source: palm/trunk/SOURCE/modules.f90 @ 1116

Last change on this file since 1116 was 1116, checked in by hoffmann, 9 years ago

last commit documented

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 73.2 KB
Line 
1 MODULE advection
2
3!--------------------------------------------------------------------------------!
4! This file is part of PALM.
5!
6! PALM is free software: you can redistribute it and/or modify it under the terms
7! of the GNU General Public License as published by the Free Software Foundation,
8! either version 3 of the License, or (at your option) any later version.
9!
10! PALM is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT ANY
11! WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR
12! A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License for more details.
13!
14! You should have received a copy of the GNU General Public License along with
15! PALM. If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
16!
17! Copyright 1997-2012  Leibniz University Hannover
18!--------------------------------------------------------------------------------!
19!
20! Current revisions:
21! ------------------
22!
23!
24! Former revisions:
25! -----------------
26! $Id: modules.f90 1116 2013-03-26 18:49:55Z hoffmann $
27!
28! 1115 2013-03-26 18:16:16Z hoffmann
29! unused variables removed
30!
31! 1113 2013-03-10 02:48:14Z raasch
32! +on_device
33!
34! 1111 2013-03-08 23:54:10Z raasch
35! +tric, nr_timesteps_this_run
36!
37! 1106 2013-03-04 05:31:38Z raasch
38! array_kind renamed precision_kind, pdims defined in serial code
39! bugfix: default value assigned to coupling_start_time
40!
41! 1095 2013-02-03 02:21:01Z raasch
42! FORTRAN error in r1092 removed
43!
44! 1092 2013-02-02 11:24:22Z raasch
45! character length in some derived type changed for better alignment
46!
47! 1065 2012-11-22 17:42:36Z hoffmann
48! + c_sedimentation, limiter_sedimentation, turbulence, a_1, a_2, a_3, b_1, b_2,
49! + b_3, c_1, c_2, c_3, beta_cc
50!
51! bottom boundary condition of qr, nr changed from Dirichlet to Neumann
52!
53! 1053 2012-11-13 17:11:03Z hoffmann
54! necessary expansions according to the two new prognostic equations (nr, qr)
55! of the two-moment cloud physics scheme:
56! +*_init, flux_l_*, diss_l_*, flux_s_*, diss_s_*, *sws, *swst, tend_*, *, *_p
57! +t*_m, *_1, *_2, *_3, *_av, bc_*_b, bc_*_t, ibc_*_b, ibc_*_t, bc_*_t_val,
58! +*_vertical_gradient, *_surface_initial_change, *_vertical_gradient_level,
59! +*_vertical_gradient_level_ind, *_surface, constant_waterflux_*, 
60! +cloud_scheme, icloud_scheme, surface_waterflux_*, sums_ws*s_ws_l, wall_*flux
61!
62! constants for the two-moment scheme:
63! +a_vent, a_term, b_vent, b_term, c_evap, c_term, cof, eps_sb, k_cc, k_cr, k_rr,
64! +k_br, kappa_rr, kin_vis_air, mu_constant_value, nc, pirho_l, dpirho_l, rho_1,
65! +schmidt, schmidt_p_1d3, stp, x0, xmin, xmax, dt_precipitation, w_precipitation
66!
67! steering parameters for the two_moment scheme:
68! +mu_constant, ventilation_effect
69!
70! 1036 2012-10-22 13:43:42Z raasch
71! code put under GPL (PALM 3.9)
72!
73! 1031 2012-10-19 14:35:30Z raasch
74! +output_format_netcdf
75!
76! 1015 2012-09-27 09:23:24Z raasch
77! +acc_rank, num_acc_per_node,
78! -adjust_mixing_length
79!
80! 1010 2012-09-20 07:59:54Z raasch
81! pointer free version can be generated with cpp switch __nopointer
82!
83! 1003 2012-09-14 14:35:53Z raasch
84! -grid_matching, nxa, nya, etc., nnx_pe, nny_pe, spl_*
85!
86! 1001 2012-09-13 14:08:46Z raasch
87! -asselin_filter_factor, cut_spline_overshoot, dt_changed, last_dt_change,
88! last_dt_change_1d, long_filter_factor, overshoot_limit_*, ups_limit_*
89! several pointer/target arrays converted to normal ones
90!
91! 996 2012-09-07 10:41:47Z raasch
92! -use_prior_plot1d_parameters
93!
94! 978 2012-08-09 08:28:32Z fricke
95! +c_u_m, c_u_m_l, c_v_m, c_v_m_l, c_w_m, c_w_m_l,
96! +bc_lr_dirneu, bc_lr_neudir, bc_ns_dirneu, bc_ns_neudir
97! -km_damp_x, km_damp_y, km_damp_max, outflow_damping_width
98! +z0h, z0h_av, z0h_factor, z0h1d
99! +ptdf_x, ptdf_y, pt_damping_width, pt_damping_factor
100!
101! 964 2012-07-26 09:14:24Z raasch
102! -cross_linecolors, cross_linestyles, cross_normalized_x, cross_normx_factor,
103! cross_normalized_y, cross_normy_factor, cross_pnc_local,
104! cross_profile_numbers, cross_profile_number_counter, cross_uxmax,
105! cross_uxmax_computed, cross_uxmax_normalized,
106! cross_uxmax_normalized_computed, cross_uxmin, cross_uxmin_computed,
107! cross_uxmin_normalized, cross_uxmin_normalized_computed, cross_uymax,
108! cross_uymin, cross_xtext, dopr_crossindex, dopr_label, linecolors, linestyles,
109! nz_do1d, profil_output, z_max_do1d, z_max_do1d_normalized
110!
111! 951 2012-07-19 14:22:52Z hoffmann
112! changing profile_columns and profile_rows
113!
114! 940 2012-07-09 14:31:00Z raasch
115! +neutral
116!
117! 927 2012-06-06 19:15:04Z raasch
118! +masking_method
119!
120! 880 2012-04-13 06:28:59Z raasch
121! gathered_size, subdomain_size moved to control_parameters
122!
123! 866 2012-03-28 06:44:41Z raasch
124! interface for global_min_max changed
125!
126! 861 2012-03-26 14:18:34Z suehring
127! +wall_flags_0
128! -boundary_flags
129! +nzb_max
130! +adv_sca_1, +adv_mom_1
131!
132! 849 2012-03-15 10:35:09Z raasch
133! +deleted_particles, deleted_tails, tr.._count_sum, tr.._count_recv_sum in
134! particle_attributes,
135! +de_dx, de_dy, de_dz in arrays_3d,
136! first_call_advec_particles renamed first_call_lpm
137!
138! 828 2012-02-21 12:00:36Z raasch
139! +dissipation_classes, radius_classes, use_kernel_tables,
140! particle feature color renamed class
141!
142! 825 2012-02-19 03:03:44Z raasch
143! +bfactor, curvature_solution_effects, eps_ros, molecular_weight_of_water,
144! vanthoff, -b_cond in cloud_parameters,
145! dopts_num increased to 29, particle attributes speed_x|y|z_sgs renamed
146! rvar1|2|3
147! wang_collision_kernel and turbulence_effects_on_collision replaced by
148! collision_kernel, hall_kernel, palm_kernel, wang_kernel
149!
150! 809 2012-01-30 13:32:58Z marongas
151! Bugfix: replaced .AND. and .NOT. with && and ! in the preprocessor directives
152!
153! 807 2012-01-25 11:53:51Z maronga
154! New cpp directive "__check" implemented which is used by check_namelist_files.
155! New parameter check_restart has been defined which is needed by
156! check_namelist_files only.
157!
158! 805 2012-01-17 15:53:28Z franke
159! Bugfix collective_wait must be out of parallel branch for runs in serial mode
160!
161! 801 2012-01-10 17:30:36Z suehring
162! Dimesion of sums_wsus_ws_l, ! sums_wsvs_ws_l, sums_us2_ws_l, sums_vs2_ws_l,
163! sums_ws2_ws_l, sums_wspts_ws_l, sums_wsqs_ws_l, sums_wssas_ws_l increased.
164! for thread-safe summation in advec_ws.
165!
166! 792 2011-12-01 01:23:23Z raasch
167! particle arrays (particles, parrticles_temp) implemented as pointers,
168! +particles_1, particles_2, sort_count
169!
170! 790 2011-11-29 03:11:20Z raasch
171! +turbulence_effects_on_collision, wang_collision_kernel
172!
173! 785 2011-11-28 09:47:19Z raasch
174! +scalar_rayleigh_damping, rdf_sc
175!
176! 778 2011-11-07 14:18:25Z fricke
177! +gathered_size, subdomain_size
178!
179! 771 2011-10-27 10:56:21Z heinze
180! +lpt_av
181!
182! 767 2011-10-14 06:39:12Z raasch
183! +u_profile, v_profile, uv_heights, use_prescribed_profile_data
184!
185! 759 2011-09-15 13:58:31Z raasch
186! +io_blocks, io_group, maximum_parallel_io_streams,
187! synchronous_exchange moved to control_parameters
188!
189! 743 2011-08-18 16:10:16Z suehring
190! Dimension of sums_wsus_ws_l, sums_wsvs_ws_l, sums_us2_ws_l, sums_vs2_ws_l,
191! sums_ws2_ws_l, sums_wspts_ws_l, sums_wssas_ws_l,sums_wsqs_ws_l needed for
192! statistical evaluation of turbulent fluxes in WS-scheme decreased.
193! 736 2011-08-17 14:13:26Z suehring
194! Dimension of fluxes needed for WS-scheme increased.
195!
196! 722 2011-04-11 06:21:09Z raasch
197! Bugfix: default value for south_border_pe changed to .F.
198!
199! 707 2011-03-29 11:39:40Z raasch
200! +bc_lr_dirrad, bc_lr_raddir, bc_ns_dirrad, bc_ns_raddir, left_border_pe,
201! north_border_pe, right_border_pe, south_border_pe
202! p_sub renamed p_loc
203!
204! 683 2011-02-09 14:25:15Z raasch
205! +synchronous_exchange
206!
207! 673 2011-01-18 16:19:48Z suehring
208! +weight_pres to weight the respective contribution of the Runge-Kutta
209! substeps. +p_sub to buffer the intermediate contributions for Multigrid and
210! SOR.
211!
212! 667 2010-12-23 12:06:00Z suehring/gryschka
213! Removed u_nzb_p1_for_vfc and v_nzb_p1_for_vfc
214! For coupling with different resolution in ocean and atmophere:
215! +nx_a, +nx_o, ny_a, +ny_o, ngp_a, ngp_o, +total_2d_o, +total_2d_a,
216! +coupling_topology
217! Buffer arrays for the left sided advective fluxes added in arrays_3d.
