source: palm/trunk/SOURCE/modules.f90 @ 1128

Last change on this file since 1128 was 1128, checked in by raasch, 9 years ago

asynchronous transfer of ghost point data for acc-optimized version

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 73.6 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! +background_communication, i_left, i_right, j_north, j_south, req, req_count,
23! send_receive, sendrecv_in_background, wait_stat
24!
25! Former revisions:
26! -----------------
27! $Id: modules.f90 1128 2013-04-12 06:19:32Z raasch $
28!
29! 1115 2013-03-26 18:16:16Z hoffmann
30! unused variables removed
31!
32! 1113 2013-03-10 02:48:14Z raasch
33! +on_device
34!
35! 1111 2013-03-08 23:54:10Z raasch
36! +tric, nr_timesteps_this_run
37!
38! 1106 2013-03-04 05:31:38Z raasch
39! array_kind renamed precision_kind, pdims defined in serial code
40! bugfix: default value assigned to coupling_start_time
41!
42! 1095 2013-02-03 02:21:01Z raasch
43! FORTRAN error in r1092 removed
44!
45! 1092 2013-02-02 11:24:22Z raasch
46! character length in some derived type changed for better alignment
47!
48! 1065 2012-11-22 17:42:36Z hoffmann
49! + c_sedimentation, limiter_sedimentation, turbulence, a_1, a_2, a_3, b_1, b_2,
50! + b_3, c_1, c_2, c_3, beta_cc
51!
52! bottom boundary condition of qr, nr changed from Dirichlet to Neumann
53!
54! 1053 2012-11-13 17:11:03Z hoffmann
55! necessary expansions according to the two new prognostic equations (nr, qr)
56! of the two-moment cloud physics scheme:
57! +*_init, flux_l_*, diss_l_*, flux_s_*, diss_s_*, *sws, *swst, tend_*, *, *_p
58! +t*_m, *_1, *_2, *_3, *_av, bc_*_b, bc_*_t, ibc_*_b, ibc_*_t, bc_*_t_val,
59! +*_vertical_gradient, *_surface_initial_change, *_vertical_gradient_level,
60! +*_vertical_gradient_level_ind, *_surface, constant_waterflux_*, 
61! +cloud_scheme, icloud_scheme, surface_waterflux_*, sums_ws*s_ws_l, wall_*flux
62!
63! constants for the two-moment scheme:
64! +a_vent, a_term, b_vent, b_term, c_evap, c_term, cof, eps_sb, k_cc, k_cr, k_rr,
65! +k_br, kappa_rr, kin_vis_air, mu_constant_value, nc, pirho_l, dpirho_l, rho_1,
66! +schmidt, schmidt_p_1d3, stp, x0, xmin, xmax, dt_precipitation, w_precipitation
67!
68! steering parameters for the two_moment scheme:
69! +mu_constant, ventilation_effect
70!
71! 1036 2012-10-22 13:43:42Z raasch
72! code put under GPL (PALM 3.9)
73!
74! 1031 2012-10-19 14:35:30Z raasch
75! +output_format_netcdf
76!
77! 1015 2012-09-27 09:23:24Z raasch
78! +acc_rank, num_acc_per_node,
79! -adjust_mixing_length
80!
81! 1010 2012-09-20 07:59:54Z raasch
82! pointer free version can be generated with cpp switch __nopointer
83!
84! 1003 2012-09-14 14:35:53Z raasch
85! -grid_matching, nxa, nya, etc., nnx_pe, nny_pe, spl_*
86!
87! 1001 2012-09-13 14:08:46Z raasch
88! -asselin_filter_factor, cut_spline_overshoot, dt_changed, last_dt_change,
89! last_dt_change_1d, long_filter_factor, overshoot_limit_*, ups_limit_*
90! several pointer/target arrays converted to normal ones
91!
92! 996 2012-09-07 10:41:47Z raasch
93! -use_prior_plot1d_parameters
94!
