source: palm/trunk/SOURCE/modules.f90 @ 1112

Last change on this file since 1112 was 1112, checked in by raasch, 9 years ago

last commit documented

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 73.8 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!
23!
24! Former revisions:
25! -----------------
26! $Id: modules.f90 1112 2013-03-09 00:34:37Z raasch $
27!
28! 1111 2013-03-08 23:54:10Z raasch
29! +tric, nr_timesteps_this_run
30!
31! 1106 2013-03-04 05:31:38Z raasch
32! array_kind renamed precision_kind, pdims defined in serial code
33! bugfix: default value assigned to coupling_start_time
34!
35! 1095 2013-02-03 02:21:01Z raasch
36! FORTRAN error in r1092 removed
37!
38! 1092 2013-02-02 11:24:22Z raasch
39! character length in some derived type changed for better alignment
40!
41! 1065 2012-11-22 17:42:36Z hoffmann
42! + c_sedimentation, limiter_sedimentation, turbulence, a_1, a_2, a_3, b_1, b_2,
43! + b_3, c_1, c_2, c_3, beta_cc
44!
45! bottom boundary condition of qr, nr changed from Dirichlet to Neumann
46!
47! 1053 2012-11-13 17:11:03Z hoffmann
48! necessary expansions according to the two new prognostic equations (nr, qr)
49! of the two-moment cloud physics scheme:
50! +*_init, flux_l_*, diss_l_*, flux_s_*, diss_s_*, *sws, *swst, tend_*, *, *_p
51! +t*_m, *_1, *_2, *_3, *_av, bc_*_b, bc_*_t, ibc_*_b, ibc_*_t, bc_*_t_val,
52! +*_vertical_gradient, *_surface_initial_change, *_vertical_gradient_level,
53! +*_vertical_gradient_level_ind, *_surface, constant_waterflux_*, 
54! +cloud_scheme, icloud_scheme, surface_waterflux_*, sums_ws*s_ws_l, wall_*flux
55!
56! constants for the two-moment scheme:
57! +a_vent, a_term, b_vent, b_term, c_evap, c_term, cof, eps_sb, k_cc, k_cr, k_rr,
58! +k_br, kappa_rr, kin_vis_air, mu_constant_value, nc, pirho_l, dpirho_l, rho_1,
59! +schmidt, schmidt_p_1d3, stp, x0, xmin, xmax, dt_precipitation, w_precipitation
60!
61! steering parameters for the two_moment scheme:
62! +mu_constant, ventilation_effect
63!
64! 1036 2012-10-22 13:43:42Z raasch
65! code put under GPL (PALM 3.9)
66!
67! 1031 2012-10-19 14:35:30Z raasch
68! +output_format_netcdf
69!
70! 1015 2012-09-27 09:23:24Z raasch
71! +acc_rank, num_acc_per_node,
72! -adjust_mixing_length
73!
74! 1010 2012-09-20 07:59:54Z raasch
75! pointer free version can be generated with cpp switch __nopointer
76!
77! 1003 2012-09-14 14:35:53Z raasch
78! -grid_matching, nxa, nya, etc., nnx_pe, nny_pe, spl_*
79!
80! 1001 2012-09-13 14:08:46Z raasch
81! -asselin_filter_factor, cut_spline_overshoot, dt_changed, last_dt_change,
82! last_dt_change_1d, long_filter_factor, overshoot_limit_*, ups_limit_*
83! several pointer/target arrays converted to normal ones
84!
85! 996 2012-09-07 10:41:47Z raasch
86! -use_prior_plot1d_parameters
87!
88! 978 2012-08-09 08:28:32Z fricke
89! +c_u_m, c_u_m_l, c_v_m, c_v_m_l, c_w_m, c_w_m_l,
90! +bc_lr_dirneu, bc_lr_neudir, bc_ns_dirneu, bc_ns_neudir
91! -km_damp_x, km_damp_y, km_damp_max, outflow_damping_width
92! +z0h, z0h_av, z0h_factor, z0h1d
93! +ptdf_x, ptdf_y, pt_damping_width, pt_damping_factor
94!
95! 964 2012-07-26 09:14:24Z raasch
96! -cross_linecolors, cross_linestyles, cross_normalized_x, cross_normx_factor,
97! cross_normalized_y, cross_normy_factor, cross_pnc_local,
98! cross_profile_numbers, cross_profile_number_counter, cross_uxmax,
99! cross_uxmax_computed, cross_uxmax_normalized,
100! cross_uxmax_normalized_computed, cross_uxmin, cross_uxmin_computed,
101! cross_uxmin_normalized, cross_uxmin_normalized_computed, cross_uymax,
102! cross_uymin, cross_xtext, dopr_crossindex, dopr_label, linecolors, linestyles,
103! nz_do1d, profil_output, z_max_do1d, z_max_do1d_normalized
104!
105! 951 2012-07-19 14:22:52Z hoffmann
106! changing profile_columns and profile_rows
107!
108! 940 2012-07-09 14:31:00Z raasch
109! +neutral
110!
111! 927 2012-06-06 19:15:04Z raasch
112! +masking_method
113!
114! 880 2012-04-13 06:28:59Z raasch
115! gathered_size, subdomain_size moved to control_parameters
116!
117! 866 2012-03-28 06:44:41Z raasch
118! interface for global_min_max changed
119!
120! 861 2012-03-26 14:18:34Z suehring
121! +wall_flags_0
122! -boundary_flags
123! +nzb_max
124! +adv_sca_1, +adv_mom_1
125!
126! 849 2012-03-15 10:35:09Z raasch
127! +deleted_particles, deleted_tails, tr.._count_sum, tr.._count_recv_sum in
128! particle_attributes,
129! +de_dx, de_dy, de_dz in arrays_3d,
130! first_call_advec_particles renamed first_call_lpm
131!
132! 828 2012-02-21 12:00:36Z raasch
133! +dissipation_classes, radius_classes, use_kernel_tables,
134! particle feature color renamed class
135!
136! 825 2012-02-19 03:03:44Z raasch
137! +bfactor, curvature_solution_effects, eps_ros, molecular_weight_of_water,
138! vanthoff, -b_cond in cloud_parameters,
139! dopts_num increased to 29, particle attributes speed_x|y|z_sgs renamed
140! rvar1|2|3
141! wang_collision_kernel and turbulence_effects_on_collision replaced by
142! collision_kernel, hall_kernel, palm_kernel, wang_kernel
143!
144! 809 2012-01-30 13:32:58Z marongas
145! Bugfix: replaced .AND. and .NOT. with && and ! in the preprocessor directives
146!
147! 807 2012-01-25 11:53:51Z maronga
148! New cpp directive "__check" implemented which is used by check_namelist_files.
149! New parameter check_restart has been defined which is needed by
150! check_namelist_files only.
151!
152! 805 2012-01-17 15:53:28Z franke
153! Bugfix collective_wait must be out of parallel branch for runs in serial mode
154!
155! 801 2012-01-10 17:30:36Z suehring
156! Dimesion of sums_wsus_ws_l, ! sums_wsvs_ws_l, sums_us2_ws_l, sums_vs2_ws_l,
157! sums_ws2_ws_l, sums_wspts_ws_l, sums_wsqs_ws_l, sums_wssas_ws_l increased.
158! for thread-safe summation in advec_ws.
159!
160! 792 2011-12-01 01:23:23Z raasch
161! particle arrays (particles, parrticles_temp) implemented as pointers,
162! +particles_1, particles_2, sort_count
163!
164! 790 2011-11-29 03:11:20Z raasch
165! +turbulence_effects_on_collision, wang_collision_kernel
166!
167! 785 2011-11-28 09:47:19Z raasch
168! +scalar_rayleigh_damping, rdf_sc
169!
170! 778 2011-11-07 14:18:25Z fricke
171! +gathered_size, subdomain_size
172!
173! 771 2011-10-27 10:56:21Z heinze
174! +lpt_av
175!
176! 767 2011-10-14 06:39:12Z raasch
177! +u_profile, v_profile, uv_heights, use_prescribed_profile_data
178!
179! 759 2011-09-15 13:58:31Z raasch
180! +io_blocks, io_group, maximum_parallel_io_streams,
181! synchronous_exchange moved to control_parameters
182!
183! 743 2011-08-18 16:10:16Z suehring
184! Dimension of sums_wsus_ws_l, sums_wsvs_ws_l, sums_us2_ws_l, sums_vs2_ws_l,
185! sums_ws2_ws_l, sums_wspts_ws_l, sums_wssas_ws_l,sums_wsqs_ws_l needed for
186! statistical evaluation of turbulent fluxes in WS-scheme decreased.
187! 736 2011-08-17 14:13:26Z suehring
188! Dimension of fluxes needed for WS-scheme increased.
189!
190! 722 2011-04-11 06:21:09Z raasch
191! Bugfix: default value for south_border_pe changed to .F.
192!
193! 707 2011-03-29 11:39:40Z raasch
194! +bc_lr_dirrad, bc_lr_raddir, bc_ns_dirrad, bc_ns_raddir, left_border_pe,
195! north_border_pe, right_border_pe, south_border_pe
196! p_sub renamed p_loc
197!
198! 683 2011-02-09 14:25:15Z raasch
199! +synchronous_exchange
200!
201! 673 2011-01-18 16:19:48Z suehring
202! +weight_pres to weight the respective contribution of the Runge-Kutta
203! substeps. +p_sub to buffer the intermediate contributions for Multigrid and
204! SOR.
205!
206! 667 2010-12-23 12:06:00Z suehring/gryschka
207! Removed u_nzb_p1_for_vfc and v_nzb_p1_for_vfc
208! For coupling with different resolution in ocean and atmophere:
209! +nx_a, +nx_o, ny_a, +ny_o, ngp_a, ngp_o, +total_2d_o, +total_2d_a,
210! +coupling_topology
211! Buffer arrays for the left sided advective fluxes added in arrays_3d.
212! +flux_s_u, +flux_s_v, +flux_s_w, +diss_s_u, +diss_s_v, +diss_s_w,
213! +flux_s_pt, +diss_s_pt, +flux_s_e, +diss_s_e, +flux_s_q, +diss_s_q,
214! +flux_s_sa, +diss_s_sa
215! 3d arrays for dissipation control added. (only necessary for vector arch.)
216! +var_x, +var_y, +var_z, +gamma_x, +gamma_y, +gamma_z
217! Default of momentum_advec and scalar_advec changed to 'ws-scheme' .
218! +exchange_mg added in control_parameters to steer the data exchange.
219! Parameters +nbgp, +nxlg, +nxrg, +nysg, +nyng added in indices.
220! flag array +boundary_flags added in indices to steer the degradation of order
221! of the advective fluxes when non-cyclic boundaries are used.
222! MPI-datatypes +type_y, +type_y_int and +type_yz for data_exchange added in
223! pegrid.