218! +flux_s_u, +flux_s_v, +flux_s_w, +diss_s_u, +diss_s_v, +diss_s_w,
219! +flux_s_pt, +diss_s_pt, +flux_s_e, +diss_s_e, +flux_s_q, +diss_s_q,
220! +flux_s_sa, +diss_s_sa
221! 3d arrays for dissipation control added. (only necessary for vector arch.)
222! +var_x, +var_y, +var_z, +gamma_x, +gamma_y, +gamma_z
223! Default of momentum_advec and scalar_advec changed to 'ws-scheme' .
224! +exchange_mg added in control_parameters to steer the data exchange.
225! Parameters +nbgp, +nxlg, +nxrg, +nysg, +nyng added in indices.
226! flag array +boundary_flags added in indices to steer the degradation of order
227! of the advective fluxes when non-cyclic boundaries are used.
228! MPI-datatypes +type_y, +type_y_int and +type_yz for data_exchange added in
229! pegrid.
230! +sums_wsus_ws_l, +sums_wsvs_ws_l, +sums_us2_ws_l, +sums_vs2_ws_l,
231! +sums_ws2_ws_l, +sums_wspts_ws_l, +sums_wssas_ws_l, +sums_wsqs_ws_l
232! and +weight_substep added in statistics to steer the statistical evaluation
233! of turbulent fluxes in the advection routines.
234! LOGICALS +ws_scheme_sca and +ws_scheme_mom added to get a better performance
235! in prognostic_equations.
236! LOGICAL +dissipation_control control added to steer numerical dissipation
237! in ws-scheme.
238! Changed length of string run_description_header
239!
240! 622 2010-12-10 08:08:13Z raasch
241! +collective_wait in pegrid
242!
243! 600 2010-11-24 16:10:51Z raasch
244! default values of surface_scalarflux and surface_waterflux changed
245! to 9999999.9
246!
247! 580 2010-10-05 13:59:11Z heinze
248! Renaming of ws_vertical_gradient to subs_vertical_gradient,
249! ws_vertical_gradient_level to subs_vertical_gradient_level and
250! ws_vertical_gradient_level_ind to subs_vertical_gradient_level_i
251!
252! 564 2010-09-30 13:18:59Z helmke
253! nc_precision and netcdf_precision dimension changed to 11, all default
254! values of mask_xyz_loop changed to -1.0, dimension of openfile changed to
255! 200+2*max_masks, max_masks changed to 50
256!
257! 553 2010-09-01 14:09:06Z weinreis
258! parameters for masked output are replaced by arrays
259!
260! 531 2010-04-21 06:47:21Z heinze
261! character length of dopr_unit enlarged
262!
263! 519 2010-03-19 05:30:02Z raasch
264! -replace_char, replace_by
265!
266! 493 2010-03-01 08:30:24Z raasch
267! +netcdf_data_format, -netcdf_64bit, -netcdf_64bit_3d, -netcdf_format_mask*,
268! -nc_format_mask, -format_parallel_io
269!
270! 485 2010-02-05 10:57:51Z raasch
271! ngp_3d, ngp_3d_inner changed to 64 bit
272!
273! 449 2010-02-02 11:23:59Z raasch
274! -var_ts: replaced by dots_max,
275! initial data assignments to some dvrp arrays changed due to error messages
276! from gfortran compiler
277! +large_scale_subsidence, ws_vertical_gradient, ws_vertical_gradient_level,
278! ws_vertical_gradient_level_ind, w_subs
279!
280! 388 2009-09-23 09:40:33Z raasch
281! +prho, prho_1
282! +bc_lr_cyc, bc_ns_cyc
283! +output_for_t0
284! translation error of actual -> current revisions fixed
285! +q* in dots_label, dots_unit. increased dots_num respectively
286! typographical error in dots_unit fixed
287! +clip_dvrp_*, cluster_size, color_interval, dvrpsize_interval, dvrp_overlap,
288! dvrp_total_overlap, groundplate_color, local_dvrserver_running, n*_dvrp,
289! interval_*_dvrp_prt, isosurface_color, particle_color, particle_dvrpsize,
290! topography color in dvrp_variables,
291! vertical_particle_advection is a 1d-array,
292! +canyon_height, canyon_width_x, canyon_width_y, canyon_wall_left,
293! canyon_wall_south, conserve_volume_flow_mode, coupling_start_time,
294! dp_external, dp_level_b, dp_level_ind_b, dp_smooth, dp_smooth_factor, dpdxy,
295! run_coupled, time_since_reference_point, u_bulk, v_bulk in control_parameters,
296! default value of grid_matching changed to strict
297! +shf_av, qsws_av
298!
299! 217 2008-12-09 18:00:48Z letzel
300! +topography_grid_convention
301! some dvrp-variables changed to single precision, variables for dvrp-mode
302! pathlines added, +target_id, abort_mode, message_string
303!
304! 197 2008-09-16 15:29:03Z raasch
305! allow 100 spectra levels instead of 10 for consistency with
306! define_netcdf_header, +canopy_heat_flux, cthf, lai,
307! +leaf_surface_concentration, scalar_exchange_coefficient, sec, sls
308! +hor_index_bounds, hor_index_bounds_previous_run, id_inflow, id_recycling,
309! inflow_damping_*, mean_inflow_profiles, numprocs_previous_run, nx_on_file,
310! ny_on_file, offset_ocean_*, recycling_plane, recycling_width, turbulent_inflow
311! -myid_char_14
312!
313! 138 2007-11-28 10:03:58Z letzel
314! +drag_coefficient, pch_index, lad_surface, lad_vertical_gradient,
315! lad_vertical_gradient_level, plant_canopy, lad, lad_s, lad_u, lad_v,
316! lad_w, cdc, lad_vertical_gradient_level_ind, canopy_mode
317! +dt_sort_particles, ngp_2dh_s_inner, time_sort_particles, flags,
318! wall_flags_1..10, wall_humidityflux(0:4), wall_qflux(0:4),
319! wall_salinityflux(0:4), wall_scalarflux(0:4)
320!
321! 108 2007-08-24 15:10:38Z letzel
322! +comm_inter, constant_top_momentumflux, coupling_char, coupling_mode,
323! coupling_mode_remote, c_u, c_v, c_w, dt_coupling, e_init, humidity_remote,
324! ngp_xy, nxlu, nysv, port_name, qswst_remote, terminate_coupled,
325! terminate_coupled_remote, time_coupling, top_momentumflux_u|v, type_xy,
326! uswst*, vswst*
327!
328! 97 2007-06-21 08:23:15Z raasch
329! +atmos_ocean_sign, ocean, r, + salinity variables
330! defaults of .._vertical_gradient_levels changed from -1.0 to -9999999.9
331! hydro_press renamed hyp, use_pt_reference renamed use_reference
332!
333! 89 2007-05-25 12:08:31Z raasch
334! +data_output_pr_user, max_pr_user, size of data_output_pr, dopr_index,
335! dopr_initial_index and dopr_unit enlarged,
336! var_hom and var_sum renamed pr_palm
337!
338! 82 2007-04-16 15:40:52Z raasch
339! +return_addres, return_username
340! Cpp-directive lcmuk renamed lc
341!
342! 75 2007-03-22 09:54:05Z raasch
343! +arrays precipitation_amount, precipitation_rate, precipitation_rate_av,
344! rif_wall, z0_av, +arrays u_m_l, u_m_r, etc. for radiation boundary conditions,
345! +loop_optimization, netcdf_64bit_3d, zu_s_inner, zw_w_inner, id_var_zusi_*,
346! id_var_zwwi_*, ts_value, u_nzb_p1_for_vfc, v_nzb_p1_for_vfc, pt_reference,
347! use_pt_reference, precipitation_amount_interval, revision
348! +age_m in particle_type, moisture renamed humidity,
349! -data_output_ts, dots_n, uvmean_outflow, uxrp, vynp,
350! arrays dots_label and dots_unit now dimensioned with dots_max,
351! setting of palm version moved to main program
352!
353! 37 2007-03-01 08:33:54Z raasch
354! +constant_top_heatflux, top_heatflux, use_top_fluxes, +arrays for top fluxes,
355! +nzt_diff, default of bc_pt_t renamed "initial_gradient"
356! Bugfix: p is not a pointer
357!
358! RCS Log replace by Id keyword, revision history cleaned up
359!
360! Revision 1.95  2007/02/11 13:18:30  raasch
361! version 3.1b (last under RCS control)
362!
363! Revision 1.1  1997/07/24 11:21:26  raasch
364! Initial revision
365!
366!
367! Description:
368! ------------
369! Definition of variables for special advection schemes
370!------------------------------------------------------------------------------!
371
372    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE   ::  aex, bex, dex, eex
373
374    SAVE
375
376 END MODULE advection
377
378
379
380
381 MODULE precision_kind
382
383!------------------------------------------------------------------------------!
384! Description:
385! ------------
386! Definition of type parameters (used for the definition of single or double
387! precision variables)
388!------------------------------------------------------------------------------!
389
390    INTEGER, PARAMETER ::  dpk = SELECTED_REAL_KIND( 12 ), &
391                           spk = SELECTED_REAL_KIND( 6 )
392
393    SAVE
394
395 END MODULE precision_kind
396
397
398
399
400 MODULE arrays_3d
401
402!------------------------------------------------------------------------------!
403! Description:
404! ------------
405! Definition of all arrays defined on the computational grid
406!------------------------------------------------------------------------------!