95! 978 2012-08-09 08:28:32Z fricke
96! +c_u_m, c_u_m_l, c_v_m, c_v_m_l, c_w_m, c_w_m_l,
97! +bc_lr_dirneu, bc_lr_neudir, bc_ns_dirneu, bc_ns_neudir
98! -km_damp_x, km_damp_y, km_damp_max, outflow_damping_width
99! +z0h, z0h_av, z0h_factor, z0h1d
100! +ptdf_x, ptdf_y, pt_damping_width, pt_damping_factor
101!
102! 964 2012-07-26 09:14:24Z raasch
103! -cross_linecolors, cross_linestyles, cross_normalized_x, cross_normx_factor,
104! cross_normalized_y, cross_normy_factor, cross_pnc_local,
105! cross_profile_numbers, cross_profile_number_counter, cross_uxmax,
106! cross_uxmax_computed, cross_uxmax_normalized,
107! cross_uxmax_normalized_computed, cross_uxmin, cross_uxmin_computed,
108! cross_uxmin_normalized, cross_uxmin_normalized_computed, cross_uymax,
109! cross_uymin, cross_xtext, dopr_crossindex, dopr_label, linecolors, linestyles,
110! nz_do1d, profil_output, z_max_do1d, z_max_do1d_normalized
111!
112! 951 2012-07-19 14:22:52Z hoffmann
113! changing profile_columns and profile_rows
114!
115! 940 2012-07-09 14:31:00Z raasch
116! +neutral
117!
118! 927 2012-06-06 19:15:04Z raasch
119! +masking_method
120!
121! 880 2012-04-13 06:28:59Z raasch
122! gathered_size, subdomain_size moved to control_parameters
123!
124! 866 2012-03-28 06:44:41Z raasch
125! interface for global_min_max changed
126!
127! 861 2012-03-26 14:18:34Z suehring
128! +wall_flags_0
129! -boundary_flags
130! +nzb_max
131! +adv_sca_1, +adv_mom_1
132!
133! 849 2012-03-15 10:35:09Z raasch
134! +deleted_particles, deleted_tails, tr.._count_sum, tr.._count_recv_sum in
135! particle_attributes,
136! +de_dx, de_dy, de_dz in arrays_3d,
137! first_call_advec_particles renamed first_call_lpm
138!
139! 828 2012-02-21 12:00:36Z raasch
140! +dissipation_classes, radius_classes, use_kernel_tables,
141! particle feature color renamed class
142!
143! 825 2012-02-19 03:03:44Z raasch
144! +bfactor, curvature_solution_effects, eps_ros, molecular_weight_of_water,
145! vanthoff, -b_cond in cloud_parameters,
146! dopts_num increased to 29, particle attributes speed_x|y|z_sgs renamed
147! rvar1|2|3
148! wang_collision_kernel and turbulence_effects_on_collision replaced by
149! collision_kernel, hall_kernel, palm_kernel, wang_kernel
150!
151! 809 2012-01-30 13:32:58Z marongas
152! Bugfix: replaced .AND. and .NOT. with && and ! in the preprocessor directives
153!
154! 807 2012-01-25 11:53:51Z maronga
155! New cpp directive "__check" implemented which is used by check_namelist_files.
156! New parameter check_restart has been defined which is needed by
157! check_namelist_files only.
158!
159! 805 2012-01-17 15:53:28Z franke
160! Bugfix collective_wait must be out of parallel branch for runs in serial mode
161!
162! 801 2012-01-10 17:30:36Z suehring
163! Dimesion of sums_wsus_ws_l, ! sums_wsvs_ws_l, sums_us2_ws_l, sums_vs2_ws_l,
164! sums_ws2_ws_l, sums_wspts_ws_l, sums_wsqs_ws_l, sums_wssas_ws_l increased.
165! for thread-safe summation in advec_ws.
166!