224! +sums_wsus_ws_l, +sums_wsvs_ws_l, +sums_us2_ws_l, +sums_vs2_ws_l,
225! +sums_ws2_ws_l, +sums_wspts_ws_l, +sums_wssas_ws_l, +sums_wsqs_ws_l
226! and +weight_substep added in statistics to steer the statistical evaluation
227! of turbulent fluxes in the advection routines.
228! LOGICALS +ws_scheme_sca and +ws_scheme_mom added to get a better performance
229! in prognostic_equations.
230! LOGICAL +dissipation_control control added to steer numerical dissipation
231! in ws-scheme.
232! Changed length of string run_description_header
233!
234! 622 2010-12-10 08:08:13Z raasch
235! +collective_wait in pegrid
236!
237! 600 2010-11-24 16:10:51Z raasch
238! default values of surface_scalarflux and surface_waterflux changed
239! to 9999999.9
240!
241! 580 2010-10-05 13:59:11Z heinze
242! Renaming of ws_vertical_gradient to subs_vertical_gradient,
243! ws_vertical_gradient_level to subs_vertical_gradient_level and
244! ws_vertical_gradient_level_ind to subs_vertical_gradient_level_i
245!
246! 564 2010-09-30 13:18:59Z helmke
247! nc_precision and netcdf_precision dimension changed to 11, all default
248! values of mask_xyz_loop changed to -1.0, dimension of openfile changed to
249! 200+2*max_masks, max_masks changed to 50
250!
251! 553 2010-09-01 14:09:06Z weinreis
252! parameters for masked output are replaced by arrays
253!
254! 531 2010-04-21 06:47:21Z heinze
255! character length of dopr_unit enlarged
256!
257! 519 2010-03-19 05:30:02Z raasch
258! -replace_char, replace_by
259!
260! 493 2010-03-01 08:30:24Z raasch
261! +netcdf_data_format, -netcdf_64bit, -netcdf_64bit_3d, -netcdf_format_mask*,
262! -nc_format_mask, -format_parallel_io
263!
264! 485 2010-02-05 10:57:51Z raasch
265! ngp_3d, ngp_3d_inner changed to 64 bit
266!
267! 449 2010-02-02 11:23:59Z raasch
268! -var_ts: replaced by dots_max,
269! initial data assignments to some dvrp arrays changed due to error messages
270! from gfortran compiler
271! +large_scale_subsidence, ws_vertical_gradient, ws_vertical_gradient_level,
272! ws_vertical_gradient_level_ind, w_subs
273!
274! 388 2009-09-23 09:40:33Z raasch
275! +prho, prho_1
276! +bc_lr_cyc, bc_ns_cyc
277! +output_for_t0
278! translation error of actual -> current revisions fixed
279! +q* in dots_label, dots_unit. increased dots_num respectively
280! typographical error in dots_unit fixed
281! +clip_dvrp_*, cluster_size, color_interval, dvrpsize_interval, dvrp_overlap,
282! dvrp_total_overlap, groundplate_color, local_dvrserver_running, n*_dvrp,
283! interval_*_dvrp_prt, isosurface_color, particle_color, particle_dvrpsize,
284! topography color in dvrp_variables,
285! vertical_particle_advection is a 1d-array,
286! +canyon_height, canyon_width_x, canyon_width_y, canyon_wall_left,
287! canyon_wall_south, conserve_volume_flow_mode, coupling_start_time,
288! dp_external, dp_level_b, dp_level_ind_b, dp_smooth, dp_smooth_factor, dpdxy,
289! run_coupled, time_since_reference_point, u_bulk, v_bulk in control_parameters,
290! default value of grid_matching changed to strict
291! +shf_av, qsws_av
292!
293! 217 2008-12-09 18:00:48Z letzel
294! +topography_grid_convention
295! some dvrp-variables changed to single precision, variables for dvrp-mode
296! pathlines added, +target_id, abort_mode, message_string
297!
298! 197 2008-09-16 15:29:03Z raasch
299! allow 100 spectra levels instead of 10 for consistency with
300! define_netcdf_header, +canopy_heat_flux, cthf, lai,
301! +leaf_surface_concentration, scalar_exchange_coefficient, sec, sls
302! +hor_index_bounds, hor_index_bounds_previous_run, id_inflow, id_recycling,
303! inflow_damping_*, mean_inflow_profiles, numprocs_previous_run, nx_on_file,
304! ny_on_file, offset_ocean_*, recycling_plane, recycling_width, turbulent_inflow
305! -myid_char_14
306!
307! 138 2007-11-28 10:03:58Z letzel
308! +drag_coefficient, pch_index, lad_surface, lad_vertical_gradient,
309! lad_vertical_gradient_level, plant_canopy, lad, lad_s, lad_u, lad_v,
310! lad_w, cdc, lad_vertical_gradient_level_ind, canopy_mode
311! +dt_sort_particles, ngp_2dh_s_inner, time_sort_particles, flags,
312! wall_flags_1..10, wall_humidityflux(0:4), wall_qflux(0:4),
313! wall_salinityflux(0:4), wall_scalarflux(0:4)
314!
315! 108 2007-08-24 15:10:38Z letzel
316! +comm_inter, constant_top_momentumflux, coupling_char, coupling_mode,
317! coupling_mode_remote, c_u, c_v, c_w, dt_coupling, e_init, humidity_remote,
318! ngp_xy, nxlu, nysv, port_name, qswst_remote, terminate_coupled,
319! terminate_coupled_remote, time_coupling, top_momentumflux_u|v, type_xy,
320! uswst*, vswst*
321!
322! 97 2007-06-21 08:23:15Z raasch
323! +atmos_ocean_sign, ocean, r, + salinity variables
324! defaults of .._vertical_gradient_levels changed from -1.0 to -9999999.9
325! hydro_press renamed hyp, use_pt_reference renamed use_reference
326!
327! 89 2007-05-25 12:08:31Z raasch
328! +data_output_pr_user, max_pr_user, size of data_output_pr, dopr_index,
329! dopr_initial_index and dopr_unit enlarged,
330! var_hom and var_sum renamed pr_palm
331!
332! 82 2007-04-16 15:40:52Z raasch
333! +return_addres, return_username
334! Cpp-directive lcmuk renamed lc
335!
336! 75 2007-03-22 09:54:05Z raasch
337! +arrays precipitation_amount, precipitation_rate, precipitation_rate_av,
338! rif_wall, z0_av, +arrays u_m_l, u_m_r, etc. for radiation boundary conditions,
339! +loop_optimization, netcdf_64bit_3d, zu_s_inner, zw_w_inner, id_var_zusi_*,
340! id_var_zwwi_*, ts_value, u_nzb_p1_for_vfc, v_nzb_p1_for_vfc, pt_reference,
341! use_pt_reference, precipitation_amount_interval, revision
342! +age_m in particle_type, moisture renamed humidity,
343! -data_output_ts, dots_n, uvmean_outflow, uxrp, vynp,
344! arrays dots_label and dots_unit now dimensioned with dots_max,
345! setting of palm version moved to main program
346!
347! 37 2007-03-01 08:33:54Z raasch
348! +constant_top_heatflux, top_heatflux, use_top_fluxes, +arrays for top fluxes,
349! +nzt_diff, default of bc_pt_t renamed "initial_gradient"
350! Bugfix: p is not a pointer
351!
352! RCS Log replace by Id keyword, revision history cleaned up
353!
354! Revision 1.95  2007/02/11 13:18:30  raasch
355! version 3.1b (last under RCS control)
356!
357! Revision 1.1  1997/07/24 11:21:26  raasch
358! Initial revision
359!
360!
361! Description:
362! ------------
363! Definition of variables for special advection schemes
364!------------------------------------------------------------------------------!
365
366    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE   ::  aex, bex, dex, eex
367
368    SAVE
369
370 END MODULE advection
371
372
373
374
375 MODULE precision_kind
376
377!------------------------------------------------------------------------------!
378! Description:
379! ------------
380! Definition of type parameters (used for the definition of single or double
381! precision variables)
382!------------------------------------------------------------------------------!
383
384    INTEGER, PARAMETER ::  dpk = SELECTED_REAL_KIND( 12 ), &
385                           spk = SELECTED_REAL_KIND( 6 )
386
387    SAVE
388
389 END MODULE precision_kind
390
391
392
393
394 MODULE arrays_3d
395
396!------------------------------------------------------------------------------!
397! Description:
398! ------------
399! Definition of all arrays defined on the computational grid
400!------------------------------------------------------------------------------!
401
402    USE precision_kind
403
404    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::                                         &
405          c_u_m, c_u_m_l, c_v_m, c_v_m_l, c_w_m, c_w_m_l, ddzu, ddzu_pres,     &
406          dd2zu, dzu, ddzw, dzw, hyp, inflow_damping_factor, lad, l_grid,      &
407          nr_init, ptdf_x, ptdf_y, pt_init, q_init, qr_init, rdf, rdf_sc,      &
408          sa_init, ug, u_init, u_nzb_p1_for_vfc, vg, v_init, v_nzb_p1_for_vfc, &
409          w_subs, zu, zw
410
411    REAL, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::                                       &
412          c_u, c_v, c_w, diss_s_e, diss_s_nr, diss_s_pt, diss_s_q,             &
413          diss_s_qr, diss_s_sa, diss_s_u, diss_s_v, diss_s_w, dzu_mg, dzw_mg,  &
414          flux_s_e, flux_s_nr, flux_s_pt, flux_s_q, flux_s_qr, flux_s_sa,      &
415          flux_s_u, flux_s_v, flux_s_w, f1_mg, f2_mg, f3_mg,                   &
416          mean_inflow_profiles, nrs, nrsws, nrswst, pt_slope_ref, qs, qsws,    &
417          qswst, qswst_remote, qrs, qrsws, qrswst, rif, saswsb, saswst, shf,   &
418          total_2d_a, total_2d_o, ts, tswst, us, usws, uswst, vsws, vswst, z0, &
419          z0h
420
421    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::                                     &
422          canopy_heat_flux, cdc, d, de_dx, de_dy, de_dz, diss, diss_l_e,       &
423          diss_l_nr, diss_l_pt, diss_l_q, diss_l_qr, diss_l_sa, diss_l_u,      &
424          diss_l_v, diss_l_w, flux_l_e, flux_l_nr, flux_l_pt, flux_l_q,        &
425          flux_l_qr, flux_l_sa, flux_l_u, flux_l_v, flux_l_w, kh, km, lad_s,   &
426          lad_u, lad_v, lad_w, lai, l_wall, p_loc, sec, sls, tend, tend_pt,    &
427          tend_nr, tend_q, tend_qr, tric, u_m_l, u_m_n, u_m_r, u_m_s, v_m_l,   &
428          v_m_n, v_m_r, v_m_s, w_m_l, w_m_n, w_m_r, w_m_s
429           
430
431#if defined( __nopointer )
432    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE, TARGET ::                             &
433          e, e_p, nr, nr_p, p, prho, pt, pt_p, q, q_p, ql, ql_c, ql_v, ql_vp,  &
434          qr, qr_p, rho, sa, sa_p, te_m, tnr_m, tpt_m, tq_m, tqr_m, tsa_m,     &
435          tu_m, tv_m, tw_m, u, u_p, v, v_p, vpt, w, w_p
436#else
437    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE, TARGET ::                             &
438          e_1, e_2, e_3, p, prho_1, nr_1, nr_2, nr_3, pt_1, pt_2, pt_3, q_1,   &
439          q_2, q_3, ql_v, ql_vp, ql_1, ql_2, qr_1, qr_2, qr_3, rho_1, sa_1,    &
440          sa_2, sa_3, u_1, u_2, u_3, v_1, v_2, v_3, vpt_1, w_1, w_2, w_3
441
442    REAL, DIMENSION(:,:,:), POINTER ::                                         &
443          e, e_p, nr, nr_p, prho, pt, pt_p, q, q_p, ql, ql_c, qr, qr_p, rho,   &
444          sa, sa_p, te_m, tnr_m, tpt_m, tq_m, tqr_m, tsa_m, tu_m, tv_m, tw_m,  &
445          u, u_p, v, v_p, vpt, w, w_p
446#endif
447
448    REAL, DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  rif_wall
449
450    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE :: var_x, var_y, var_z, gamma_x,       &
451                                           gamma_y, gamma_z
452
453    SAVE
454
455 END MODULE arrays_3d
456
457
458
459
460 MODULE averaging
461
462!------------------------------------------------------------------------------!