407
408    USE precision_kind
409
410    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::                                         &
411          c_u_m, c_u_m_l, c_v_m, c_v_m_l, c_w_m, c_w_m_l, ddzu, ddzu_pres,     &
412          dd2zu, dzu, ddzw, dzw, hyp, inflow_damping_factor, lad, l_grid,      &
413          nc_1d, nr_1d, ptdf_x, ptdf_y, pt_1d, pt_init, q_1d, q_init, qc_1d,   &
414          qr_1d, rdf, rdf_sc, sa_init, ug, u_init, u_nzb_p1_for_vfc, vg,       &
415          v_init, v_nzb_p1_for_vfc, w_subs, zu, zw
416
417    REAL, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::                                       &
418          c_u, c_v, c_w, diss_s_e, diss_s_nr, diss_s_pt, diss_s_q,             &
419          diss_s_qr, diss_s_sa, diss_s_u, diss_s_v, diss_s_w, dzu_mg, dzw_mg,  &
420          flux_s_e, flux_s_nr, flux_s_pt, flux_s_q, flux_s_qr, flux_s_sa,      &
421          flux_s_u, flux_s_v, flux_s_w, f1_mg, f2_mg, f3_mg,                   &
422          mean_inflow_profiles, nrs, nrsws, nrswst, pt_slope_ref, qs, qsws,    &
423          qswst, qswst_remote, qrs, qrsws, qrswst, rif, saswsb, saswst, shf,   &
424          total_2d_a, total_2d_o, ts, tswst, us, usws, uswst, vsws, vswst, z0, &
425          z0h
426
427    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::                                     &
428          canopy_heat_flux, cdc, d, de_dx, de_dy, de_dz, diss, diss_l_e,       &
429          diss_l_nr, diss_l_pt, diss_l_q, diss_l_qr, diss_l_sa, diss_l_u,      &
430          diss_l_v, diss_l_w, flux_l_e, flux_l_nr, flux_l_pt, flux_l_q,        &
431          flux_l_qr, flux_l_sa, flux_l_u, flux_l_v, flux_l_w, kh, km, lad_s,   &
432          lad_u, lad_v, lad_w, lai, l_wall, p_loc, sec, sls, tend, tend_pt,    &
433          tend_nr, tend_q, tend_qr, tric, u_m_l, u_m_n, u_m_r, u_m_s, v_m_l,   &
434          v_m_n, v_m_r, v_m_s, w_m_l, w_m_n, w_m_r, w_m_s
435
436#if defined( __nopointer )
437    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE, TARGET ::                             &
438          e, e_p, nr, nr_p, p, prho, pt, pt_p, q, q_p, qc, ql, ql_c, ql_v,     &
439          ql_vp, qr, qr_p, rho, sa, sa_p, te_m, tnr_m, tpt_m, tq_m, tqr_m,     &
440          tsa_m, tu_m, tv_m, tw_m, u, u_p, v, v_p, vpt, w, w_p
441#else
442    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE, TARGET ::                             &
443          e_1, e_2, e_3, p, prho_1, nr_1, nr_2, nr_3, pt_1, pt_2, pt_3, q_1,   &
444          q_2, q_3, qc_1, ql_v, ql_vp, ql_1, ql_2, qr_1, qr_2, qr_3, rho_1,    &
445          sa_1, sa_2, sa_3, u_1, u_2, u_3, v_1, v_2, v_3, vpt_1, w_1, w_2, w_3
446
447    REAL, DIMENSION(:,:,:), POINTER ::                                         &
448          e, e_p, nr, nr_p, prho, pt, pt_p, q, q_p, qc, ql, ql_c, qr, qr_p,    &
449          rho, sa, sa_p, te_m, tnr_m, tpt_m, tq_m, tqr_m, tsa_m, tu_m, tv_m,   &
450          tw_m, u, u_p, v, v_p, vpt, w, w_p
451#endif
452
453    REAL, DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  rif_wall
454
455    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE :: var_x, var_y, var_z, gamma_x,       &
456                                           gamma_y, gamma_z
457
458    SAVE
459
460 END MODULE arrays_3d
461
462
463
464
465 MODULE averaging
466
467!------------------------------------------------------------------------------!
468! Description:
469! ------------
470! Definition of variables needed for time-averaging of 2d/3d data
471!------------------------------------------------------------------------------!
472
473    REAL, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  lwp_av, precipitation_rate_av,       &
474                                          qsws_av, shf_av,ts_av, us_av, z0_av, &
475                                          z0h_av
476
477    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE, TARGET :: &
478          e_av, lpt_av, nr_av, p_av, pc_av, pr_av, prr_av, pt_av, q_av, qc_av, &
479          ql_av, ql_c_av, ql_v_av, ql_vp_av, qr_av, qv_av, rho_av, s_av, sa_av,&
480          u_av, v_av, vpt_av, w_av
481 
482 END MODULE averaging
483
484
485
486 MODULE cloud_parameters
487
488!------------------------------------------------------------------------------!
489! Description:
490! ------------
491! Definition of variables and constants for cloud physics
492!------------------------------------------------------------------------------!
493
494    LOGICAL ::  curvature_solution_effects = .FALSE., &
495                limiter_sedimentation = .TRUE., &
496                ventilation_effect = .FALSE.
497               
498
499    REAL ::  a_1 = 8.69E-4,     & ! coef. in turb. parametrization (cm-2 s3)
500             a_2 = -7.38E-5,    & ! coef. in turb. parametrization (cm-2 s3)
501             a_3 = -1.40E-2,    & ! coef. in turb. parametrization
502             a_term = 9.65,     & ! coef. for terminal velocity (m s-1)
503             a_vent = 0.78,     & ! coef. for ventilation effect
504             b_1 = 11.45E-6,    & ! coef. in turb. parametrization (m)
505             b_2 = 9.68E-6,     & ! coef. in turb. parametrization (m)
506             b_3 = 0.62,        & ! coef. in turb. parametrization
507             b_term = 9.8,      & ! coef. for terminal velocity (m s-1)
508             b_vent = 0.308,    & ! coef. for ventilation effect
509             beta_cc = 3.09E-4, & ! coef. in turb. parametrization (cm-2 s3)
510             bfactor,           &
511             c_1 = 4.82E-6,     & ! coef. in turb. parametrization (m)
512             c_2 = 4.8E-6,      & ! coef. in turb. parametrization (m)
513             c_3 = 0.76,        & ! coef. in turb. parametrization
514             c_const = 0.93,    & ! const. in Taylor-microscale Reynolds number
515             c_evap = 0.7,      & ! constant in evaporation
516             c_sedimentation = 2.0, & ! Courant number of sedimentation process
517             c_term = 600.0,    & ! coef. for terminal velocity (m-1)
518             cof(6) = (/ 76.18009172947146,      & ! coefficients in the
519                         -86.50532032941677,     & ! numerical
520                         24.01409824083091,      & ! calculation of the
521                         -1.231739572450155,     & ! gamma function
522                         0.1208650973866179E-2,  &
523                         -0.5395239384953E-5 /), &
524             cp = 1005.0,       & ! heat capacity of dry air (J kg-1 K-1)
525             diff_coeff_l = 0.23E-4, & ! diffusivity of water vapor (m2 s-1)
526             effective_coll_efficiency, &
527             eps_ros = 1.0E-4,  & ! accuracy of Rosenbrock method
528             eps_sb = 1.0E-20,  & ! threshold in two-moments scheme
529             k_cc = 9.44E09,    & ! const. cloud-cloud kernel (m3 kg-2 s-1)
530             k_cr0 = 4.33,      & ! const. cloud-rain kernel (m3 kg-1 s-1)
531             k_rr = 7.12,       & ! const. rain-rain kernel (m3 kg-1 s-1)
532             k_br = 1000.,      & ! const. in breakup parametrization (m-1)
533             k_st = 1.2E8,      & ! const. in drizzle parametrization (m-1 s-1)
534             kappa_rr = 60.7,   & ! const. in collision kernel (kg-1/3)
535             kin_vis_air = 1.4086E-5, & ! kin. viscosity of air (m2 s-1)
536             l_v = 2.5E+06,     & ! latent heat of vaporization (J kg-1)
537             l_d_cp, l_d_r, l_d_rv, & ! l_v / cp, l_v / r_d, l_v / r_v
538             mass_of_solute = 1.0E-17, & ! soluted NaCl (kg)
539             molecular_weight_of_solute = 0.05844, & ! mol. m. NaCl (kg mol-1)
540             molecular_weight_of_water = 0.01801528, & ! mol. m. H2O (kg mol-1)
541             nc_const = 70.0E6, & ! cloud droplet concentration
542             prec_time_const = 0.001, & !coef. in Kessler scheme
543             pirho_l, dpirho_l, & ! pi * rho_l / 6.0; 6.0 / ( pi * rho_l )
544             rho_l = 1.0E3,     & ! density of water (kg m-3)
545             ql_crit = 0.0005,  & ! coef. in Kessler scheme
546             r_d = 287.0,       & ! sp. gas const. dry air (J kg-1 K-1)
547             r_v = 461.51,      & ! sp. gas const. water vapor (J kg-1 K-1)
548             schmidt = 0.71,    & ! Schmidt number
549             schmidt_p_1d3,     & ! schmidt**( 1.0 / 3.0 )
550             sigma_gc = 1.3,    & ! log-normal geometric standard deviation
551             stp = 2.5066282746310005, & ! parameter in gamma function
552             thermal_conductivity_l = 2.43E-2, & ! therm. cond. air (J m-1 s-1 K-1)
553             vanthoff = 2.0,    & ! van't Hoff factor for NaCl
554             x0 = 2.6E-10,      & ! separating drop mass (kg)
555             xrmin = 2.6E-10,   & ! minimum rain drop size (kg)
556             xrmax = 5.0E-6,    & ! maximum rain drop site (kg)
557             dt_precipitation = 100.0, & ! timestep precipitation (s)
558             w_precipitation = 9.65      ! maximum terminal velocity (m s-1)
559
560    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE     ::  hyrho, pt_d_t, t_d_pt 
561
562    REAL, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  precipitation_amount, &
563                                            precipitation_rate
564!
565!-- 3D array of precipitation rate
566    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  prr
567
568    SAVE
569
570 END MODULE cloud_parameters
571
572
573
574
575 MODULE constants
576
577!------------------------------------------------------------------------------!
578! Description:
579! ------------
580! Definition of general constants
581!------------------------------------------------------------------------------!
582
583    REAL    ::  pi = 3.141592654
584    REAL    ::  adv_mom_1, adv_mom_3, adv_mom_5, adv_sca_1, adv_sca_3, adv_sca_5
585   
586
587    SAVE
588
589 END MODULE constants
590
591
592
593
594 MODULE control_parameters
595
596!------------------------------------------------------------------------------!
597! Description:
598! ------------
599! Definition of parameters for program control
600!------------------------------------------------------------------------------!
601
602    TYPE plot_precision
603       CHARACTER (LEN=8) ::  variable
604       INTEGER           ::  precision
605    END TYPE plot_precision
606
607    TYPE(plot_precision), DIMENSION(100) ::  plot_3d_precision =               &
608                        (/ plot_precision( 'u', 2 ), plot_precision( 'v', 2 ), &
609                           plot_precision( 'w', 2 ), plot_precision( 'p', 5 ), &
610                           plot_precision( 'pt', 2 ),                          &
611                           ( plot_precision( ' ', 1 ), i9 = 1,95 ) /)
612
613    TYPE file_status
614       LOGICAL ::  opened, opened_before
615    END TYPE file_status
616   
617    INTEGER, PARAMETER :: mask_xyz_dimension = 100, max_masks = 50
618
619    TYPE(file_status), DIMENSION(200+2*max_masks) ::                &
620                             openfile = file_status(.FALSE.,.FALSE.)
