic',  bc_par_ns = 'cyclic', &
1357                            bc_par_b  = 'reflect', bc_par_t  = 'absorb', &
1358                            collision_kernel = 'none'
1359
1360#if defined( __parallel )
1361    INTEGER ::  mpi_particle_type
1362#endif
1363    INTEGER ::  deleted_particles = 0, deleted_tails = 0,                      &
1364                dissipation_classes = 10, ibc_par_lr,                          &
1365                ibc_par_ns, ibc_par_b, ibc_par_t, iran_part = -1234567,        &
1366                maximum_number_of_particles = 1000,                            &
1367                maximum_number_of_tailpoints = 100,                            &
1368                maximum_number_of_tails = 0,                                   &
1369                number_of_initial_particles = 0, number_of_particles = 0,      &
1370                number_of_particle_groups = 1, number_of_tails = 0,            &
1371                number_of_initial_tails = 0, offset_ocean_nzt = 0,             &
1372                offset_ocean_nzt_m1 = 0, particles_per_point = 1,              &
1373                particle_file_count = 0, radius_classes = 20,                  &
1374                skip_particles_for_tail = 100, sort_count = 0,                 &
1375                total_number_of_particles, total_number_of_tails = 0,          &
1376                trlp_count_sum, trlp_count_recv_sum, trrp_count_sum,           &
1377                trrp_count_recv_sum, trsp_count_sum, trsp_count_recv_sum,      &
1378                trnp_count_sum, trnp_count_recv_sum
1379
1380    INTEGER, PARAMETER ::  max_number_of_particle_groups = 10
1381
1382    INTEGER, DIMENSION(:), ALLOCATABLE     ::  new_tail_id
1383    INTEGER, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  prt_count, prt_start_index
1384
1385    LOGICAL ::  hall_kernel = .FALSE., palm_kernel = .FALSE.,                  &
1386                particle_advection = .FALSE., random_start_position = .FALSE., &
1387                read_particles_from_restartfile = .TRUE.,                      &
1388                uniform_particles = .TRUE., use_kernel_tables = .FALSE.,       &
1389                use_particle_tails = .FALSE., use_sgs_for_particles = .FALSE., &
1390                wang_kernel = .FALSE., write_particle_statistics = .FALSE.
1391
1392    LOGICAL, DIMENSION(max_number_of_particle_groups) ::                       &
1393                vertical_particle_advection = .TRUE.
1394
1395    LOGICAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  particle_mask, tail_mask
1396
1397    REAL    ::  c_0 = 3.0, dt_min_part = 0.0002, dt_prel = 9999999.9,          &
1398                dt_sort_particles = 0.0, dt_write_particle_data = 9999999.9,   &
1399                dvrp_psize = 9999999.9, end_time_prel = 9999999.9,             &
1400                initial_weighting_factor = 1.0,                                &
1401                maximum_tailpoint_age = 100000.0,                              &
1402                minimum_tailpoint_distance = 0.0,                              &
1403                particle_advection_start = 0.0, sgs_wfu_part = 0.3333333,      &
1404                sgs_wfv_part = 0.3333333, sgs_wfw_part = 0.3333333,            &
1405                time_prel = 0.0, time_sort_particles = 0.0,                    &
1406                time_write_particle_data = 0.0
1407
1408    REAL, DIMENSION(max_number_of_particle_groups) ::  &
1409                density_ratio = 9999999.9, pdx = 9999999.9, pdy = 9999999.9, &
1410                pdz = 9999999.9, psb = 9999999.9, psl = 9999999.9,           &
1411                psn = 9999999.9, psr = 9999999.9, pss = 9999999.9,           &
1412                pst = 9999999.9, radius = 9999999.9
1413
1414    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  particle_tail_coordinates
1415
1416
1417    TYPE particle_type
1418       SEQUENCE
1419       REAL    ::  age, age_m, dt_sum, dvrp_psize, e_m, origin_x, origin_y, &
1420                   origin_z, radius, rvar1, rvar2, rvar3, speed_x, speed_y, &
1421                   speed_z, weight_factor, x, y, z
1422       INTEGER ::  class, group, tailpoints, tail_id
1423    END TYPE particle_type
1424
1425    TYPE(particle_type), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  initial_particles
1426    TYPE(particle_type), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET ::  part_1, part_2
1427    TYPE(particle_type), DIMENSION(:), POINTER  ::  particles
1428
1429    TYPE particle_groups_type
1430       SEQUENCE
1431       REAL    ::  density_ratio, radius, exp_arg, exp_term
1432    END TYPE particle_groups_type
1433
1434    TYPE(particle_groups_type), DIMENSION(max_number_of_particle_groups) ::&
1435                   particle_groups
1436
1437    SAVE
1438
1439 END MODULE particle_attributes
1440
1441
1442
1443
1444
1445 MODULE pegrid
1446
1447!------------------------------------------------------------------------------!