463! Description:
464! ------------
465! Definition of variables needed for time-averaging of 2d/3d data
466!------------------------------------------------------------------------------!
467
468    REAL, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  lwp_av, precipitation_rate_av,       &
469                                          qsws_av, shf_av,ts_av, us_av, z0_av, &
470                                          z0h_av
471
472    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE, TARGET :: &
473          e_av, lpt_av, nr_av, p_av, pc_av, pr_av, prr_av, pt_av, q_av, ql_av, &
474          ql_c_av, ql_v_av, ql_vp_av, qr_av, qv_av, rho_av, s_av, sa_av, u_av, &
475          v_av, vpt_av, w_av
476 
477 END MODULE averaging
478
479
480
481 MODULE cloud_parameters
482
483!------------------------------------------------------------------------------!
484! Description:
485! ------------
486! Definition of variables and constants for cloud physics
487!------------------------------------------------------------------------------!
488
489    LOGICAL ::  curvature_solution_effects = .FALSE., &
490                limiter_sedimentation = .TRUE., &
491                ventilation_effect = .FALSE.
492               
493
494    REAL ::  a_1 = 8.69E-4,     & ! coef. in turb. parametrization (cm-2 s3)
495             a_2 = -7.38E-5,    & ! coef. in turb. parametrization (cm-2 s3)
496             a_3 = -1.40E-2,    & ! coef. in turb. parametrization
497             a_term = 9.65,     & ! coef. for terminal velocity (m s-1)
498             a_vent = 0.78,     & ! coef. for ventilation effect
499             b_1 = 11.45E-6,    & ! coef. in turb. parametrization (m)
500             b_2 = 9.68E-6,     & ! coef. in turb. parametrization (m)
501             b_3 = 0.62,        & ! coef. in turb. parametrization
502             b_term = 9.8,      & ! coef. for terminal velocity (m s-1)
503             b_vent = 0.308,    & ! coef. for ventilation effect
504             beta_cc = 3.09E-4, & ! coef. in turb. parametrization (cm-2 s3)
505             bfactor,           &
506             c_1 = 4.82E-6,     & ! coef. in turb. parametrization (m)
507             c_2 = 4.8E-6,      & ! coef. in turb. parametrization (m)
508             c_3 = 0.76,        & ! coef. in turb. parametrization
509             c_const = 0.93,    & ! const. in Taylor-microscale Reynolds number
510             c_evap = 0.7,      & ! constant in evaporation
511             c_sedimentation = 2.0, & ! Courant number of sedimentation process
512             c_term = 600.0,    & ! coef. for terminal velocity (m-1)
513             cof(6) = (/ 76.18009172947146,      & ! coefficients in the
514                         -86.50532032941677,     & ! numerical
515                         24.01409824083091,      & ! calculation of the
516                         -1.231739572450155,     & ! gamma function
517                         0.1208650973866179E-2,  &
518                         -0.5395239384953E-5 /), &
519             cp = 1005.0,       & ! heat capacity of dry air (J kg-1 K-1)
520             diff_coeff_l = 0.23E-4, & ! diffusivity of water vapor (m2 s-1)
521             effective_coll_efficiency, &
522             eps_ros = 1.0E-4,  & ! accuracy of Rosenbrock method
523             eps_sb = 1.0E-20,  & ! threshold in two-moments scheme
524             k_cc = 9.44E09,    & ! const. rain-rain kernel (m3 kg-2 s-1)
525             k_cr0 = 4.33,      & ! const. cloud-rain kernel (m3 kg-1 s-1)
526             k_rr = 7.12,       & ! const. rain-rain kernel (m3 kg-1 s-1)
527             k_br = 1000.,      & ! const. in breakup parametrization (m-1)
528             kappa_rr = 60.7,   & ! const. in collision kernel (kg-1/3)
529             kin_vis_air = 1.4086E-5, & ! kin. viscosity of air (m2 s-1)
530             l_v = 2.5E+06,     & ! latent heat of vaporization (J kg-1)
531             l_d_cp, l_d_r, l_d_rv, & ! l_v / cp, l_v / r_d, l_v / r_v
532             mass_of_solute = 1.0E-17, & ! soluted NaCl (kg)
533             molecular_weight_of_solute = 0.05844, & ! mol. m. NaCl (kg mol-1)
534             molecular_weight_of_water = 0.01801528, & ! mol. m. H2O (kg mol-1)
535             nc = 70.0E6,       & ! cloud droplet concentration
536             prec_time_const = 0.001, & !coef. in Kessler scheme
537             pirho_l, dpirho_l, & ! pi * rho_l / 6.0; 6.0 / ( pi * rho_l )
538             rho_l = 1.0E3,     & ! density of water (kg m-3)
539             ql_crit = 0.0005,  & ! coef. in Kessler scheme
540             r_d = 287.0,       & ! sp. gas const. dry air (J kg-1 K-1)
541             r_v = 461.51,      & ! sp. gas const. water vapor (J kg-1 K-1)
542             schmidt = 0.71,    & ! Schmidt number
543             schmidt_p_1d3,     & ! schmidt**( 1.0 / 3.0 )
544             stp = 2.5066282746310005, & ! parameter in gamma function
545             thermal_conductivity_l = 2.43E-2, & ! therm. cond. air (J m-1 s-1 K-1)
546             vanthoff = 2.0,    & ! van't Hoff factor for NaCl
547             x0 = 2.6E-10,      & ! separating drop mass (kg)
548             xrmin = 2.6E-10,   & ! minimum rain drop size (kg)
549             xrmax = 5.0E-6,    & ! maximum rain drop site (kg)
550             dt_precipitation = 100.0, & ! timestep precipitation (s)
551             w_precipitation = 9.65      ! maximum terminal velocity (m s-1)
552
553    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE     ::  dr, hyrho, lambda_r, mu_r, pt_d_t, &
554                                            sed_nr, sed_q, sed_qr, t_d_pt, xr 
555
556    REAL, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  precipitation_amount, &
557                                            precipitation_rate
558!
559!-- 3D array of precipitation rate
560    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  prr
561
562    SAVE
563
564 END MODULE cloud_parameters
565
566
567
568
569 MODULE constants
570
571!------------------------------------------------------------------------------!
572! Description:
573! ------------
574! Definition of general constants
575!------------------------------------------------------------------------------!
576
577    REAL    ::  pi = 3.141592654
578    REAL    ::  adv_mom_1, adv_mom_3, adv_mom_5, adv_sca_1, adv_sca_3, adv_sca_5
579   
580
581    SAVE
582
583 END MODULE constants
584
585
586
587
588 MODULE control_parameters
589
590!------------------------------------------------------------------------------!
591! Description:
592! ------------
593! Definition of parameters for program control
594!------------------------------------------------------------------------------!
595
596    TYPE plot_precision
597       CHARACTER (LEN=8) ::  variable
598       INTEGER           ::  precision
599    END TYPE plot_precision
600
601    TYPE(plot_precision), DIMENSION(100) ::  plot_3d_precision =               &
602                        (/ plot_precision( 'u', 2 ), plot_precision( 'v', 2 ), &
603                           plot_precision( 'w', 2 ), plot_precision( 'p', 5 ), &
604                           plot_precision( 'pt', 2 ),                          &
605                           ( plot_precision( ' ', 1 ), i9 = 1,95 ) /)
606
607    TYPE file_status
608       LOGICAL ::  opened, opened_before
609    END TYPE file_status
610   
611    INTEGER, PARAMETER :: mask_xyz_dimension = 100, max_masks = 50
612
613    TYPE(file_status), DIMENSION(200+2*max_masks) ::                &
614                             openfile = file_status(.FALSE.,.FALSE.)