621
622    CHARACTER (LEN=1)    ::  cycle_mg = 'w', timestep_reason = ' '
623    CHARACTER (LEN=2)    ::  coupling_char = ''
624    CHARACTER (LEN=5)    ::  write_binary = 'false'
625    CHARACTER (LEN=8)    ::  run_date, run_time
626    CHARACTER (LEN=9)    ::  simulated_time_chr
627    CHARACTER (LEN=11)   ::  topography_grid_convention = ' '
628    CHARACTER (LEN=12)   ::  version = ' ', revision = ' '
629    CHARACTER (LEN=16)   ::  conserve_volume_flow_mode = 'default', &
630                             loop_optimization = 'default', &
631                             momentum_advec = 'ws-scheme', &
632                             psolver = 'poisfft', &
633                             scalar_advec = 'ws-scheme'
634    CHARACTER (LEN=20)   ::  bc_e_b = 'neumann', bc_lr = 'cyclic', &
635                             bc_ns = 'cyclic', bc_p_b = 'neumann', &
636                             bc_p_t = 'dirichlet', bc_pt_b = 'dirichlet', &
637                             bc_pt_t = 'initial_gradient', &
638                             bc_q_b = 'dirichlet', bc_q_t = 'neumann', &
639                             bc_s_b = 'dirichlet', bc_s_t = 'neumann', &
640                             bc_sa_t = 'neumann', &
641                             bc_uv_b = 'dirichlet', bc_uv_t = 'dirichlet', &
642                             canopy_mode = 'block', &
643                             cloud_scheme = 'seifert_beheng', &
644                             coupling_mode = 'uncoupled', &
645                             coupling_mode_remote = 'uncoupled', &
646                             dissipation_1d = 'as_in_3d_model', &
647                             fft_method = 'system-specific', &
648                             mixing_length_1d = 'as_in_3d_model', &
649                             random_generator = 'numerical-recipes', &
650                             return_addres, return_username, &
651                             timestep_scheme = 'runge-kutta-3'                             
652    CHARACTER (LEN=40)   ::  avs_data_file, output_format_netcdf, &
653                             topography = 'flat'
654    CHARACTER (LEN=64)   ::  host = ' '
655    CHARACTER (LEN=80)   ::  log_message, run_identifier
656    CHARACTER (LEN=100)  ::  initializing_actions = ' ' 
657    CHARACTER (LEN=110)  ::  run_description_header
658    CHARACTER (LEN=1000) ::  message_string = ' '
659
660    CHARACTER (LEN=7),  DIMENSION(100) ::  do3d_comp_prec = ' '
661    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(10)  ::  data_output_format = ' '
662    CHARACTER (LEN=11), DIMENSION(100) ::  data_output = ' ',    &
663                                           data_output_user = ' ', doav = ' '
664    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(max_masks,100) ::  &
665         data_output_masks = ' ', data_output_masks_user = ' '
666
667    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(300) ::  data_output_pr = ' '
668    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(200) ::  data_output_pr_user = ' '
669    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(11)  ::  netcdf_precision = ' '
670
671    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(max_masks,0:1,100) ::  domask = ' '
672    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(0:1,100) ::  do2d = ' ', do3d = ' '
673
674    INTEGER ::  abort_mode = 1, average_count_pr = 0, average_count_sp = 0, &
675                average_count_3d = 0, current_timestep_number = 0, &
676                coupling_topology = 0, &
677                dist_range = 0, disturbance_level_ind_b, &
678                disturbance_level_ind_t, doav_n = 0, dopr_n = 0, &
679                dopr_time_count = 0, dopts_time_count = 0, &
680                dosp_time_count = 0, dots_time_count = 0, &
681                do2d_xy_n = 0, do2d_xz_n = 0, do2d_yz_n = 0, do3d_avs_n = 0, &
682                dp_level_ind_b = 0, dvrp_filecount = 0, &
683                dz_stretch_level_index, gamma_mg, gathered_size, &
684                grid_level, ibc_e_b, ibc_p_b, ibc_p_t, &
685                ibc_pt_b, ibc_pt_t, ibc_q_b, ibc_q_t, &
686                ibc_sa_t, ibc_uv_b, ibc_uv_t, icloud_scheme, &
687                inflow_disturbance_begin = -1, inflow_disturbance_end = -1, &
688                intermediate_timestep_count, intermediate_timestep_count_max, &
689                io_group = 0, io_blocks = 1, iran = -1234567, &
690                masks = 0, maximum_grid_level, &
691                maximum_parallel_io_streams = -1, max_pr_user = 0, &
692                mgcycles = 0, mg_cycles = -1, mg_switch_to_pe0_level = 0, mid, &
693                netcdf_data_format = 2, ngsrb = 2, nr_timesteps_this_run = 0, &
694                nsor = 20, nsor_ini = 100, n_sor, normalizing_region = 0, &
695                nz_do3d = -9999, pch_index = 0, prt_time_count = 0, &
696                recycling_plane, runnr = 0, &
697                skip_do_avs = 0, subdomain_size, terminate_coupled = 0, &
698                terminate_coupled_remote = 0, timestep_count = 0
699
700    INTEGER ::  dist_nxl(0:1), dist_nxr(0:1), dist_nyn(0:1), dist_nys(0:1), &
701                do2d_no(0:1) = 0, do2d_xy_time_count(0:1), &
702                do2d_xz_time_count(0:1), do2d_yz_time_count(0:1), &
703                do3d_no(0:1) = 0, do3d_time_count(0:1), &
704                domask_no(max_masks,0:1) = 0, domask_time_count(max_masks,0:1),&
705                lad_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
706                mask_size(max_masks,3) = -1, mask_size_l(max_masks,3) = -1, &
707                mask_start_l(max_masks,3) = -1, &
708                pt_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
709                q_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
710                sa_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
711                section(100,3), section_xy(100) = -9999, &
712                section_xz(100) = -9999, section_yz(100) = -9999, &
713                ug_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
714                vg_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
715                subs_vertical_gradient_level_i(10) = -9999
716
717#if defined ( __check )
718    INTEGER :: check_restart = 0
719#endif
720
721    INTEGER, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  grid_level_count
722
723    INTEGER, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  mask_i, mask_j, mask_k
724    INTEGER, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  &
725                mask_i_global, mask_j_global, mask_k_global
726
727    LOGICAL ::  avs_output = .FALSE., &
728                bc_lr_cyc =.TRUE., bc_lr_dirneu = .FALSE., &
729                bc_lr_dirrad = .FALSE., bc_lr_neudir = .FALSE., &
730                bc_lr_raddir = .FALSE., bc_ns_cyc = .TRUE., &
731                bc_ns_dirneu = .FALSE., bc_ns_dirrad = .FALSE., &
732                bc_ns_neudir = .FALSE., bc_ns_raddir = .FALSE., &
733                call_psolver_at_all_substeps = .TRUE., &
734                cloud_droplets = .FALSE., cloud_physics = .FALSE., &
735                conserve_volume_flow = .FALSE., constant_diffusion = .FALSE., &
736                constant_heatflux = .TRUE., constant_top_heatflux = .TRUE., &
737                constant_top_momentumflux = .FALSE., &
738                constant_top_salinityflux = .TRUE., &
739                constant_waterflux = .TRUE., create_disturbances = .TRUE., &
740                data_output_2d_on_each_pe = .TRUE., & 
741                dissipation_control = .FALSE., disturbance_created = .FALSE., &
742                do2d_at_begin = .FALSE., do3d_at_begin = .FALSE., &
743                do3d_compress = .FALSE., do_sum = .FALSE., &
744                dp_external = .FALSE., dp_smooth = .FALSE., &
745                drizzle = .FALSE., dt_fixed = .FALSE., &
746                dt_3d_reached, dt_3d_reached_l, exchange_mg = .FALSE., &
747                first_call_lpm = .TRUE., &
748                force_print_header = .FALSE., galilei_transformation = .FALSE.,&
749                humidity = .FALSE., humidity_remote = .FALSE., &
750                inflow_l = .FALSE., inflow_n = .FALSE., &
751                inflow_r = .FALSE., inflow_s = .FALSE., &
752                iso2d_output = .FALSE., large_scale_subsidence = .FALSE., &
753                masking_method = .FALSE., mg_switch_to_pe0 = .FALSE., &
754                netcdf_output = .FALSE., neutral = .FALSE., ocean = .FALSE., &
755                on_device = .FALSE., &
756                outflow_l = .FALSE., outflow_n = .FALSE., outflow_r = .FALSE., &
757                outflow_s = .FALSE., passive_scalar = .FALSE., &
758                plant_canopy = .FALSE., prandtl_layer = .TRUE., &
759                precipitation = .FALSE., &
760                radiation = .FALSE., random_heatflux = .FALSE., &
761                run_control_header = .FALSE., run_coupled = .TRUE., &
762                scalar_rayleigh_damping = .TRUE., sloping_surface = .FALSE., &
763                stop_dt = .FALSE., synchronous_exchange = .FALSE., &
764                terminate_run = .FALSE., turbulence = .FALSE., &
765                turbulent_inflow = .FALSE., &
766                use_prescribed_profile_data = .FALSE., use_reference = .FALSE.,&
767                use_surface_fluxes = .FALSE., use_top_fluxes = .FALSE., &
768                use_ug_for_galilei_tr = .TRUE., use_upstream_for_tke = .FALSE.,&
769                wall_adjustment = .TRUE., ws_scheme_sca = .FALSE., &
770                ws_scheme_mom = .FALSE.
771
772    LOGICAL ::  data_output_xy(0:1) = .FALSE., data_output_xz(0:1) = .FALSE., &
773                data_output_yz(0:1) = .FALSE.