1448! Description:
1449! ------------
1450! Definition of variables which define processor topology and the exchange of
1451! ghost point layers. This modules must be placed in all routines which contain
1452! MPI-calls.
1453!------------------------------------------------------------------------------!
1454
1455#if defined( __parallel ) && ! defined ( __check )
1456#if defined( __lc )
1457    USE MPI
1458#else
1459    INCLUDE "mpif.h"
1460#endif
1461#endif
1462    CHARACTER(LEN=5)       ::  myid_char = ''
1463    INTEGER                ::  acc_rank, id_inflow = 0, id_recycling = 0,      &
1464                               myid = 0, num_acc_per_node = 0,                 &
1465                               target_id, npex = -1, npey = -1, numprocs = 1,  &
1466                               numprocs_previous_run = -1,                     &
1467                               tasks_per_node = -9999, threads_per_task = 1
1468
1469    INTEGER, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  hor_index_bounds, &
1470                                             hor_index_bounds_previous_run
1471
1472    LOGICAL ::  collective_wait = .FALSE.
1473
1474#if defined( __parallel )
1475#if defined( __mpi2 )
1476    CHARACTER (LEN=MPI_MAX_PORT_NAME) ::  port_name
1477#endif
1478
1479    INTEGER ::  comm1dx, comm1dy, comm2d, comm_inter, comm_palm, ierr, myidx,  &
1480                myidy, ndim = 2, ngp_a, ngp_o, ngp_xy, ngp_y, pleft, pnorth,   &
1481                pright, psouth, sendrecvcount_xy, sendrecvcount_yz,            &
1482                sendrecvcount_zx, sendrecvcount_zyd, sendrecvcount_yxd,        &
1483                type_x, type_x_int, type_xy, type_y, type_y_int
1484
1485    INTEGER ::  ibuf(12), pcoord(2), pdims(2)
1486
1487#if ! defined ( __check )
1488    INTEGER ::  status(MPI_STATUS_SIZE)
1489#endif
1490
1491
1492    INTEGER, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  ngp_yz, type_xz, type_yz
1493
1494    LOGICAL ::  left_border_pe  = .FALSE., north_border_pe = .FALSE., &
1495                reorder = .TRUE., right_border_pe = .FALSE.,          &
1496                south_border_pe = .FALSE.
1497
1498    LOGICAL, DIMENSION(2) ::  cyclic = (/ .TRUE. , .TRUE. /), &
1499                              remain_dims
1500#endif
1501
1502    SAVE
1503
1504 END MODULE pegrid
1505
1506
1507
1508
1509 MODULE profil_parameter
1510
1511!------------------------------------------------------------------------------!
1512! Description:
1513! ------------
1514! Definition of variables which control PROFIL-output
1515!------------------------------------------------------------------------------!
1516
1517    INTEGER, PARAMETER ::  crmax = 100
1518
1519    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(20) ::  cross_ts_profiles = &
1520                           (/ ' E E*               ', ' dt                 ', &
1521                              ' u* w*              ', ' th*                ', &
1522                              ' umax vmax wmax     ', ' div_old div_new    ', &
1523                              ' z_i_wpt z_i_pt     ', ' w"pt"0 w"pt" wpt   ', &
1524                              ' pt(0) pt(zp)       ', ' splux spluy spluz  ', &
1525                              ' L                  ',                         &
1526                            ( '                    ', i9 = 1, 9 ) /)
1527
1528    CHARACTER (LEN=100), DIMENSION(crmax) ::  cross_profiles = &
1529                           (/ ' u v                           ', &
1530                              ' pt                            ', &
1531                              ' w"pt" w*pt* w*pt*BC wpt wptBC ', &
1532                              ' w"u" w*u* wu w"v" w*v* wv     ', &
1533                              ' km kh                         ', &
1534                              ' l                             ', &
1535                         ( '                               ', i9 = 1, 94 ) /)
1536
1537    INTEGER ::  profile_columns = 2, profile_rows = 3, profile_number = 0
1538
1539    INTEGER ::  cross_ts_numbers(crmax,crmax) = 0, &
1540                cross_ts_number_count(crmax) = 0, &
1541                dopr_index(300) = 0, dopr_initial_index(300) = 0, &
1542                dots_crossindex(100) = 0, dots_index(100) = 0
1543               
1544
1545    REAL ::  cross_ts_uymax(20) = &
1546                             (/ 999.999, 999.999, 999.999, 999.999, 999.999,   &
1547                                999.999, 999.999, 999.999, 999.999, 999.999,   &
1548                                999.999, 999.999, 999.999, 999.999, 999.999,   &
1549                                999.999, 999.999, 999.999, 999.999, 999.999 /),&
1550             cross_ts_uymax_computed(20) = 999.999, &
1551             cross_ts_uymin(20) = &
1552                             (/ 999.999, 999.999, 999.999,  -5.000, 999.999,   &
1553                                999.999,   0.000, 999.999, 999.999, 999.999,   &
1554                                999.999, 999.999, 999.999, 999.999, 999.999,   &
1555                                999.999, 999.999, 999.999, 999.999, 999.999 /),&
1556             cross_ts_uymin_computed(20) = 999.999
1557
1558    SAVE
1559
1560 END MODULE profil_parameter
1561
1562
1563
1564
1565 MODULE spectrum
1566
1567!------------------------------------------------------------------------------!