615
616    CHARACTER (LEN=1)    ::  cycle_mg = 'w', timestep_reason = ' '
617    CHARACTER (LEN=2)    ::  coupling_char = ''
618    CHARACTER (LEN=5)    ::  write_binary = 'false'
619    CHARACTER (LEN=8)    ::  run_date, run_time
620    CHARACTER (LEN=9)    ::  simulated_time_chr
621    CHARACTER (LEN=11)   ::  topography_grid_convention = ' '
622    CHARACTER (LEN=12)   ::  version = ' ', revision = ' '
623    CHARACTER (LEN=16)   ::  conserve_volume_flow_mode = 'default', &
624                             loop_optimization = 'default', &
625                             momentum_advec = 'ws-scheme', &
626                             psolver = 'poisfft', &
627                             scalar_advec = 'ws-scheme'
628    CHARACTER (LEN=20)   ::  bc_e_b = 'neumann', bc_lr = 'cyclic', &
629                             bc_nr_b = 'neumann', bc_nr_t = 'neumann', &
630                             bc_ns = 'cyclic', bc_p_b = 'neumann', &
631                             bc_p_t = 'dirichlet', bc_pt_b = 'dirichlet', &
632                             bc_pt_t = 'initial_gradient', &
633                             bc_q_b = 'dirichlet', bc_q_t = 'neumann', &
634                             bc_qr_b = 'neumann', bc_qr_t = 'neumann',&
635                             bc_s_b = 'dirichlet', bc_s_t = 'neumann', &
636                             bc_sa_t = 'neumann', &
637                             bc_uv_b = 'dirichlet', bc_uv_t = 'dirichlet', &
638                             canopy_mode = 'block', &
639                             cloud_scheme = 'seifert_beheng', &
640                             coupling_mode = 'uncoupled', &
641                             coupling_mode_remote = 'uncoupled', &
642                             dissipation_1d = 'as_in_3d_model', &
643                             fft_method = 'system-specific', &
644                             mixing_length_1d = 'as_in_3d_model', &
645                             random_generator = 'numerical-recipes', &
646                             return_addres, return_username, &
647                             timestep_scheme = 'runge-kutta-3'                             
648    CHARACTER (LEN=40)   ::  avs_data_file, output_format_netcdf, &
649                             topography = 'flat'
650    CHARACTER (LEN=64)   ::  host = ' '
651    CHARACTER (LEN=80)   ::  log_message, run_identifier
652    CHARACTER (LEN=100)  ::  initializing_actions = ' ' 
653    CHARACTER (LEN=110)  ::  run_description_header
654    CHARACTER (LEN=1000) ::  message_string = ' '
655
656    CHARACTER (LEN=7),  DIMENSION(100) ::  do3d_comp_prec = ' '
657    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(10)  ::  data_output_format = ' '
658    CHARACTER (LEN=11), DIMENSION(100) ::  data_output = ' ',    &
659                                           data_output_user = ' ', doav = ' '
660    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(max_masks,100) ::  &
661         data_output_masks = ' ', data_output_masks_user = ' '
662
663    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(300) ::  data_output_pr = ' '
664    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(200) ::  data_output_pr_user = ' '
665    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(11)  ::  netcdf_precision = ' '
666
667    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(max_masks,0:1,100) ::  domask = ' '
668    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(0:1,100) ::  do2d = ' ', do3d = ' '
669
670    INTEGER ::  abort_mode = 1, average_count_pr = 0, average_count_sp = 0, &
671                average_count_3d = 0, current_timestep_number = 0, &
672                coupling_topology = 0, &
673                dist_range = 0, disturbance_level_ind_b, &
674                disturbance_level_ind_t, doav_n = 0, dopr_n = 0, &
675                dopr_time_count = 0, dopts_time_count = 0, &
676                dosp_time_count = 0, dots_time_count = 0, &
677                do2d_xy_n = 0, do2d_xz_n = 0, do2d_yz_n = 0, do3d_avs_n = 0, &
678                dp_level_ind_b = 0, dvrp_filecount = 0, &
679                dz_stretch_level_index, gamma_mg, gathered_size, &
680                grid_level, ibc_e_b, ibc_nr_b, ibc_nr_t, ibc_p_b, ibc_p_t, &
681                ibc_pt_b, ibc_pt_t, ibc_q_b, ibc_q_t, ibc_qr_b, ibc_qr_t, &
682                ibc_sa_t, ibc_uv_b, ibc_uv_t, icloud_scheme, &
683                inflow_disturbance_begin = -1, inflow_disturbance_end = -1, &
684                intermediate_timestep_count, intermediate_timestep_count_max, &
685                io_group = 0, io_blocks = 1, iran = -1234567, &
686                masks = 0, maximum_grid_level, &
687                maximum_parallel_io_streams = -1, max_pr_user = 0, &
688                mgcycles = 0, mg_cycles = -1, mg_switch_to_pe0_level = 0, mid, &
689                netcdf_data_format = 2, ngsrb = 2, nr_timesteps_this_run = 0, &
690                nsor = 20, nsor_ini = 100, n_sor, normalizing_region = 0, &
691                nz_do3d = -9999, pch_index = 0, prt_time_count = 0, &
692                recycling_plane, runnr = 0, &
693                skip_do_avs = 0, subdomain_size, terminate_coupled = 0, &
694                terminate_coupled_remote = 0, timestep_count = 0
695
696    INTEGER ::  dist_nxl(0:1), dist_nxr(0:1), dist_nyn(0:1), dist_nys(0:1), &
697                do2d_no(0:1) = 0, do2d_xy_time_count(0:1), &
698                do2d_xz_time_count(0:1), do2d_yz_time_count(0:1), &
699                do3d_no(0:1) = 0, do3d_time_count(0:1), &
700                domask_no(max_masks,0:1) = 0, domask_time_count(max_masks,0:1),&
701                lad_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
702                mask_size(max_masks,3) = -1, mask_size_l(max_masks,3) = -1, &
703                mask_start_l(max_masks,3) = -1, &
704                nr_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
705                pt_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
706                q_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
707                qr_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
708                sa_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
709                section(100,3), section_xy(100) = -9999, &
710                section_xz(100) = -9999, section_yz(100) = -9999, &
711                ug_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
712                vg_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
713                subs_vertical_gradient_level_i(10) = -9999
714
715#if defined ( __check )
716    INTEGER :: check_restart = 0
717#endif
718
719    INTEGER, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  grid_level_count
720
721    INTEGER, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  mask_i, mask_j, mask_k
722    INTEGER, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  &
723                mask_i_global, mask_j_global, mask_k_global
724
725    LOGICAL ::  avs_output = .FALSE., &
726                bc_lr_cyc =.TRUE., bc_lr_dirneu = .FALSE., &
727                bc_lr_dirrad = .FALSE., bc_lr_neudir = .FALSE., &
728                bc_lr_raddir = .FALSE., bc_ns_cyc = .TRUE., &
729                bc_ns_dirneu = .FALSE., bc_ns_dirrad = .FALSE., &
730                bc_ns_neudir = .FALSE., bc_ns_raddir = .FALSE., &
731                call_psolver_at_all_substeps = .TRUE., &
732                cloud_droplets = .FALSE., cloud_physics = .FALSE., &
733                conserve_volume_flow = .FALSE., constant_diffusion = .FALSE., &
734                constant_heatflux = .TRUE., constant_top_heatflux = .TRUE., &
735                constant_top_momentumflux = .FALSE., &
736                constant_top_salinityflux = .TRUE., &
737                constant_waterflux = .TRUE., constant_waterflux_nr = .TRUE., &
738                constant_waterflux_qr = .TRUE., create_disturbances = .TRUE., &
739                data_output_2d_on_each_pe = .TRUE., & 
740                dissipation_control = .FALSE., disturbance_created = .FALSE., &
741                do2d_at_begin = .FALSE., do3d_at_begin = .FALSE., &
742                do3d_compress = .FALSE., do_sum = .FALSE., &
743                dp_external = .FALSE., dp_smooth = .FALSE., &
744                drizzle = .FALSE., dt_fixed = .FALSE., &
745                dt_3d_reached, dt_3d_reached_l, exchange_mg = .FALSE., &
746                first_call_lpm = .TRUE., &
747                force_print_header = .FALSE., galilei_transformation = .FALSE.,&
748                humidity = .FALSE., humidity_remote = .FALSE., &
749                inflow_l = .FALSE., inflow_n = .FALSE., &
750                inflow_r = .FALSE., inflow_s = .FALSE., &
751                iso2d_output = .FALSE., large_scale_subsidence = .FALSE., &
752                masking_method = .FALSE., mg_switch_to_pe0 = .FALSE., &
753                netcdf_output = .FALSE., neutral = .FALSE., ocean = .FALSE., &
754                outflow_l = .FALSE., outflow_n = .FALSE., outflow_r = .FALSE., &
755                outflow_s = .FALSE., passive_scalar = .FALSE., &
756                plant_canopy = .FALSE., prandtl_layer = .TRUE., &
757                precipitation = .FALSE., &
758                radiation = .FALSE., random_heatflux = .FALSE., &
759                run_control_header = .FALSE., run_coupled = .TRUE., &
760                scalar_rayleigh_damping = .TRUE., sloping_surface = .FALSE., &
761                stop_dt = .FALSE., synchronous_exchange = .FALSE., &
762                terminate_run = .FALSE., turbulence = .FALSE., &
763                turbulent_inflow = .FALSE., &
764                use_prescribed_profile_data = .FALSE., use_reference = .FALSE.,&
765                use_surface_fluxes = .FALSE., use_top_fluxes = .FALSE., &
766                use_ug_for_galilei_tr = .TRUE., use_upstream_for_tke = .FALSE.,&
767                wall_adjustment = .TRUE., ws_scheme_sca = .FALSE., &
768                ws_scheme_mom = .FALSE.
769
770    LOGICAL ::  data_output_xy(0:1) = .FALSE., data_output_xz(0:1) = .FALSE., &
771                data_output_yz(0:1) = .FALSE.