774
775    REAL ::  advected_distance_x = 0.0, advected_distance_y = 0.0, &
776             alpha_surface = 0.0, atmos_ocean_sign = 1.0, &
777             averaging_interval = 0.0, averaging_interval_pr = 9999999.9, &
778             averaging_interval_sp = 9999999.9, bc_pt_t_val, bc_q_t_val, &
779             bottom_salinityflux = 0.0, &
780             building_height = 50.0, building_length_x = 50.0, &
781             building_length_y = 50.0, building_wall_left = 9999999.9, &
782             building_wall_south = 9999999.9, canyon_height = 50.0, &
783             canyon_width_x = 9999999.9, canyon_width_y = 9999999.9, &
784             canyon_wall_left = 9999999.9, canyon_wall_south = 9999999.9, &
785             cthf = 0.0, cfl_factor = -1.0, cos_alpha_surface, &
786             coupling_start_time = 0.0, disturbance_amplitude = 0.25, &
787             disturbance_energy_limit = 0.01, &
788             disturbance_level_b = -9999999.9, &
789             disturbance_level_t = -9999999.9, &
790             dp_level_b = 0.0, drag_coefficient = 0.0, &
791             dt = -1.0, dt_averaging_input = 0.0, &
792             dt_averaging_input_pr = 9999999.9, dt_coupling = 9999999.9, &
793             dt_data_output = 9999999.9, &
794             dt_data_output_av = 9999999.9, dt_disturb = 9999999.9, &
795             dt_dopr = 9999999.9, dt_dopr_listing = 9999999.9, &
796             dt_dopts = 9999999.9, dt_dosp = 9999999.9, dt_dots = 9999999.9, &
797             dt_do2d_xy = 9999999.9, dt_do2d_xz = 9999999.9, &
798             dt_do2d_yz = 9999999.9, dt_do3d = 9999999.9, dt_dvrp = 9999999.9, &
799             dt_max = 20.0, dt_micro = -1.0, dt_restart = 9999999.9, &
800             dt_run_control = 60.0, dt_3d = -1.0, dz = -1.0, &
801             dz_max = 9999999.9, dz_stretch_factor = 1.08, &
802             dz_stretch_level = 100000.0, e_init = 0.0, e_min = 0.0, &
803             end_time = 0.0, &
804             f = 0.0, fs = 0.0, g = 9.81, inflow_damping_height = 9999999.9, &
805             inflow_damping_width = 9999999.9, kappa = 0.4, km_constant = -1.0,&
806             lad_surface = 0.0, leaf_surface_concentration = 0.0, &
807             mask_scale_x = 1.0, mask_scale_y = 1.0, mask_scale_z = 1.0, &
808             maximum_cpu_time_allowed = 0.0,  &
809             molecular_viscosity = 1.461E-5, &
810             old_dt = 1.0E-10, omega = 7.29212E-5, omega_sor = 1.8, &
811             particle_maximum_age = 9999999.9, &
812             phi = 55.0, prandtl_number = 1.0, &
813             precipitation_amount_interval = 9999999.9, prho_reference, &
814             pt_damping_factor = 0.0, pt_damping_width = 0.0, &
815             pt_reference = 9999999.9, pt_slope_offset = 0.0, &
816             pt_surface = 300.0, pt_surface_initial_change = 0.0, &
817             q_surface = 0.0, q_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             s_surface = 0.0, s_surface_initial_change = 0.0, &
831             termination_time_needed = -1.0, time_coupling = 0.0, &
832             time_disturb = 0.0, time_dopr = 0.0, time_dopr_av = 0.0, &
833             time_dopr_listing = 0.0, time_dopts = 0.0, time_dosp = 0.0, &
834             time_dosp_av = 0.0, time_dots = 0.0, time_do2d_xy = 0.0, &
835             time_do2d_xz = 0.0, time_do2d_yz = 0.0, time_do3d = 0.0, &
836             time_do_av = 0.0, time_do_sla = 0.0, time_dvrp = 0.0, &
837             time_restart = 9999999.9, time_run_control = 0.0,&
838             time_since_reference_point, top_heatflux = 9999999.9, &
839             top_momentumflux_u = 9999999.9, &
840             top_momentumflux_v = 9999999.9, top_salinityflux = 9999999.9, &
841             ug_surface = 0.0, u_bulk = 0.0, u_gtrans = 0.0, &
842             vg_surface = 0.0, &
843             v_bulk = 0.0, v_gtrans = 0.0, wall_adjustment_factor = 1.8, &
844             z_max_do2d = -1.0, z0h_factor = 1.0
845
846    REAL ::  do2d_xy_last_time(0:1) = -1.0, do2d_xz_last_time(0:1) = -1.0, &
847             do2d_yz_last_time(0:1) = -1.0, dpdxy(1:2) = 0.0, &
848             dt_domask(max_masks) = 9999999.9, lad_vertical_gradient(10) = 0.0,&
849             lad_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9, &
850             mask_scale(3), &
851             pt_vertical_gradient(10) = 0.0, &
852             pt_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9, &
853             q_vertical_gradient(10) = 0.0, &
854             q_vertical_gradient_level(10) = -1.0, &
855             s_vertical_gradient(10) = 0.0, &
856             s_vertical_gradient_level(10) = -1.0, &
857             sa_vertical_gradient(10) = 0.0, &
858             sa_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9, &
859             skip_time_domask(max_masks) = 9999999.9, threshold(20) = 0.0, &
860             time_domask(max_masks) = 0.0, &
861             tsc(10) = (/ 1.0, 1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0 /), &
862             u_profile(100) = 9999999.9, uv_heights(100) = 9999999.9, &
863             v_profile(100) = 9999999.9, &
864             ug_vertical_gradient(10) = 0.0, &
865             ug_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9, &
866             vg_vertical_gradient(10) = 0.0, &
867             vg_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9, &
868             volume_flow(1:2) = 0.0, volume_flow_area(1:2) = 0.0, &
869             volume_flow_initial(1:2) = 0.0, wall_heatflux(0:4) = 0.0, &
870             wall_humidityflux(0:4) = 0.0, wall_nrflux(0:4) = 0.0, &
871             wall_qflux(0:4) = 0.0, wall_qrflux(0:4) = 0.0, &
872             wall_salinityflux(0:4) = 0.0, wall_scalarflux(0:4) = 0.0, &
873             subs_vertical_gradient(10) = 0.0, &
874             subs_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9
875
876    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  dp_smooth_factor
877
878    REAL, DIMENSION(max_masks,mask_xyz_dimension) :: &
879        mask_x = -1.0, mask_y = -1.0, mask_z = -1.0
880    REAL, DIMENSION(max_masks,3) ::                  &
881        mask_x_loop = -1.0, mask_y_loop = -1.0, mask_z_loop = -1.0
882   
883!
884!--    internal mask arrays ("mask,dimension,selection")
885       REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  mask, mask_loop
886
887    SAVE
888
889 END MODULE control_parameters
890
891
892
893
894 MODULE cpulog
895
896!------------------------------------------------------------------------------!
897! Description:
898! ------------
899! Definition of variables for cpu-time measurements
900!------------------------------------------------------------------------------!
901
902    REAL ::  initial_wallclock_time
903
904    TYPE logpoint
905       REAL               ::  isum, ivect, mean, mtime, mtimevec, sum, vector
906       INTEGER            ::  counts
907       CHARACTER (LEN=20) ::  place
908    END TYPE logpoint
909
910    TYPE(logpoint), DIMENSION(100) ::  log_point = logpoint( 0.0, 0.0, 0.0,   &
911                                       0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0, ' ' ),          &
912                                       log_point_s = logpoint( 0.0, 0.0, 0.0, &
913                                       0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0, ' ' )
914
915    SAVE
916
917 END MODULE cpulog
918
919
920
921
922 MODULE dvrp_variables
923
924!------------------------------------------------------------------------------!
925! Description:
926! ------------
927! Definition of variables used with dvrp-software
928!------------------------------------------------------------------------------!
929
930    CHARACTER (LEN=10) ::  dvrp_output = 'rtsp', particle_color = 'none', &
931                           particle_dvrpsize = 'none'
932
933    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(10) ::  mode_dvrp = &
934                                     (/ ( '                    ', i9 = 1,10 ) /)
935
936    CHARACTER (LEN=80) ::  dvrp_directory = 'default',                    &
937                           dvrp_file      = 'default',                    &
938                           dvrp_host      = 'origin.rvs.uni-hannover.de', &
939                           dvrp_password  = '********',                   &
940                           dvrp_username  = ' '
941
942    INTEGER ::  cluster_size = 1, dvrp_colortable_entries = 4,                 &
943                dvrp_colortable_entries_prt = 22, islice_dvrp,                 &
944                nx_dvrp, nxl_dvrp, nxr_dvrp, ny_dvrp, nyn_dvrp, nys_dvrp,      &
945                nz_dvrp, pathlines_fadeintime = 5, pathlines_fadeouttime = 5,  &
946                pathlines_linecount = 1000, pathlines_maxhistory = 40,         &
947                pathlines_wavecount = 10, pathlines_wavetime = 50,             &
948                vc_gradient_normals = 0, vc_mode = 0, vc_size_x = 2,           &
949                vc_size_y = 2, vc_size_z = 2
950
951    INTEGER, DIMENSION(10) ::  slicer_position_dvrp
952
953    LOGICAL ::  cyclic_dvrp = .FALSE., dvrp_overlap, dvrp_total_overlap, &
954                local_dvrserver_running, lock_steering_update = .FALSE., &
955                use_seperate_pe_for_dvrp_output = .FALSE.
956
957    REAL    ::  clip_dvrp_l = 9999999.9, clip_dvrp_n = 9999999.9, &
958                clip_dvrp_r = 9999999.9, clip_dvrp_s = 9999999.9, &
959                superelevation = 1.0, superelevation_x = 1.0,     &
960                superelevation_y = 1.0, vc_alpha = 38.0
961
962    REAL, DIMENSION(2) ::  color_interval = (/ 0.0, 1.0 /), &
963                           dvrpsize_interval = (/ 0.0, 1.0 /)
964
965    REAL, DIMENSION(3) ::  groundplate_color = (/ 0.0, 0.6, 0.0 /), &
966                           topography_color = (/ 0.8, 0.7, 0.6 /)
967
968#if defined( __decalpha )
969    REAL, DIMENSION(2,10)  ::  slicer_range_limits_dvrp = RESHAPE( (/       &
970                                -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, &
971                                -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, &
972                                -1.0, 1.0, -1.0, 1.0 /), (/ 2, 10 /) )
973
974    REAL, DIMENSION(3,10)  ::  isosurface_color = RESHAPE( (/                  &
975                                0.9, 0.9, 0.9,  0.8, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.8, &
976                                0.1, 0.8, 0.1,  0.6, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.6, &
977                                0.1, 0.6, 0.1,  0.4, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.4, &
978                                0.1, 0.4, 0.1 /), (/ 3, 10 /) )
979
980    REAL(4), DIMENSION(2,100) ::  interval_values_dvrp, interval_h_dvrp =      &
981                                  RESHAPE( (/ 270.0, 225.0, 225.0, 180.0,      &
982                                               70.0,  25.0,  25.0, -25.0,      &
983                                              ( 0.0, i9 = 1, 192 ) /),         &
984                                           (/ 2, 100 /) ),                     &
985                                  interval_l_dvrp = 0.5, interval_s_dvrp = 1.0,&
986                                  interval_a_dvrp = 0.0,                       &
987                                  interval_values_dvrp_prt,                    &
988                                  interval_h_dvrp_prt = RESHAPE(               &
989                                  (/ 270.0, 225.0, 225.0, 180.0, 70.0, 25.0,   &
990                                     25.0, -25.0, ( 0.0, i9 = 1, 192 ) /),     &
991                                                  (/ 2, 100 /) ),              &
992                                  interval_l_dvrp_prt = 0.5,                   &
993                                  interval_s_dvrp_prt = 1.0,                   &
994                                  interval_a_dvrp_prt = 0.0
995#else
996    REAL, DIMENSION(2,10)     ::  slicer_range_limits_dvrp
997
998    REAL, DIMENSION(3,10)     ::  isosurface_color
999
1000    REAL(4), DIMENSION(2,100) ::  interval_values_dvrp,                       &
1001                                  interval_values_dvrp_prt, interval_h_dvrp,  &
1002                                  interval_h_dvrp_prt, interval_l_dvrp = 0.5, &
1003                                  interval_l_dvrp_prt = 0.5, interval_s_dvrp = 1.0, &
1004                                  interval_s_dvrp_prt = 1.0, interval_a_dvrp = 0.0, &
1005                                  interval_a_dvrp_prt = 0.0
1006
1007    DATA  slicer_range_limits_dvrp / -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, &
1008                                     -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, &
1009                                     -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, &
1010                                     -1.0, 1.0 /
1011
1012    DATA  isosurface_color / 0.9, 0.9, 0.9,  0.8, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.8, &
1013                             0.1, 0.8, 0.1,  0.6, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.6, &
1014                             0.1, 0.6, 0.1,  0.4, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.4, &
1015                             0.1, 0.4, 0.1 /
1016
1017    DATA  interval_h_dvrp / 270.0, 225.0, 225.0, 180.0, 70.0, 25.0, &
1018                            25.0, -25.0, 192 * 0.0 /
1019
1020    DATA  interval_h_dvrp_prt / 270.0, 225.0, 225.0, 180.0, 70.0, 25.0, &
1021                                25.0, -25.0, 192 * 0.0 /
1022#endif
1023
1024    REAL(4), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  xcoor_dvrp, ycoor_dvrp, zcoor_dvrp
1025
1026    TYPE steering
1027       CHARACTER (LEN=24) ::  name
1028       REAL(4)            ::  min, max
1029       INTEGER            ::  imin, imax
1030    END TYPE steering
1031
1032    TYPE(steering), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  steering_dvrp
1033
1034    SAVE
1035
1036 END MODULE dvrp_variables
1037
1038
1039
1040
1041 MODULE grid_variables
1042
1043!------------------------------------------------------------------------------!