1568! Description:
1569! ------------
1570! Definition of quantities used for computing spectra
1571!------------------------------------------------------------------------------!
1572
1573    CHARACTER (LEN=6),  DIMENSION(1:5) ::  header_char = (/ 'PS(u) ', 'PS(v) ',&
1574                                           'PS(w) ', 'PS(pt)', 'PS(q) ' /)
1575    CHARACTER (LEN=2),  DIMENSION(10)  ::  spectra_direction = 'x'
1576    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(10)  ::  data_output_sp  = ' '
1577    CHARACTER (LEN=25), DIMENSION(1:5) ::  utext_char =                    &
1578                                           (/ '-power spectrum of u     ', &
1579                                              '-power spectrum of v     ', &
1580                                              '-power spectrum of w     ', &
1581                                              '-power spectrum of ^1185 ', &
1582                                              '-power spectrum of q     ' /)
1583    CHARACTER (LEN=39), DIMENSION(1:5) ::  ytext_char =                        &
1584                                 (/ 'k ^2236 ^2566^2569<u(k) in m>2s>->2    ', &
1585                                    'k ^2236 ^2566^2569<v(k) in m>2s>->2    ', &
1586                                    'k ^2236 ^2566^2569<w(k) in m>2s>->2    ', &
1587                                    'k ^2236 ^2566^2569<^1185(k) in m>2s>->2', &
1588                                    'k ^2236 ^2566^2569<q(k) in m>2s>->2    ' /)
1589
1590    INTEGER ::  klist_x = 0, klist_y = 0, n_sp_x = 0, n_sp_y = 0
1591
1592    INTEGER ::  comp_spectra_level(100) = 999999,                   &
1593                lstyles(100) = (/ 0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1594                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1595                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1596                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1597                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1598                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1599                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1600                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1601                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1602                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8 /), &
1603                plot_spectra_level(100) = 999999
1604
1605    REAL    ::  time_to_start_sp = 0.0
1606
1607    SAVE
1608
1609 END MODULE spectrum
1610
1611
1612
1613
1614 MODULE statistics
1615
1616!------------------------------------------------------------------------------!
1617! Description:
1618! ------------
1619! Definition of statistical quantities, e.g. global sums
1620!------------------------------------------------------------------------------!
1621
1622    CHARACTER (LEN=40) ::  region(0:9)
1623    INTEGER ::  pr_palm = 80, statistic_regions = 0
1624    INTEGER ::  u_max_ijk(3), v_max_ijk(3), w_max_ijk(3)
1625    LOGICAL ::  flow_statistics_called = .FALSE.
1626    REAL ::     u_max, v_max, w_max
1627    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE       ::  sums_divnew_l, sums_divold_l,   &
1628                                              weight_substep, weight_pres
1629    REAL, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE     ::  sums, sums_wsts_bc_l, ts_value, &
1630                                              sums_wsus_ws_l, sums_wsvs_ws_l, &
1631                                              sums_us2_ws_l, sums_vs2_ws_l,   &
1632                                              sums_ws2_ws_l,                  &
1633                                              sums_wsnrs_ws_l,                &
1634                                              sums_wspts_ws_l,                &
1635                                              sums_wssas_ws_l,                &
1636                                              sums_wsqs_ws_l,                 &
1637                                              sums_wsqrs_ws_l
1638                                             
1639    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE   ::  hom_sum, rmask, spectrum_x, &
1640                                              spectrum_y, sums_l, sums_l_l, &
1641                                              sums_up_fraction_l
1642    REAL, DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  hom
1643
1644    SAVE
1645
1646 END MODULE statistics
1647
1648
1649
1650
1651 MODULE transpose_indices
1652
1653!------------------------------------------------------------------------------!
1654! Description:
1655! ------------
1656! Definition of indices for transposed arrays
1657!------------------------------------------------------------------------------!
1658
1659    INTEGER ::  nxl_y, nxl_yd, nxl_z, nxr_y, nxr_yd, nxr_z, nyn_x, nyn_z,      &
1660                nys_x, nys_z, nzb_x, nzb_y, nzb_yd, nzt_x, nzt_y, nzt_yd
1661               
1662
1663    SAVE
1664
1665 END MODULE transpose_indices
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.