772
773    REAL ::  advected_distance_x = 0.0, advected_distance_y = 0.0, &
774             alpha_surface = 0.0, atmos_ocean_sign = 1.0, &
775             averaging_interval = 0.0, averaging_interval_pr = 9999999.9, &
776             averaging_interval_sp = 9999999.9, bc_pt_t_val, bc_q_t_val, &
777             bc_qr_t_val, bc_nr_t_val, bottom_salinityflux = 0.0, &
778             building_height = 50.0, building_length_x = 50.0, &
779             building_length_y = 50.0, building_wall_left = 9999999.9, &
780             building_wall_south = 9999999.9, canyon_height = 50.0, &
781             canyon_width_x = 9999999.9, canyon_width_y = 9999999.9, &
782             canyon_wall_left = 9999999.9, canyon_wall_south = 9999999.9, &
783             cthf = 0.0, cfl_factor = -1.0, cos_alpha_surface, &
784             coupling_start_time = 0.0, disturbance_amplitude = 0.25, &
785             disturbance_energy_limit = 0.01, &
786             disturbance_level_b = -9999999.9, &
787             disturbance_level_t = -9999999.9, &
788             dp_level_b = 0.0, drag_coefficient = 0.0, &
789             dt = -1.0, dt_averaging_input = 0.0, &
790             dt_averaging_input_pr = 9999999.9, dt_coupling = 9999999.9, &
791             dt_data_output = 9999999.9, &
792             dt_data_output_av = 9999999.9, dt_disturb = 9999999.9, &
793             dt_dopr = 9999999.9, dt_dopr_listing = 9999999.9, &
794             dt_dopts = 9999999.9, dt_dosp = 9999999.9, dt_dots = 9999999.9, &
795             dt_do2d_xy = 9999999.9, dt_do2d_xz = 9999999.9, &
796             dt_do2d_yz = 9999999.9, dt_do3d = 9999999.9, dt_dvrp = 9999999.9, &
797             dt_max = 20.0, dt_restart = 9999999.9, &
798             dt_run_control = 60.0, dt_3d = -1.0, dz = -1.0, &
799             dz_max = 9999999.9, dz_stretch_factor = 1.08, &
800             dz_stretch_level = 100000.0, e_init = 0.0, e_min = 0.0, &
801             end_time = 0.0, &
802             f = 0.0, fs = 0.0, g = 9.81, inflow_damping_height = 9999999.9, &
803             inflow_damping_width = 9999999.9, kappa = 0.4, km_constant = -1.0,&
804             lad_surface = 0.0, leaf_surface_concentration = 0.0, &
805             mask_scale_x = 1.0, mask_scale_y = 1.0, mask_scale_z = 1.0, &
806             maximum_cpu_time_allowed = 0.0,  &
807             molecular_viscosity = 1.461E-5, &
808             nr_surface = 0.0, nr_surface_initial_change = 0.0, &
809             old_dt = 1.0E-10, omega = 7.29212E-5, omega_sor = 1.8, &
810             particle_maximum_age = 9999999.9, &
811             phi = 55.0, prandtl_number = 1.0, &
812             precipitation_amount_interval = 9999999.9, prho_reference, &
813             pt_damping_factor = 0.0, pt_damping_width = 0.0, &
814             pt_reference = 9999999.9, pt_slope_offset = 0.0, &
815             pt_surface = 300.0, pt_surface_initial_change = 0.0, &
816             q_surface = 0.0, q_surface_initial_change = 0.0, &
817             qr_surface = 0.0, qr_surface_initial_change = 0.0, &
818             rayleigh_damping_factor = -1.0, rayleigh_damping_height = -1.0, &
819             recycling_width = 9999999.9, residual_limit = 1.0E-4, &
820             restart_time = 9999999.9, rho_reference, rho_surface, &
821             rif_max = 1.0, rif_min = -5.0, roughness_length = 0.1, &
822             sa_surface = 35.0, scalar_exchange_coefficient = 0.0, &
823             simulated_time = 0.0, simulated_time_at_begin, sin_alpha_surface, &
824             skip_time_data_output = 0.0, skip_time_data_output_av = 9999999.9,&
825             skip_time_dopr = 9999999.9, skip_time_dosp = 9999999.9, &
826             skip_time_do2d_xy = 9999999.9, skip_time_do2d_xz = 9999999.9, &
827             skip_time_do2d_yz = 9999999.9, skip_time_do3d = 9999999.9, &
828             surface_heatflux = 9999999.9, surface_pressure = 1013.25, &
829             surface_scalarflux = 9999999.9, surface_waterflux = 9999999.9, &
830             surface_waterflux_nr = 0.0, surface_waterflux_qr = 0.0, &
831             s_surface = 0.0, s_surface_initial_change = 0.0, &
832             termination_time_needed = -1.0, time_coupling = 0.0, &
833             time_disturb = 0.0, time_dopr = 0.0, time_dopr_av = 0.0, &
834             time_dopr_listing = 0.0, time_dopts = 0.0, time_dosp = 0.0, &
835             time_dosp_av = 0.0, time_dots = 0.0, time_do2d_xy = 0.0, &
836             time_do2d_xz = 0.0, time_do2d_yz = 0.0, time_do3d = 0.0, &
837             time_do_av = 0.0, time_do_sla = 0.0, time_dvrp = 0.0, &
838             time_restart = 9999999.9, time_run_control = 0.0,&
839             time_since_reference_point, top_heatflux = 9999999.9, &
840             top_momentumflux_u = 9999999.9, &
841             top_momentumflux_v = 9999999.9, top_salinityflux = 9999999.9, &
842             ug_surface = 0.0, u_bulk = 0.0, u_gtrans = 0.0, &
843             vg_surface = 0.0, &
844             v_bulk = 0.0, v_gtrans = 0.0, wall_adjustment_factor = 1.8, &
845             z_max_do2d = -1.0, z0h_factor = 1.0
846
847    REAL ::  do2d_xy_last_time(0:1) = -1.0, do2d_xz_last_time(0:1) = -1.0, &
848             do2d_yz_last_time(0:1) = -1.0, dpdxy(1:2) = 0.0, &
849             dt_domask(max_masks) = 9999999.9, lad_vertical_gradient(10) = 0.0,&
850             lad_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9, &
851             mask_scale(3), &
852             nr_vertical_gradient(10) = 0.0, &
853             nr_vertical_gradient_level(10) = -1.0, &
854             pt_vertical_gradient(10) = 0.0, &
855             pt_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9, &
856             q_vertical_gradient(10) = 0.0, &
857             q_vertical_gradient_level(10) = -1.0, &
858             qr_vertical_gradient(10) = 0.0, &
859             qr_vertical_gradient_level(10) = -1.0, &
860             s_vertical_gradient(10) = 0.0, &
861             s_vertical_gradient_level(10) = -1.0, &
862             sa_vertical_gradient(10) = 0.0, &
863             sa_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9, &
864             skip_time_domask(max_masks) = 9999999.9, threshold(20) = 0.0, &
865             time_domask(max_masks) = 0.0, &
866             tsc(10) = (/ 1.0, 1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0 /), &
867             u_profile(100) = 9999999.9, uv_heights(100) = 9999999.9, &
868             v_profile(100) = 9999999.9, &
869             ug_vertical_gradient(10) = 0.0, &
870             ug_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9, &
871             vg_vertical_gradient(10) = 0.0, &
872             vg_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9, &
873             volume_flow(1:2) = 0.0, volume_flow_area(1:2) = 0.0, &
874             volume_flow_initial(1:2) = 0.0, wall_heatflux(0:4) = 0.0, &
875             wall_humidityflux(0:4) = 0.0, wall_nrflux(0:4) = 0.0, & 
876             wall_qflux(0:4) = 0.0, wall_qrflux(0:4) = 0.0, &
877             wall_salinityflux(0:4) = 0.0, wall_scalarflux(0:4) = 0.0, &
878             subs_vertical_gradient(10) = 0.0, &
879             subs_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9
880
881    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  dp_smooth_factor
882
883    REAL, DIMENSION(max_masks,mask_xyz_dimension) :: &
884        mask_x = -1.0, mask_y = -1.0, mask_z = -1.0
885    REAL, DIMENSION(max_masks,3) ::                  &
886        mask_x_loop = -1.0, mask_y_loop = -1.0, mask_z_loop = -1.0
887   
888!
889!--    internal mask arrays ("mask,dimension,selection")
890       REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  mask, mask_loop
891
892    SAVE
893
894 END MODULE control_parameters
895
896
897
898
899 MODULE cpulog
900
901!------------------------------------------------------------------------------!
902! Description:
903! ------------
904! Definition of variables for cpu-time measurements
905!------------------------------------------------------------------------------!
906
907    REAL ::  initial_wallclock_time
908
909    TYPE logpoint
910       REAL               ::  isum, ivect, mean, mtime, mtimevec, sum, vector
911       INTEGER            ::  counts
912       CHARACTER (LEN=20) ::  place
913    END TYPE logpoint
914
915    TYPE(logpoint), DIMENSION(100) ::  log_point = logpoint( 0.0, 0.0, 0.0,   &
916                                       0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0, ' ' ),          &
917                                       log_point_s = logpoint( 0.0, 0.0, 0.0, &
918                                       0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0, ' ' )
919
920    SAVE
921
922 END MODULE cpulog
923
924
925
926
927 MODULE dvrp_variables
928
929!------------------------------------------------------------------------------!
930! Description:
931! ------------
932! Definition of variables used with dvrp-software
933!------------------------------------------------------------------------------!
934
935    CHARACTER (LEN=10) ::  dvrp_output = 'rtsp', particle_color = 'none', &
936                           particle_dvrpsize = 'none'
937
938    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(10) ::  mode_dvrp = &
939                                     (/ ( '                    ', i9 = 1,10 ) /)
940
941    CHARACTER (LEN=80) ::  dvrp_directory = 'default',                    &
942                           dvrp_file      = 'default',                    &
943                           dvrp_host      = 'origin.rvs.uni-hannover.de', &
944                           dvrp_password  = '********',                   &
945                           dvrp_username  = ' '
946
947    INTEGER ::  cluster_size = 1, dvrp_colortable_entries = 4,                 &
948                dvrp_colortable_entries_prt = 22, islice_dvrp,                 &
949                nx_dvrp, nxl_dvrp, nxr_dvrp, ny_dvrp, nyn_dvrp, nys_dvrp,      &
950                nz_dvrp, pathlines_fadeintime = 5, pathlines_fadeouttime = 5,  &
951                pathlines_linecount = 1000, pathlines_maxhistory = 40,         &
952                pathlines_wavecount = 10, pathlines_wavetime = 50,             &
953                vc_gradient_normals = 0, vc_mode = 0, vc_size_x = 2,           &
954                vc_size_y = 2, vc_size_z = 2
955
956    INTEGER, DIMENSION(10) ::  slicer_position_dvrp
957
958    LOGICAL ::  cyclic_dvrp = .FALSE., dvrp_overlap, dvrp_total_overlap, &
959                local_dvrserver_running, lock_steering_update = .FALSE., &
960                use_seperate_pe_for_dvrp_output = .FALSE.
961
962    REAL    ::  clip_dvrp_l = 9999999.9, clip_dvrp_n = 9999999.9, &
963                clip_dvrp_r = 9999999.9, clip_dvrp_s = 9999999.9, &
964                superelevation = 1.0, superelevation_x = 1.0,     &
965                superelevation_y = 1.0, vc_alpha = 38.0
966
967    REAL, DIMENSION(2) ::  color_interval = (/ 0.0, 1.0 /), &
968                           dvrpsize_interval = (/ 0.0, 1.0 /)
969
970    REAL, DIMENSION(3) ::  groundplate_color = (/ 0.0, 0.6, 0.0 /), &
971                           topography_color = (/ 0.8, 0.7, 0.6 /)
972
973#if defined( __decalpha )
974    REAL, DIMENSION(2,10)  ::  slicer_range_limits_dvrp = RESHAPE( (/       &
975                                -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, &
976                                -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, &
977                                -1.0, 1.0, -1.0, 1.0 /), (/ 2, 10 /) )
978
979    REAL, DIMENSION(3,10)  ::  isosurface_color = RESHAPE( (/                  &
980                                0.9, 0.9, 0.9,  0.8, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.8, &
981                                0.1, 0.8, 0.1,  0.6, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.6, &
982                                0.1, 0.6, 0.1,  0.4, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.4, &
983                                0.1, 0.4, 0.1 /), (/ 3, 10 /) )
984
985    REAL(4), DIMENSION(2,100) ::  interval_values_dvrp, interval_h_dvrp =      &
986                                  RESHAPE( (/ 270.0, 225.0, 225.0, 180.0,      &
987                                               70.0,  25.0,  25.0, -25.0,      &
988                                              ( 0.0, i9 = 1, 192 ) /),         &
989                                           (/ 2, 100 /) ),                     &
990                                  interval_l_dvrp = 0.5, interval_s_dvrp = 1.0,&
991                                  interval_a_dvrp = 0.0,                       &
992                                  interval_values_dvrp_prt,                    &
993                                  interval_h_dvrp_prt = RESHAPE(               &
994                                  (/ 270.0, 225.0, 225.0, 180.0, 70.0, 25.0,   &
995                                     25.0, -25.0, ( 0.0, i9 = 1, 192 ) /),     &
996                                                  (/ 2, 100 /) ),              &
997                                  interval_l_dvrp_prt = 0.5,                   &
998                                  interval_s_dvrp_prt = 1.0,                   &
999                                  interval_a_dvrp_prt = 0.0
1000#else
1001    REAL, DIMENSION(2,10)     ::  slicer_range_limits_dvrp
1002
1003    REAL, DIMENSION(3,10)     ::  isosurface_color
1004
1005    REAL(4), DIMENSION(2,100) ::  interval_values_dvrp,                       &
1006                                  interval_values_dvrp_prt, interval_h_dvrp,  &
1007                                  interval_h_dvrp_prt, interval_l_dvrp = 0.5, &
1008                                  interval_l_dvrp_prt = 0.5, interval_s_dvrp = 1.0, &
1009                                  interval_s_dvrp_prt = 1.0, interval_a_dvrp = 0.0, &
1010                                  interval_a_dvrp_prt = 0.0
1011
1012    DATA  slicer_range_limits_dvrp / -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, &
1013                                     -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, &
1014                                     -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, &
1015                                     -1.0, 1.0 /
1016
1017    DATA  isosurface_color / 0.9, 0.9, 0.9,  0.8, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.8, &
1018                             0.1, 0.8, 0.1,  0.6, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.6, &
1019                             0.1, 0.6, 0.1,  0.4, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.4, &
1020                             0.1, 0.4, 0.1 /
1021
1022    DATA  interval_h_dvrp / 270.0, 225.0, 225.0, 180.0, 70.0, 25.0, &
1023                            25.0, -25.0, 192 * 0.0 /
1024
1025    DATA  interval_h_dvrp_prt / 270.0, 225.0, 225.0, 180.0, 70.0, 25.0, &
1026                                25.0, -25.0, 192 * 0.0 /
1027#endif
1028
1029    REAL(4), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  xcoor_dvrp, ycoor_dvrp, zcoor_dvrp
1030
1031    TYPE steering
1032       CHARACTER (LEN=24) ::  name
1033       REAL(4)            ::  min, max
1034       INTEGER            ::  imin, imax
1035    END TYPE steering
1036
1037    TYPE(steering), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  steering_dvrp
1038
1039    SAVE
1040
1041 END MODULE dvrp_variables
1042
1043
1044
1045
1046 MODULE grid_variables
1047
1048!------------------------------------------------------------------------------!