1044! Description:
1045! ------------
1046! Definition of grid spacings
1047!------------------------------------------------------------------------------!
1048
1049    REAL ::  ddx, ddx2, dx = 1.0, dx2, ddy, ddy2, dy = 1.0, dy2
1050
1051    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  ddx2_mg, ddy2_mg
1052
1053    REAL, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  fwxm, fwxp, fwym, fwyp, fxm, fxp,   &
1054                                          fym, fyp, wall_e_x, wall_e_y,       &
1055                                          wall_u, wall_v, wall_w_x, wall_w_y, &
1056                                          zu_s_inner, zw_w_inner
1057
1058    SAVE
1059
1060 END MODULE grid_variables
1061
1062
1063
1064
1065 MODULE indices
1066
1067!------------------------------------------------------------------------------!
1068! Description:
1069! ------------
1070! Definition of array bounds and number of gridpoints
1071!------------------------------------------------------------------------------!
1072
1073    INTEGER ::  nbgp = 3, ngp_sums, nnx, nx = 0, nx_a, nx_o, nxl, nxlg,   &
1074                nxlu, nxr, nxrg, nx_on_file, nny, ny = 0, ny_a, ny_o,    &
1075                nyn, nyng, nys, nysg, nysv, ny_on_file, nnz, nz = 0,&
1076                nzb, nzb_diff, nzb_max, nzt, nzt_diff
1077
1078
1079    INTEGER( KIND = SELECTED_INT_KIND(18) ), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::      &
1080                ngp_3d, ngp_3d_inner   ! need to have 64 bit for grids > 2E9
1081
1082    INTEGER, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::                                      &
1083                ngp_2dh, nxl_mg, nxr_mg, nyn_mg, nys_mg, nzt_mg
1084
1085
1086    INTEGER, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE :: ngp_2dh_outer, ngp_2dh_s_inner,    &
1087                mg_loc_ind, nzb_diff_s_inner, nzb_diff_s_outer, nzb_diff_u,    &
1088                nzb_diff_v, nzb_inner, nzb_outer, nzb_s_inner, nzb_s_outer,    &
1089                nzb_u_inner, nzb_u_outer, nzb_v_inner, nzb_v_outer,            &
1090                nzb_w_inner, nzb_w_outer, nzb_2d
1091
1092    INTEGER, DIMENSION(:,:,:), POINTER ::  flags
1093
1094    INTEGER( KIND = SELECTED_INT_KIND(11) ), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  &
1095                wall_flags_0  ! need to have 34 Bit
1096
1097    INTEGER, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE,  TARGET ::                         &
1098                wall_flags_1, wall_flags_2, wall_flags_3, wall_flags_4,        &
1099                wall_flags_5, wall_flags_6, wall_flags_7, wall_flags_8,        &
1100                wall_flags_9, wall_flags_10
1101
1102
1103    SAVE
1104
1105 END MODULE indices
1106
1107
1108
1109
1110 MODULE interfaces
1111
1112!------------------------------------------------------------------------------!
1113! Description:
1114! ------------
1115! Interfaces for special subroutines which use optional parameters
1116!------------------------------------------------------------------------------!
1117
1118    INTERFACE
1119
1120       SUBROUTINE cpu_log( log_event, place, modus, barrierwait )
1121
1122          USE cpulog
1123
1124          CHARACTER (LEN=*)           ::  modus, place
1125          CHARACTER (LEN=*), OPTIONAL ::  barrierwait
1126          TYPE(logpoint)              ::  log_event
1127
1128       END SUBROUTINE cpu_log
1129
1130    END INTERFACE
1131
1132
1133
1134    INTERFACE
1135
1136       SUBROUTINE global_min_max ( i1, i2, j1, j2, k1, k2, feld, mode, offset, &
1137                                   wert, wert_ijk, wert1, wert1_ijk )
1138          CHARACTER (LEN=*), INTENT(IN) ::  mode
1139          INTEGER, INTENT(IN)           ::  i1, i2, j1, j2, k1, k2
1140          INTEGER                       ::  wert_ijk(3)
1141          INTEGER, OPTIONAL             ::  wert1_ijk(3)
1142          REAL                          ::  offset, wert
1143          REAL, OPTIONAL                ::  wert1
1144          REAL, INTENT(IN)              ::  feld(i1:i2,j1:j2,k1:k2)
1145
1146       END SUBROUTINE global_min_max
1147
1148    END INTERFACE
1149
1150    SAVE
1151
1152 END MODULE interfaces
1153
1154
1155
1156 MODULE pointer_interfaces
1157
1158!------------------------------------------------------------------------------!
1159! Description:
1160! ------------
1161! Interfaces for subroutines with pointer arguments called in
1162! prognostic_equations
1163!------------------------------------------------------------------------------!
1164
1165    INTERFACE
1166
1167       SUBROUTINE advec_s_bc( sk, sk_char )
1168
1169          CHARACTER (LEN=*), INTENT(IN)   ::  sk_char
1170#if defined( __nopointer )
1171          REAL, DIMENSION(:,:,:) ::  sk
1172#else
1173          REAL, DIMENSION(:,:,:), POINTER ::  sk
1174#endif
1175       END SUBROUTINE advec_s_bc
1176
1177    END INTERFACE
1178
1179
1180    SAVE
1181
1182 END MODULE pointer_interfaces
1183
1184
1185
1186
1187 MODULE model_1d
1188
1189!------------------------------------------------------------------------------!
1190! Description:
1191! ------------
1192! Definition of variables for the 1D-model
1193!------------------------------------------------------------------------------!
1194
1195    INTEGER ::  current_timestep_number_1d = 0, damp_level_ind_1d
1196
1197    LOGICAL ::  run_control_header_1d = .FALSE., stop_dt_1d = .FALSE. 
1198
1199    REAL ::     damp_level_1d = -1.0, dt_1d = 60.0, dt_max_1d = 300.0, &
1200                dt_pr_1d = 9999999.9, dt_run_control_1d = 60.0, &
1201                end_time_1d = 864000.0, old_dt_1d = 1.0E-10, &
1202                qs1d, simulated_time_1d = 0.0, time_pr_1d = 0.0, &
1203                time_run_control_1d = 0.0, ts1d, us1d, usws1d, &
1204                vsws1d, z01d, z0h1d
1205
1206
1207    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  e1d, e1d_p, kh1d, km1d, l_black, l1d,  &
1208                                        rif1d, te_e, te_em, te_u, te_um, te_v, &
1209                                        te_vm, u1d, u1d_p, v1d, v1d_p
1210
1211    SAVE
1212
1213 END MODULE model_1d
1214
1215
1216
1217
1218 MODULE netcdf_control
1219
1220!------------------------------------------------------------------------------!
1221! Description:
1222! ------------
1223! Definition of parameters and variables for netcdf control.
1224!------------------------------------------------------------------------------!