1049! Description:
1050! ------------
1051! Definition of grid spacings
1052!------------------------------------------------------------------------------!
1053
1054    REAL ::  ddx, ddx2, dx = 1.0, dx2, ddy, ddy2, dy = 1.0, dy2
1055
1056    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  ddx2_mg, ddy2_mg
1057
1058    REAL, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  fwxm, fwxp, fwym, fwyp, fxm, fxp,   &
1059                                          fym, fyp, wall_e_x, wall_e_y,       &
1060                                          wall_u, wall_v, wall_w_x, wall_w_y, &
1061                                          zu_s_inner, zw_w_inner
1062
1063    SAVE
1064
1065 END MODULE grid_variables
1066
1067
1068
1069
1070 MODULE indices
1071
1072!------------------------------------------------------------------------------!
1073! Description:
1074! ------------
1075! Definition of array bounds and number of gridpoints
1076!------------------------------------------------------------------------------!
1077
1078    INTEGER ::  nbgp = 3, ngp_sums, nnx, nx = 0, nx_a, nx_o, nxl, nxlg,   &
1079                nxlu, nxr, nxrg, nx_on_file, nny, ny = 0, ny_a, ny_o,    &
1080                nyn, nyng, nys, nysg, nysv, ny_on_file, nnz, nz = 0,&
1081                nzb, nzb_diff, nzb_max, nzt, nzt_diff
1082
1083
1084    INTEGER( KIND = SELECTED_INT_KIND(18) ), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::      &
1085                ngp_3d, ngp_3d_inner   ! need to have 64 bit for grids > 2E9
1086
1087    INTEGER, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::                                      &
1088                ngp_2dh, nxl_mg, nxr_mg, nyn_mg, nys_mg, nzt_mg
1089
1090
1091    INTEGER, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE :: ngp_2dh_outer, ngp_2dh_s_inner,    &
1092                mg_loc_ind, nzb_diff_s_inner, nzb_diff_s_outer, nzb_diff_u,    &
1093                nzb_diff_v, nzb_inner, nzb_outer, nzb_s_inner, nzb_s_outer,    &
1094                nzb_u_inner, nzb_u_outer, nzb_v_inner, nzb_v_outer,            &
1095                nzb_w_inner, nzb_w_outer, nzb_2d
1096
1097    INTEGER, DIMENSION(:,:,:), POINTER ::  flags
1098
1099    INTEGER( KIND = SELECTED_INT_KIND(11) ), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  &
1100                wall_flags_0  ! need to have 34 Bit
1101
1102    INTEGER, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE,  TARGET ::                         &
1103                wall_flags_1, wall_flags_2, wall_flags_3, wall_flags_4,        &
1104                wall_flags_5, wall_flags_6, wall_flags_7, wall_flags_8,        &
1105                wall_flags_9, wall_flags_10
1106
1107
1108    SAVE
1109
1110 END MODULE indices
1111
1112
1113
1114
1115 MODULE interfaces
1116
1117!------------------------------------------------------------------------------!
1118! Description:
1119! ------------
1120! Interfaces for special subroutines which use optional parameters
1121!------------------------------------------------------------------------------!
1122
1123    INTERFACE
1124
1125       SUBROUTINE cpu_log( log_event, place, modus, barrierwait )
1126
1127          USE cpulog
1128
1129          CHARACTER (LEN=*)           ::  modus, place
1130          CHARACTER (LEN=*), OPTIONAL ::  barrierwait
1131          TYPE(logpoint)              ::  log_event
1132
1133       END SUBROUTINE cpu_log
1134
1135    END INTERFACE
1136
1137
1138
1139    INTERFACE
1140
1141       SUBROUTINE global_min_max ( i1, i2, j1, j2, k1, k2, feld, mode, offset, &
1142                                   wert, wert_ijk, wert1, wert1_ijk )
1143          CHARACTER (LEN=*), INTENT(IN) ::  mode
1144          INTEGER, INTENT(IN)           ::  i1, i2, j1, j2, k1, k2
1145          INTEGER                       ::  wert_ijk(3)
1146          INTEGER, OPTIONAL             ::  wert1_ijk(3)
1147          REAL                          ::  offset, wert
1148          REAL, OPTIONAL                ::  wert1
1149          REAL, INTENT(IN)              ::  feld(i1:i2,j1:j2,k1:k2)
1150
1151       END SUBROUTINE global_min_max
1152
1153    END INTERFACE
1154
1155    SAVE
1156
1157 END MODULE interfaces
1158
1159
1160
1161 MODULE pointer_interfaces
1162
1163!------------------------------------------------------------------------------!
1164! Description:
1165! ------------
1166! Interfaces for subroutines with pointer arguments called in
1167! prognostic_equations
1168!------------------------------------------------------------------------------!
1169
1170    INTERFACE
1171
1172       SUBROUTINE advec_s_bc( sk, sk_char )
1173
1174          CHARACTER (LEN=*), INTENT(IN)   ::  sk_char
1175#if defined( __nopointer )
1176          REAL, DIMENSION(:,:,:) ::  sk
1177#else
1178          REAL, DIMENSION(:,:,:), POINTER ::  sk
1179#endif
1180       END SUBROUTINE advec_s_bc
1181
1182    END INTERFACE
1183
1184
1185    SAVE
1186
1187 END MODULE pointer_interfaces
1188
1189
1190
1191
1192 MODULE model_1d
1193
1194!------------------------------------------------------------------------------!
1195! Description:
1196! ------------
1197! Definition of variables for the 1D-model
1198!------------------------------------------------------------------------------!
1199
1200    INTEGER ::  current_timestep_number_1d = 0, damp_level_ind_1d
1201
1202    LOGICAL ::  run_control_header_1d = .FALSE., stop_dt_1d = .FALSE. 
1203
1204    REAL ::     damp_level_1d = -1.0, dt_1d = 60.0, dt_max_1d = 300.0, &
1205                dt_pr_1d = 9999999.9, dt_run_control_1d = 60.0, &
1206                end_time_1d = 864000.0, old_dt_1d = 1.0E-10, &
1207                qs1d, simulated_time_1d = 0.0, time_pr_1d = 0.0, &
1208                time_run_control_1d = 0.0, ts1d, us1d, usws1d, &
1209                vsws1d, z01d, z0h1d
1210
1211
1212    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  e1d, e1d_p, kh1d, km1d, l_black, l1d,  &
1213                                        rif1d, te_e, te_em, te_u, te_um, te_v, &
1214                                        te_vm, u1d, u1d_p, v1d, v1d_p
1215
1216    SAVE
1217
1218 END MODULE model_1d
1219
1220
1221
1222
1223 MODULE netcdf_control
1224
1225!------------------------------------------------------------------------------!
1226! Description:
1227! ------------
1228! Definition of parameters and variables for netcdf control.
1229!------------------------------------------------------------------------------!
1230
1231    USE control_parameters
1232#if defined( __netcdf )
1233    USE netcdf
1234#endif
1235
1236    INTEGER, PARAMETER ::  dopr_norm_num = 7, dopts_num = 29, dots_max = 100
1237
1238    INTEGER ::  dots_num = 23
1239
1240    CHARACTER (LEN=6), DIMENSION(dopr_norm_num) ::  dopr_norm_names =   &
1241         (/ 'wpt0  ', 'ws2   ', 'tsw2  ', 'ws3   ', 'ws2tsw', 'wstsw2', &
1242            'z_i   ' /)
1243
1244    CHARACTER (LEN=6), DIMENSION(dopr_norm_num) ::  dopr_norm_longnames = &
1245         (/ 'wpt0  ', 'w*2   ', 't*w2  ', 'w*3   ', 'w*2t*w', 'w*t*w2',   &
1246            'z_i   ' /)
1247
1248    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(dopts_num) :: dopts_label = &
1249          (/ 'tnpt   ', 'x_     ', 'y_     ', 'z_     ', 'z_abs  ', 'u      ', &
1250             'v      ', 'w      ', 'u"     ', 'v"     ', 'w"     ', 'npt_up ', &
1251             'w_up   ', 'w_down ', 'radius ', 'r_min  ', 'r_max  ', 'npt_max', &
1252             'npt_min', 'x*2    ', 'y*2    ', 'z*2    ', 'u*2    ', 'v*2    ', &
1253             'w*2    ', 'u"2    ', 'v"2    ', 'w"2    ', 'npt*2  ' /)
1254
1255    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(dopts_num) :: dopts_unit = &
1256          (/ 'number ', 'm      ', 'm      ', 'm      ', 'm      ', 'm/s    ', &
1257             'm/s    ', 'm/s    ', 'm/s    ', 'm/s    ', 'm/s    ', 'number ', &
1258             'm/s    ', 'm/s    ', 'm      ', 'm      ', 'm      ', 'number ', &
1259             'number ', 'm2     ', 'm2     ', 'm2     ', 'm2/s2  ', 'm2/s2  ', &
1260             'm2/s2  ', 'm2/s2  ', 'm2/s2  ', 'm2/s2  ', 'number2' /)
1261
1262    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(dots_max) :: dots_label = &
1263          (/ 'E      ', 'E*     ', 'dt     ', 'u*     ', 'th*    ', 'umax   ', &
1264             'vmax   ', 'wmax   ', 'div_new', 'div_old', 'z_i_wpt', 'z_i_pt ', &
1265             'w*     ', 'w"pt"0 ', 'w"pt"  ', 'wpt    ', 'pt(0)  ', 'pt(zp) ', &
1266             'w"u"0  ', 'w"v"0  ', 'w"q"0  ', 'mo_L   ', 'q*     ',            &
1267             ( 'unknown', i9 = 1, dots_max-23 ) /)
1268
1269    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(dots_max) :: dots_unit = &
1270          (/ 'm2/s2  ', 'm2/s2  ', 's      ', 'm/s    ', 'K      ', 'm/s    ', &
1271             'm/s    ', 'm/s    ', 's-1    ', 's-1    ', 'm      ', 'm      ', &
1272             'm/s    ', 'K m/s  ', 'K m/s  ', 'K m/s  ', 'K      ', 'K      ', &
1273             'm2/s2  ', 'm2/s2  ', 'kg m/s ', 'm      ', 'kg/kg  ',            &
1274             ( 'unknown', i9 = 1, dots_max-23 ) /)
1275
1276    CHARACTER (LEN=9), DIMENSION(300) ::  dopr_unit = 'unknown'
1277
1278    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(0:1,100) ::  do2d_unit, do3d_unit
1279
1280    CHARACTER (LEN=16), DIMENSION(25) ::  prt_var_names = &
1281          (/ 'pt_age          ', 'pt_dvrp_size    ', 'pt_origin_x     ', &
1282             'pt_origin_y     ', 'pt_origin_z     ', 'pt_radius       ', &
1283             'pt_speed_x      ', 'pt_speed_y      ', 'pt_speed_z      ', &
1284             'pt_weight_factor', 'pt_x            ', 'pt_y            ', &
1285             'pt_z            ', 'pt_color        ', 'pt_group        ', &
1286             'pt_tailpoints   ', 'pt_tail_id      ', 'pt_density_ratio', &
1287             'pt_exp_arg      ', 'pt_exp_term     ', 'not_used        ', &
1288             'not_used        ', 'not_used        ', 'not_used        ', &
1289             'not_used        ' /)
1290
1291    CHARACTER (LEN=16), DIMENSION(25) ::  prt_var_units = &
1292          (/ 'seconds         ', 'meters          ', 'meters          ', &
1293             'meters          ', 'meters          ', 'meters          ', &
1294             'm/s             ', 'm/s             ', 'm/s             ', &
1295             'factor          ', 'meters          ', 'meters          ', &
1296             'meters          ', 'none            ', 'none            ', &
1297             'none            ', 'none            ', 'ratio           ', &
1298             'none            ', 'none            ', 'not_used        ', &
1299             'not_used        ', 'not_used        ', 'not_used        ', &
1300             'not_used        ' /)
1301
1302    INTEGER ::  id_dim_prtnum, id_dim_time_pr, id_dim_time_prt, &
1303                id_dim_time_pts, id_dim_time_sp, id_dim_time_ts, id_dim_x_sp, &
1304                id_dim_y_sp, id_dim_zu_sp, id_dim_zw_sp, id_set_pr, &
1305                id_set_prt, id_set_pts, id_set_sp, id_set_ts, id_var_prtnum, &
1306                id_var_rnop_prt, id_var_time_pr, id_var_time_prt, &
1307                id_var_time_pts, id_var_time_sp, id_var_time_ts, id_var_x_sp, &
1308                id_var_y_sp, id_var_zu_sp, id_var_zw_sp, nc_stat
1309
1310    INTEGER, DIMENSION(0:1) ::  id_dim_time_xy, id_dim_time_xz, &
1311                id_dim_time_yz, id_dim_time_3d, id_dim_x_xy, id_dim_xu_xy, &
1312                id_dim_x_xz, id_dim_xu_xz, id_dim_x_yz, id_dim_xu_yz, &
1313                id_dim_x_3d, id_dim_xu_3d, id_dim_y_xy, id_dim_yv_xy, &
1314                id_dim_y_xz, id_dim_yv_xz, id_dim_y_yz, id_dim_yv_yz, &
1315                id_dim_y_3d, id_dim_yv_3d, id_dim_zu_xy, id_dim_zu1_xy, &
1316                id_dim_zu_xz, id_dim_zu_yz, id_dim_zu_3d, id_dim_zw_xy, &
1317                id_dim_zw_xz, id_dim_zw_yz, id_dim_zw_3d, id_set_xy, &
1318                id_set_xz, id_set_yz, id_set_3d, id_var_ind_x_yz, &
1319                id_var_ind_y_xz, id_var_ind_z_xy, id_var_time_xy, &
1320                id_var_time_xz, id_var_time_yz, id_var_time_3d, id_var_x_xy, &
1321                id_var_xu_xy, id_var_x_xz, id_var_xu_xz, id_var_x_yz, &
1322                id_var_xu_yz, id_var_x_3d, id_var_xu_3d, id_var_y_xy, &
1323                id_var_yv_xy, id_var_y_xz, id_var_yv_xz, id_var_y_yz, &
1324                id_var_yv_yz, id_var_y_3d, id_var_yv_3d, id_var_zusi_xy, &
1325                id_var_zusi_3d, id_var_zu_xy, id_var_zu1_xy, id_var_zu_xz, &
1326                id_var_zu_yz, id_var_zu_3d, id_var_zwwi_xy, id_var_zwwi_3d, &
1327                id_var_zw_xy, id_var_zw_xz, id_var_zw_yz, id_var_zw_3d
1328
1329    INTEGER, DIMENSION(10)  ::  id_var_dospx, id_var_dospy
1330    INTEGER, DIMENSION(20)  ::  id_var_prt
1331    INTEGER, DIMENSION(11)  ::  nc_precision
1332    INTEGER, DIMENSION(dopr_norm_num) ::  id_var_norm_dopr
1333
1334    INTEGER, DIMENSION(dopts_num,0:10) ::  id_var_dopts
1335    INTEGER, DIMENSION(0:1,100)        ::  id_var_do2d, id_var_do3d
1336    INTEGER, DIMENSION(100,0:9)        ::  id_dim_z_pr, id_var_dopr, &
1337                                           id_var_z_pr
1338    INTEGER, DIMENSION(dots_max,0:9)   ::  id_var_dots
1339
1340!
1341!-- masked output
1342    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(max_masks,0:1,100) ::  domask_unit
1343
1344    LOGICAL ::  output_for_t0 = .FALSE.
1345
1346    INTEGER, DIMENSION(1:max_masks,0:1) ::  id_dim_time_mask, id_dim_x_mask, &
1347                id_dim_xu_mask, id_dim_y_mask, id_dim_yv_mask, id_dim_zu_mask, &
1348                id_dim_zw_mask, &
1349                id_set_mask, &
1350                id_var_time_mask, id_var_x_mask, id_var_xu_mask, &
1351                id_var_y_mask, id_var_yv_mask, id_var_zu_mask, id_var_zw_mask, &
1352                id_var_zusi_mask, id_var_zwwi_mask
1353
1354    INTEGER, DIMENSION(1:max_masks,0:1,100)         ::  id_var_domask
1355
1356    SAVE
1357
1358 END MODULE netcdf_control
1359
1360
1361
1362 MODULE particle_attributes
1363
1364!------------------------------------------------------------------------------!
1365! Description:
1366! ------------
1367! Definition of variables used to compute particle transport
1368!------------------------------------------------------------------------------!
1369
1370    USE precision_kind
1371
1372    CHARACTER (LEN=15)  ::  bc_par_lr = 'cyclic',  bc_par_ns = 'cyclic', &
1373                            bc_par_b  = 'reflect', bc_par_t  = 'absorb', &
1374                            collision_kernel = 'none'
1375
1376#if defined( __parallel )
1377    INTEGER ::  mpi_particle_type
1378#endif
1379    INTEGER ::  deleted_particles = 0, deleted_tails = 0,                      &
1380                dissipation_classes = 10, ibc_par_lr,                          &
1381                ibc_par_ns, ibc_par_b, ibc_par_t, iran_part = -1234567,        &
1382                maximum_number_of_particles = 1000,                            &
1383                maximum_number_of_tailpoints = 100,                            &
1384                maximum_number_of_tails = 0,                                   &
1385                number_of_initial_particles = 0, number_of_particles = 0,      &
1386                number_of_particle_groups = 1, number_of_tails = 0,            &
1387                number_of_initial_tails = 0, offset_ocean_nzt = 0,             &
1388                offset_ocean_nzt_m1 = 0, particles_per_point = 1,              &
1389                particle_file_count = 0, radius_classes = 20,                  &
1390                skip_particles_for_tail = 100, sort_count = 0,                 &
1391                total_number_of_particles, total_number_of_tails = 0,          &
1392                trlp_count_sum, trlp_count_recv_sum, trrp_count_sum,           &
1393                trrp_count_recv_sum, trsp_count_sum, trsp_count_recv_sum,      &
1394                trnp_count_sum, trnp_count_recv_sum
1395
1396    INTEGER, PARAMETER ::  max_number_of_particle_groups = 10
1397
1398    INTEGER, DIMENSION(:), ALLOCATABLE     ::  new_tail_id
1399    INTEGER, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  prt_count, prt_start_index
1400
1401    LOGICAL ::  hall_kernel = .FALSE., palm_kernel = .FALSE.,                  &
1402                particle_advection = .FALSE., random_start_position = .FALSE., &
1403                read_particles_from_restartfile = .TRUE.,                      &
1404                uniform_particles = .TRUE., use_kernel_tables = .FALSE.,       &
1405                use_particle_tails = .FALSE., use_sgs_for_particles = .FALSE., &
1406                wang_kernel = .FALSE., write_particle_statistics = .FALSE.
1407
1408    LOGICAL, DIMENSION(max_number_of_particle_groups) ::                       &
1409                vertical_particle_advection = .TRUE.