1225
1226    USE control_parameters
1227#if defined( __netcdf )
1228    USE netcdf
1229#endif
1230
1231    INTEGER, PARAMETER ::  dopr_norm_num = 7, dopts_num = 29, dots_max = 100
1232
1233    INTEGER ::  dots_num = 23
1234
1235    CHARACTER (LEN=6), DIMENSION(dopr_norm_num) ::  dopr_norm_names =   &
1236         (/ 'wpt0  ', 'ws2   ', 'tsw2  ', 'ws3   ', 'ws2tsw', 'wstsw2', &
1237            'z_i   ' /)
1238
1239    CHARACTER (LEN=6), DIMENSION(dopr_norm_num) ::  dopr_norm_longnames = &
1240         (/ 'wpt0  ', 'w*2   ', 't*w2  ', 'w*3   ', 'w*2t*w', 'w*t*w2',   &
1241            'z_i   ' /)
1242
1243    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(dopts_num) :: dopts_label = &
1244          (/ 'tnpt   ', 'x_     ', 'y_     ', 'z_     ', 'z_abs  ', 'u      ', &
1245             'v      ', 'w      ', 'u"     ', 'v"     ', 'w"     ', 'npt_up ', &
1246             'w_up   ', 'w_down ', 'radius ', 'r_min  ', 'r_max  ', 'npt_max', &
1247             'npt_min', 'x*2    ', 'y*2    ', 'z*2    ', 'u*2    ', 'v*2    ', &
1248             'w*2    ', 'u"2    ', 'v"2    ', 'w"2    ', 'npt*2  ' /)
1249
1250    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(dopts_num) :: dopts_unit = &
1251          (/ 'number ', 'm      ', 'm      ', 'm      ', 'm      ', 'm/s    ', &
1252             'm/s    ', 'm/s    ', 'm/s    ', 'm/s    ', 'm/s    ', 'number ', &
1253             'm/s    ', 'm/s    ', 'm      ', 'm      ', 'm      ', 'number ', &
1254             'number ', 'm2     ', 'm2     ', 'm2     ', 'm2/s2  ', 'm2/s2  ', &
1255             'm2/s2  ', 'm2/s2  ', 'm2/s2  ', 'm2/s2  ', 'number2' /)
1256
1257    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(dots_max) :: dots_label = &
1258          (/ 'E      ', 'E*     ', 'dt     ', 'u*     ', 'th*    ', 'umax   ', &
1259             'vmax   ', 'wmax   ', 'div_new', 'div_old', 'z_i_wpt', 'z_i_pt ', &
1260             'w*     ', 'w"pt"0 ', 'w"pt"  ', 'wpt    ', 'pt(0)  ', 'pt(zp) ', &
1261             'w"u"0  ', 'w"v"0  ', 'w"q"0  ', 'mo_L   ', 'q*     ',            &
1262             ( 'unknown', i9 = 1, dots_max-23 ) /)
1263
1264    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(dots_max) :: dots_unit = &
1265          (/ 'm2/s2  ', 'm2/s2  ', 's      ', 'm/s    ', 'K      ', 'm/s    ', &
1266             'm/s    ', 'm/s    ', 's-1    ', 's-1    ', 'm      ', 'm      ', &
1267             'm/s    ', 'K m/s  ', 'K m/s  ', 'K m/s  ', 'K      ', 'K      ', &
1268             'm2/s2  ', 'm2/s2  ', 'kg m/s ', 'm      ', 'kg/kg  ',            &
1269             ( 'unknown', i9 = 1, dots_max-23 ) /)
1270
1271    CHARACTER (LEN=9), DIMENSION(300) ::  dopr_unit = 'unknown'
1272
1273    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(0:1,100) ::  do2d_unit, do3d_unit
1274
1275    CHARACTER (LEN=16), DIMENSION(25) ::  prt_var_names = &
1276          (/ 'pt_age          ', 'pt_dvrp_size    ', 'pt_origin_x     ', &
1277             'pt_origin_y     ', 'pt_origin_z     ', 'pt_radius       ', &
1278             'pt_speed_x      ', 'pt_speed_y      ', 'pt_speed_z      ', &
1279             'pt_weight_factor', 'pt_x            ', 'pt_y            ', &
1280             'pt_z            ', 'pt_color        ', 'pt_group        ', &
1281             'pt_tailpoints   ', 'pt_tail_id      ', 'pt_density_ratio', &
1282             'pt_exp_arg      ', 'pt_exp_term     ', 'not_used        ', &
1283             'not_used        ', 'not_used        ', 'not_used        ', &
1284             'not_used        ' /)
1285
1286    CHARACTER (LEN=16), DIMENSION(25) ::  prt_var_units = &
1287          (/ 'seconds         ', 'meters          ', 'meters          ', &
1288             'meters          ', 'meters          ', 'meters          ', &
1289             'm/s             ', 'm/s             ', 'm/s             ', &
1290             'factor          ', 'meters          ', 'meters          ', &
1291             'meters          ', 'none            ', 'none            ', &
1292             'none            ', 'none            ', 'ratio           ', &
1293             'none            ', 'none            ', 'not_used        ', &
1294             'not_used        ', 'not_used        ', 'not_used        ', &
1295             'not_used        ' /)
1296
1297    INTEGER ::  id_dim_prtnum, id_dim_time_pr, id_dim_time_prt, &
1298                id_dim_time_pts, id_dim_time_sp, id_dim_time_ts, id_dim_x_sp, &
1299                id_dim_y_sp, id_dim_zu_sp, id_dim_zw_sp, id_set_pr, &
1300                id_set_prt, id_set_pts, id_set_sp, id_set_ts, id_var_prtnum, &
1301                id_var_rnop_prt, id_var_time_pr, id_var_time_prt, &
1302                id_var_time_pts, id_var_time_sp, id_var_time_ts, id_var_x_sp, &
1303                id_var_y_sp, id_var_zu_sp, id_var_zw_sp, nc_stat
1304
1305    INTEGER, DIMENSION(0:1) ::  id_dim_time_xy, id_dim_time_xz, &
1306                id_dim_time_yz, id_dim_time_3d, id_dim_x_xy, id_dim_xu_xy, &
1307                id_dim_x_xz, id_dim_xu_xz, id_dim_x_yz, id_dim_xu_yz, &
1308                id_dim_x_3d, id_dim_xu_3d, id_dim_y_xy, id_dim_yv_xy, &
1309                id_dim_y_xz, id_dim_yv_xz, id_dim_y_yz, id_dim_yv_yz, &
1310                id_dim_y_3d, id_dim_yv_3d, id_dim_zu_xy, id_dim_zu1_xy, &
1311                id_dim_zu_xz, id_dim_zu_yz, id_dim_zu_3d, id_dim_zw_xy, &
1312                id_dim_zw_xz, id_dim_zw_yz, id_dim_zw_3d, id_set_xy, &
1313                id_set_xz, id_set_yz, id_set_3d, id_var_ind_x_yz, &
1314                id_var_ind_y_xz, id_var_ind_z_xy, id_var_time_xy, &
1315                id_var_time_xz, id_var_time_yz, id_var_time_3d, id_var_x_xy, &
1316                id_var_xu_xy, id_var_x_xz, id_var_xu_xz, id_var_x_yz, &
1317                id_var_xu_yz, id_var_x_3d, id_var_xu_3d, id_var_y_xy, &
1318                id_var_yv_xy, id_var_y_xz, id_var_yv_xz, id_var_y_yz, &
1319                id_var_yv_yz, id_var_y_3d, id_var_yv_3d, id_var_zusi_xy, &
1320                id_var_zusi_3d, id_var_zu_xy, id_var_zu1_xy, id_var_zu_xz, &
1321                id_var_zu_yz, id_var_zu_3d, id_var_zwwi_xy, id_var_zwwi_3d, &
1322                id_var_zw_xy, id_var_zw_xz, id_var_zw_yz, id_var_zw_3d
1323
1324    INTEGER, DIMENSION(10)  ::  id_var_dospx, id_var_dospy
1325    INTEGER, DIMENSION(20)  ::  id_var_prt
1326    INTEGER, DIMENSION(11)  ::  nc_precision
1327    INTEGER, DIMENSION(dopr_norm_num) ::  id_var_norm_dopr
1328
1329    INTEGER, DIMENSION(dopts_num,0:10) ::  id_var_dopts
1330    INTEGER, DIMENSION(0:1,100)        ::  id_var_do2d, id_var_do3d
1331    INTEGER, DIMENSION(100,0:9)        ::  id_dim_z_pr, id_var_dopr, &
1332                                           id_var_z_pr
1333    INTEGER, DIMENSION(dots_max,0:9)   ::  id_var_dots
1334
1335!
1336!-- masked output
1337    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(max_masks,0:1,100) ::  domask_unit
1338
1339    LOGICAL ::  output_for_t0 = .FALSE.
1340
1341    INTEGER, DIMENSION(1:max_masks,0:1) ::  id_dim_time_mask, id_dim_x_mask, &
1342                id_dim_xu_mask, id_dim_y_mask, id_dim_yv_mask, id_dim_zu_mask, &
1343                id_dim_zw_mask, &
1344                id_set_mask, &
1345                id_var_time_mask, id_var_x_mask, id_var_xu_mask, &
1346                id_var_y_mask, id_var_yv_mask, id_var_zu_mask, id_var_zw_mask, &
1347                id_var_zusi_mask, id_var_zwwi_mask
1348
1349    INTEGER, DIMENSION(1:max_masks,0:1,100)         ::  id_var_domask
1350
1351    SAVE
1352
1353 END MODULE netcdf_control
1354
1355
1356
1357 MODULE particle_attributes
1358
1359!------------------------------------------------------------------------------!
1360! Description:
1361! ------------
1362! Definition of variables used to compute particle transport
1363!------------------------------------------------------------------------------!
1364
1365    USE precision_kind
1366
1367    CHARACTER (LEN=15)  ::  bc_par_lr = 'cyclic',  bc_par_ns = 'cyclic', &
1368                            bc_par_b  = 'reflect', bc_par_t  = 'absorb', &
1369                            collision_kernel = 'none'
1370
1371#if defined( __parallel )
1372    INTEGER ::  mpi_particle_type
1373#endif
1374    INTEGER ::  deleted_particles = 0, deleted_tails = 0,                      &
1375                dissipation_classes = 10, ibc_par_lr,                          &
1376                ibc_par_ns, ibc_par_b, ibc_par_t, iran_part = -1234567,        &
1377                maximum_number_of_particles = 1000,                            &
1378                maximum_number_of_tailpoints = 100,                            &
1379                maximum_number_of_tails = 0,                                   &
1380                number_of_initial_particles = 0, number_of_particles = 0,      &
1381                number_of_particle_groups = 1, number_of_tails = 0,            &
1382                number_of_initial_tails = 0, offset_ocean_nzt = 0,             &
1383                offset_ocean_nzt_m1 = 0, particles_per_point = 1,              &
1384                particle_file_count = 0, radius_classes = 20,                  &
1385                skip_particles_for_tail = 100, sort_count = 0,                 &
1386                total_number_of_particles, total_number_of_tails = 0,          &
1387                trlp_count_sum, trlp_count_recv_sum, trrp_count_sum,           &
1388                trrp_count_recv_sum, trsp_count_sum, trsp_count_recv_sum,      &
1389                trnp_count_sum, trnp_count_recv_sum
1390
1391    INTEGER, PARAMETER ::  max_number_of_particle_groups = 10
1392
1393    INTEGER, DIMENSION(:), ALLOCATABLE     ::  new_tail_id
1394    INTEGER, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  prt_count, prt_start_index
1395
1396    LOGICAL ::  hall_kernel = .FALSE., palm_kernel = .FALSE.,                  &
1397                particle_advection = .FALSE., random_start_position = .FALSE., &
1398                read_particles_from_restartfile = .TRUE.,                      &
1399                uniform_particles = .TRUE., use_kernel_tables = .FALSE.,       &
1400                use_particle_tails = .FALSE., use_sgs_for_particles = .FALSE., &
1401                wang_kernel = .FALSE., write_particle_statistics = .FALSE.
1402
1403    LOGICAL, DIMENSION(max_number_of_particle_groups) ::                       &
1404                vertical_particle_advection = .TRUE.
1405
1406    LOGICAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  particle_mask, tail_mask
1407
1408    REAL    ::  c_0 = 3.0, dt_min_part = 0.0002, dt_prel = 9999999.9,          &
1409                dt_sort_particles = 0.0, dt_write_particle_data = 9999999.9,   &
1410                dvrp_psize = 9999999.9, end_time_prel = 9999999.9,             &
1411                initial_weighting_factor = 1.0,                                &
1412                maximum_tailpoint_age = 100000.0,                              &
1413                minimum_tailpoint_distance = 0.0,                              &
1414                particle_advection_start = 0.0, sgs_wfu_part = 0.3333333,      &
1415                sgs_wfv_part = 0.3333333, sgs_wfw_part = 0.3333333,            &
1416                time_prel = 0.0, time_sort_particles = 0.0,                    &
1417                time_write_particle_data = 0.0
1418
1419    REAL, DIMENSION(max_number_of_particle_groups) ::  &
1420                density_ratio = 9999999.9, pdx = 9999999.9, pdy = 9999999.9, &
1421                pdz = 9999999.9, psb = 9999999.9, psl = 9999999.9,           &
1422                psn = 9999999.9, psr = 9999999.9, pss = 9999999.9,           &
1423                pst = 9999999.9, radius = 9999999.9
1424
1425    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  particle_tail_coordinates
1426
1427
1428    TYPE particle_type
1429       SEQUENCE
1430       REAL    ::  age, age_m, dt_sum, dvrp_psize, e_m, origin_x, origin_y, &
1431                   origin_z, radius, rvar1, rvar2, rvar3, speed_x, speed_y, &
1432                   speed_z, weight_factor, x, y, z
1433       INTEGER ::  class, group, tailpoints, tail_id
1434    END TYPE particle_type
1435
1436    TYPE(particle_type), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  initial_particles
1437    TYPE(particle_type), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET ::  part_1, part_2
1438    TYPE(particle_type), DIMENSION(:), POINTER  ::  particles
1439
1440    TYPE particle_groups_type
1441       SEQUENCE
1442       REAL    ::  density_ratio, radius, exp_arg, exp_term
1443    END TYPE particle_groups_type
1444
1445    TYPE(particle_groups_type), DIMENSION(max_number_of_particle_groups) ::&
1446                   particle_groups
1447
1448    SAVE
1449
1450 END MODULE particle_attributes
1451
1452
1453
1454
1455
1456 MODULE pegrid
1457
1458!------------------------------------------------------------------------------!
1459! Description:
1460! ------------
1461! Definition of variables which define processor topology and the exchange of
1462! ghost point layers. This modules must be placed in all routines which contain
1463! MPI-calls.
1464!------------------------------------------------------------------------------!
1465
1466#if defined( __parallel ) && ! defined ( __check )
1467#if defined( __lc )
1468    USE MPI
1469#else
1470    INCLUDE "mpif.h"
1471#endif
1472#endif
1473    CHARACTER(LEN=5) ::  myid_char = ''
1474    INTEGER          ::  acc_rank, id_inflow = 0, id_recycling = 0,      &
1475                         myid = 0, num_acc_per_node = 0,                 &
1476                         target_id, npex = -1, npey = -1, numprocs = 1,  &
1477                         numprocs_previous_run = -1,                     &
1478                         tasks_per_node = -9999, threads_per_task = 1
1479
1480    INTEGER          ::  pdims(2) = 1
1481
1482    INTEGER, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  hor_index_bounds, &
1483                                             hor_index_bounds_previous_run
1484
1485    LOGICAL ::  collective_wait = .FALSE.
1486
1487#if defined( __parallel )
1488#if defined( __mpi2 )
1489    CHARACTER (LEN=MPI_MAX_PORT_NAME) ::  port_name
1490#endif
1491
1492    INTEGER ::  comm1dx, comm1dy, comm2d, comm_inter, comm_palm, ierr, myidx,  &
1493                myidy, ndim = 2, ngp_a, ngp_o, ngp_xy, ngp_y, pleft, pnorth,   &
1494                pright, psouth, sendrecvcount_xy, sendrecvcount_yz,            &
1495                sendrecvcount_zx, sendrecvcount_zyd, sendrecvcount_yxd,        &
1496                type_x, type_x_int, type_xy, type_y, type_y_int
1497
1498    INTEGER ::  ibuf(12), pcoord(2)
1499
1500#if ! defined ( __check )
1501    INTEGER ::  status(MPI_STATUS_SIZE)
1502#endif
1503
1504
1505    INTEGER, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  ngp_yz, type_xz, type_yz
1506
1507    LOGICAL ::  left_border_pe  = .FALSE., north_border_pe = .FALSE., &
1508                reorder = .TRUE., right_border_pe = .FALSE.,          &
1509                south_border_pe = .FALSE.
1510
1511    LOGICAL, DIMENSION(2) ::  cyclic = (/ .TRUE. , .TRUE. /), &
1512                              remain_dims
1513#endif
1514
1515    SAVE
1516
1517 END MODULE pegrid
1518
1519
1520
1521
1522 MODULE profil_parameter
1523
1524!------------------------------------------------------------------------------!
1525! Description:
1526! ------------
1527! Definition of variables which control PROFIL-output
1528!------------------------------------------------------------------------------!
1529
1530    INTEGER, PARAMETER ::  crmax = 100
1531
1532    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(20) ::  cross_ts_profiles = &
1533                           (/ ' E E*               ', ' dt                 ', &
1534                              ' u* w*              ', ' th*                ', &
1535                              ' umax vmax wmax     ', ' div_old div_new    ', &
1536                              ' z_i_wpt z_i_pt     ', ' w"pt"0 w"pt" wpt   ', &
1537                              ' pt(0) pt(zp)       ', ' splux spluy spluz  ', &
1538                              ' L                  ',                         &
1539                            ( '                    ', i9 = 1, 9 ) /)
1540
1541    CHARACTER (LEN=100), DIMENSION(crmax) ::  cross_profiles = &
1542                           (/ ' u v                           ', &
1543                              ' pt                            ', &
1544                              ' w"pt" w*pt* w*pt*BC wpt wptBC ', &
1545                              ' w"u" w*u* wu w"v" w*v* wv     ', &
1546                              ' km kh                         ', &
1547                              ' l                             ', &
1548                         ( '                               ', i9 = 1, 94 ) /)
1549
1550    INTEGER ::  profile_columns = 2, profile_rows = 3, profile_number = 0
1551
1552    INTEGER ::  cross_ts_numbers(crmax,crmax) = 0, &
1553                cross_ts_number_count(crmax) = 0, &
1554                dopr_index(300) = 0, dopr_initial_index(300) = 0, &
1555                dots_crossindex(100) = 0, dots_index(100) = 0
1556               
1557
1558    REAL ::  cross_ts_uymax(20) = &
1559                             (/ 999.999, 999.999, 999.999, 999.999, 999.999,   &
1560                                999.999, 999.999, 999.999, 999.999, 999.999,   &
1561                                999.999, 999.999, 999.999, 999.999, 999.999,   &
1562                                999.999, 999.999, 999.999, 999.999, 999.999 /),&
1563             cross_ts_uymax_computed(20) = 999.999, &
1564             cross_ts_uymin(20) = &
1565                             (/ 999.999, 999.999, 999.999,  -5.000, 999.999,   &
1566                                999.999,   0.000, 999.999, 999.999, 999.999,   &
1567                                999.999, 999.999, 999.999, 999.999, 999.999,   &
1568                                999.999, 999.999, 999.999, 999.999, 999.999 /),&
1569             cross_ts_uymin_computed(20) = 999.999
1570
1571    SAVE
1572
1573 END MODULE profil_parameter
1574
1575
1576
1577
1578 MODULE spectrum
1579
1580!------------------------------------------------------------------------------!
1581! Description:
1582! ------------
1583! Definition of quantities used for computing spectra
1584!------------------------------------------------------------------------------!
1585
1586    CHARACTER (LEN=6),  DIMENSION(1:5) ::  header_char = (/ 'PS(u) ', 'PS(v) ',&
1587                                           'PS(w) ', 'PS(pt)', 'PS(q) ' /)
1588    CHARACTER (LEN=2),  DIMENSION(10)  ::  spectra_direction = 'x'
1589    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(10)  ::  data_output_sp  = ' '
1590    CHARACTER (LEN=25), DIMENSION(1:5) ::  utext_char =                    &
1591                                           (/ '-power spectrum of u     ', &
1592                                              '-power spectrum of v     ', &
1593                                              '-power spectrum of w     ', &
1594                                              '-power spectrum of ^1185 ', &
1595                                              '-power spectrum of q     ' /)
1596    CHARACTER (LEN=39), DIMENSION(1:5) ::  ytext_char =                        &
1597                                 (/ 'k ^2236 ^2566^2569<u(k) in m>2s>->2    ', &
1598                                    'k ^2236 ^2566^2569<v(k) in m>2s>->2    ', &
1599                                    'k ^2236 ^2566^2569<w(k) in m>2s>->2    ', &
1600                                    'k ^2236 ^2566^2569<^1185(k) in m>2s>->2', &
1601                                    'k ^2236 ^2566^2569<q(k) in m>2s>->2    ' /)
1602
1603    INTEGER ::  klist_x = 0, klist_y = 0, n_sp_x = 0, n_sp_y = 0
1604
1605    INTEGER ::  comp_spectra_level(100) = 999999,                   &
1606                lstyles(100) = (/ 0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1607                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1608                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1609                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1610                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1611                                  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                plot_spectra_level(100) = 999999
1617
1618    REAL    ::  time_to_start_sp = 0.0
1619
1620    SAVE
1621
1622 END MODULE spectrum
1623
1624
1625
1626
1627 MODULE statistics
1628
1629!------------------------------------------------------------------------------!
1630! Description:
1631! ------------
1632! Definition of statistical quantities, e.g. global sums
1633!------------------------------------------------------------------------------!
1634
1635    CHARACTER (LEN=40) ::  region(0:9)
1636    INTEGER ::  pr_palm = 80, statistic_regions = 0
1637    INTEGER ::  u_max_ijk(3), v_max_ijk(3), w_max_ijk(3)
1638    LOGICAL ::  flow_statistics_called = .FALSE.
1639    REAL ::     u_max, v_max, w_max
1640    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE       ::  sums_divnew_l, sums_divold_l,   &
1641                                              weight_substep, weight_pres
1642    REAL, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE     ::  sums, sums_wsts_bc_l, ts_value, &
1643                                              sums_wsus_ws_l, sums_wsvs_ws_l, &
1644                                              sums_us2_ws_l, sums_vs2_ws_l,   &
1645                                              sums_ws2_ws_l,                  &
1646                                              sums_wsnrs_ws_l,                &
1647                                              sums_wspts_ws_l,                &
1648                                              sums_wssas_ws_l,                &
1649                                              sums_wsqs_ws_l,                 &
1650                                              sums_wsqrs_ws_l
1651                                             
1652    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE   ::  hom_sum, rmask, spectrum_x, &
1653                                              spectrum_y, sums_l, sums_l_l, &
1654                                              sums_up_fraction_l
1655    REAL, DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  hom
1656
1657    SAVE
1658
1659 END MODULE statistics
1660
1661
1662
1663
1664 MODULE transpose_indices
1665
1666!------------------------------------------------------------------------------!
1667! Description:
1668! ------------
1669! Definition of indices for transposed arrays
1670!------------------------------------------------------------------------------!
1671
1672    INTEGER ::  nxl_y, nxl_yd, nxl_z, nxr_y, nxr_yd, nxr_z, nyn_x, nyn_z,      &
1673                nys_x, nys_z, nzb_x, nzb_y, nzb_yd, nzt_x, nzt_y, nzt_yd
1674               
1675
1676    SAVE
1677
1678 END MODULE transpose_indices
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.