1410
1411    LOGICAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  particle_mask, tail_mask
1412
1413    REAL    ::  c_0 = 3.0, dt_min_part = 0.0002, dt_prel = 9999999.9,          &
1414                dt_sort_particles = 0.0, dt_write_particle_data = 9999999.9,   &
1415                dvrp_psize = 9999999.9, end_time_prel = 9999999.9,             &
1416                initial_weighting_factor = 1.0,                                &
1417                maximum_tailpoint_age = 100000.0,                              &
1418                minimum_tailpoint_distance = 0.0,                              &
1419                particle_advection_start = 0.0, sgs_wfu_part = 0.3333333,      &
1420                sgs_wfv_part = 0.3333333, sgs_wfw_part = 0.3333333,            &
1421                time_prel = 0.0, time_sort_particles = 0.0,                    &
1422                time_write_particle_data = 0.0
1423
1424    REAL, DIMENSION(max_number_of_particle_groups) ::  &
1425                density_ratio = 9999999.9, pdx = 9999999.9, pdy = 9999999.9, &
1426                pdz = 9999999.9, psb = 9999999.9, psl = 9999999.9,           &
1427                psn = 9999999.9, psr = 9999999.9, pss = 9999999.9,           &
1428                pst = 9999999.9, radius = 9999999.9
1429
1430    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  particle_tail_coordinates
1431
1432
1433    TYPE particle_type
1434       SEQUENCE
1435       REAL    ::  age, age_m, dt_sum, dvrp_psize, e_m, origin_x, origin_y, &
1436                   origin_z, radius, rvar1, rvar2, rvar3, speed_x, speed_y, &
1437                   speed_z, weight_factor, x, y, z
1438       INTEGER ::  class, group, tailpoints, tail_id
1439    END TYPE particle_type
1440
1441    TYPE(particle_type), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  initial_particles
1442    TYPE(particle_type), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET ::  part_1, part_2
1443    TYPE(particle_type), DIMENSION(:), POINTER  ::  particles
1444
1445    TYPE particle_groups_type
1446       SEQUENCE
1447       REAL    ::  density_ratio, radius, exp_arg, exp_term
1448    END TYPE particle_groups_type
1449
1450    TYPE(particle_groups_type), DIMENSION(max_number_of_particle_groups) ::&
1451                   particle_groups
1452
1453    SAVE
1454
1455 END MODULE particle_attributes
1456
1457
1458
1459
1460
1461 MODULE pegrid
1462
1463!------------------------------------------------------------------------------!
1464! Description:
1465! ------------
1466! Definition of variables which define processor topology and the exchange of
1467! ghost point layers. This modules must be placed in all routines which contain
1468! MPI-calls.
1469!------------------------------------------------------------------------------!
1470
1471#if defined( __parallel ) && ! defined ( __check )
1472#if defined( __lc )
1473    USE MPI
1474#else
1475    INCLUDE "mpif.h"
1476#endif
1477#endif
1478    CHARACTER(LEN=5) ::  myid_char = ''
1479    INTEGER          ::  acc_rank, id_inflow = 0, id_recycling = 0,      &
1480                         myid = 0, num_acc_per_node = 0,                 &
1481                         target_id, npex = -1, npey = -1, numprocs = 1,  &
1482                         numprocs_previous_run = -1,                     &
1483                         tasks_per_node = -9999, threads_per_task = 1
1484
1485    INTEGER          ::  pdims(2) = 1
1486
1487    INTEGER, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  hor_index_bounds, &
1488                                             hor_index_bounds_previous_run
1489
1490    LOGICAL ::  collective_wait = .FALSE.
1491
1492#if defined( __parallel )
1493#if defined( __mpi2 )
1494    CHARACTER (LEN=MPI_MAX_PORT_NAME) ::  port_name
1495#endif
1496
1497    INTEGER ::  comm1dx, comm1dy, comm2d, comm_inter, comm_palm, ierr, myidx,  &
1498                myidy, ndim = 2, ngp_a, ngp_o, ngp_xy, ngp_y, pleft, pnorth,   &
1499                pright, psouth, sendrecvcount_xy, sendrecvcount_yz,            &
1500                sendrecvcount_zx, sendrecvcount_zyd, sendrecvcount_yxd,        &
1501                type_x, type_x_int, type_xy, type_y, type_y_int
1502
1503    INTEGER ::  ibuf(12), pcoord(2)
1504
1505#if ! defined ( __check )
1506    INTEGER ::  status(MPI_STATUS_SIZE)
1507#endif
1508
1509
1510    INTEGER, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  ngp_yz, type_xz, type_yz
1511
1512    LOGICAL ::  left_border_pe  = .FALSE., north_border_pe = .FALSE., &
1513                reorder = .TRUE., right_border_pe = .FALSE.,          &
1514                south_border_pe = .FALSE.
1515
1516    LOGICAL, DIMENSION(2) ::  cyclic = (/ .TRUE. , .TRUE. /), &
1517                              remain_dims
1518#endif
1519
1520    SAVE
1521
1522 END MODULE pegrid
1523
1524
1525
1526
1527 MODULE profil_parameter
1528
1529!------------------------------------------------------------------------------!
1530! Description:
1531! ------------
1532! Definition of variables which control PROFIL-output
1533!------------------------------------------------------------------------------!
1534
1535    INTEGER, PARAMETER ::  crmax = 100
1536
1537    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(20) ::  cross_ts_profiles = &
1538                           (/ ' E E*               ', ' dt                 ', &
1539                              ' u* w*              ', ' th*                ', &
1540                              ' umax vmax wmax     ', ' div_old div_new    ', &
1541                              ' z_i_wpt z_i_pt     ', ' w"pt"0 w"pt" wpt   ', &
1542                              ' pt(0) pt(zp)       ', ' splux spluy spluz  ', &
1543                              ' L                  ',                         &
1544                            ( '                    ', i9 = 1, 9 ) /)
1545
1546    CHARACTER (LEN=100), DIMENSION(crmax) ::  cross_profiles = &
1547                           (/ ' u v                           ', &
1548                              ' pt                            ', &
1549                              ' w"pt" w*pt* w*pt*BC wpt wptBC ', &
1550                              ' w"u" w*u* wu w"v" w*v* wv     ', &
1551                              ' km kh                         ', &
1552                              ' l                             ', &
1553                         ( '                               ', i9 = 1, 94 ) /)
1554
1555    INTEGER ::  profile_columns = 2, profile_rows = 3, profile_number = 0
1556
1557    INTEGER ::  cross_ts_numbers(crmax,crmax) = 0, &
1558                cross_ts_number_count(crmax) = 0, &
1559                dopr_index(300) = 0, dopr_initial_index(300) = 0, &
1560                dots_crossindex(100) = 0, dots_index(100) = 0
1561               
1562
1563    REAL ::  cross_ts_uymax(20) = &
1564                             (/ 999.999, 999.999, 999.999, 999.999, 999.999,   &
1565                                999.999, 999.999, 999.999, 999.999, 999.999,   &
1566                                999.999, 999.999, 999.999, 999.999, 999.999,   &
1567                                999.999, 999.999, 999.999, 999.999, 999.999 /),&
1568             cross_ts_uymax_computed(20) = 999.999, &
1569             cross_ts_uymin(20) = &
1570                             (/ 999.999, 999.999, 999.999,  -5.000, 999.999,   &
1571                                999.999,   0.000, 999.999, 999.999, 999.999,   &
1572                                999.999, 999.999, 999.999, 999.999, 999.999,   &
1573                                999.999, 999.999, 999.999, 999.999, 999.999 /),&
1574             cross_ts_uymin_computed(20) = 999.999
1575
1576    SAVE
1577
1578 END MODULE profil_parameter
1579
1580
1581
1582
1583 MODULE spectrum
1584
1585!------------------------------------------------------------------------------!
1586! Description:
1587! ------------
1588! Definition of quantities used for computing spectra
1589!------------------------------------------------------------------------------!
1590
1591    CHARACTER (LEN=6),  DIMENSION(1:5) ::  header_char = (/ 'PS(u) ', 'PS(v) ',&
1592                                           'PS(w) ', 'PS(pt)', 'PS(q) ' /)
1593    CHARACTER (LEN=2),  DIMENSION(10)  ::  spectra_direction = 'x'
1594    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(10)  ::  data_output_sp  = ' '
1595    CHARACTER (LEN=25), DIMENSION(1:5) ::  utext_char =                    &
1596                                           (/ '-power spectrum of u     ', &
1597                                              '-power spectrum of v     ', &
1598                                              '-power spectrum of w     ', &
1599                                              '-power spectrum of ^1185 ', &
1600                                              '-power spectrum of q     ' /)
1601    CHARACTER (LEN=39), DIMENSION(1:5) ::  ytext_char =                        &
1602                                 (/ 'k ^2236 ^2566^2569<u(k) in m>2s>->2    ', &
1603                                    'k ^2236 ^2566^2569<v(k) in m>2s>->2    ', &
1604                                    'k ^2236 ^2566^2569<w(k) in m>2s>->2    ', &
1605                                    'k ^2236 ^2566^2569<^1185(k) in m>2s>->2', &
1606                                    'k ^2236 ^2566^2569<q(k) in m>2s>->2    ' /)
1607
1608    INTEGER ::  klist_x = 0, klist_y = 0, n_sp_x = 0, n_sp_y = 0
1609
1610    INTEGER ::  comp_spectra_level(100) = 999999,                   &
1611                lstyles(100) = (/ 0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1612                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1613                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1614                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1615                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1616                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1617                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1618                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1619                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1620                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8 /), &
1621                plot_spectra_level(100) = 999999
1622
1623    REAL    ::  time_to_start_sp = 0.0
1624
1625    SAVE
1626
1627 END MODULE spectrum
1628
1629
1630
1631
1632 MODULE statistics
1633
1634!------------------------------------------------------------------------------!
1635! Description:
1636! ------------
1637! Definition of statistical quantities, e.g. global sums
1638!------------------------------------------------------------------------------!
1639
1640    CHARACTER (LEN=40) ::  region(0:9)
1641    INTEGER ::  pr_palm = 80, statistic_regions = 0
1642    INTEGER ::  u_max_ijk(3), v_max_ijk(3), w_max_ijk(3)
1643    LOGICAL ::  flow_statistics_called = .FALSE.
1644    REAL ::     u_max, v_max, w_max
1645    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE       ::  sums_divnew_l, sums_divold_l,   &
1646                                              weight_substep, weight_pres
1647    REAL, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE     ::  sums, sums_wsts_bc_l, ts_value, &
1648                                              sums_wsus_ws_l, sums_wsvs_ws_l, &
1649                                              sums_us2_ws_l, sums_vs2_ws_l,   &
1650                                              sums_ws2_ws_l,                  &
1651                                              sums_wsnrs_ws_l,                &
1652                                              sums_wspts_ws_l,                &
1653                                              sums_wssas_ws_l,                &
1654                                              sums_wsqs_ws_l,                 &
1655                                              sums_wsqrs_ws_l
1656                                             
1657    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE   ::  hom_sum, rmask, spectrum_x, &
1658                                              spectrum_y, sums_l, sums_l_l, &
1659                                              sums_up_fraction_l
1660    REAL, DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  hom
1661
1662    SAVE
1663
1664 END MODULE statistics
1665
1666
1667
1668
1669 MODULE transpose_indices
1670
1671!------------------------------------------------------------------------------!
1672! Description:
1673! ------------
1674! Definition of indices for transposed arrays
1675!------------------------------------------------------------------------------!
1676
1677    INTEGER ::  nxl_y, nxl_yd, nxl_z, nxr_y, nxr_yd, nxr_z, nyn_x, nyn_z,      &
1678                nys_x, nys_z, nzb_x, nzb_y, nzb_yd, nzt_x, nzt_y, nzt_yd
1679               
1680
1681    SAVE
1682
1683 END MODULE transpose_indices
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.