167! 792 2011-12-01 01:23:23Z raasch
168! particle arrays (particles, parrticles_temp) implemented as pointers,
169! +particles_1, particles_2, sort_count
170!
171! 790 2011-11-29 03:11:20Z raasch
172! +turbulence_effects_on_collision, wang_collision_kernel
173!
174! 785 2011-11-28 09:47:19Z raasch
175! +scalar_rayleigh_damping, rdf_sc
176!
177! 778 2011-11-07 14:18:25Z fricke
178! +gathered_size, subdomain_size
179!
180! 771 2011-10-27 10:56:21Z heinze
181! +lpt_av
182!
183! 767 2011-10-14 06:39:12Z raasch
184! +u_profile, v_profile, uv_heights, use_prescribed_profile_data
185!
186! 759 2011-09-15 13:58:31Z raasch
187! +io_blocks, io_group, maximum_parallel_io_streams,
188! synchronous_exchange moved to control_parameters
189!
190! 743 2011-08-18 16:10:16Z suehring
191! Dimension of sums_wsus_ws_l, sums_wsvs_ws_l, sums_us2_ws_l, sums_vs2_ws_l,
192! sums_ws2_ws_l, sums_wspts_ws_l, sums_wssas_ws_l,sums_wsqs_ws_l needed for
193! statistical evaluation of turbulent fluxes in WS-scheme decreased.
194! 736 2011-08-17 14:13:26Z suehring
195! Dimension of fluxes needed for WS-scheme increased.
196!
197! 722 2011-04-11 06:21:09Z raasch
198! Bugfix: default value for south_border_pe changed to .F.
199!
200! 707 2011-03-29 11:39:40Z raasch
201! +bc_lr_dirrad, bc_lr_raddir, bc_ns_dirrad, bc_ns_raddir, left_border_pe,
202! north_border_pe, right_border_pe, south_border_pe
203! p_sub renamed p_loc
204!
205! 683 2011-02-09 14:25:15Z raasch
206! +synchronous_exchange
207!
208! 673 2011-01-18 16:19:48Z suehring
209! +weight_pres to weight the respective contribution of the Runge-Kutta
210! substeps. +p_sub to buffer the intermediate contributions for Multigrid and
211! SOR.
212!
213! 667 2010-12-23 12:06:00Z suehring/gryschka
214! Removed u_nzb_p1_for_vfc and v_nzb_p1_for_vfc
215! For coupling with different resolution in ocean and atmophere:
216! +nx_a, +nx_o, ny_a, +ny_o, ngp_a, ngp_o, +total_2d_o, +total_2d_a,
217! +coupling_topology
218! Buffer arrays for the left sided advective fluxes added in arrays_3d.
219! +flux_s_u, +flux_s_v, +flux_s_w, +diss_s_u, +diss_s_v, +diss_s_w,
220! +flux_s_pt, +diss_s_pt, +flux_s_e, +diss_s_e, +flux_s_q, +diss_s_q,
221! +flux_s_sa, +diss_s_sa
222! 3d arrays for dissipation control added. (only necessary for vector arch.)
223! +var_x, +var_y, +var_z, +gamma_x, +gamma_y, +gamma_z
224! Default of momentum_advec and scalar_advec changed to 'ws-scheme' .
225! +exchange_mg added in control_parameters to steer the data exchange.
226! Parameters +nbgp, +nxlg, +nxrg, +nysg, +nyng added in indices.
227! flag array +boundary_flags added in indices to steer the degradation of order
228! of the advective fluxes when non-cyclic boundaries are used.
229! MPI-datatypes +type_y, +type_y_int and +type_yz for data_exchange added in
230! pegrid.
231! +sums_wsus_ws_l, +sums_wsvs_ws_l, +sums_us2_ws_l, +sums_vs2_ws_l,
232! +sums_ws2_ws_l, +sums_wspts_ws_l, +sums_wssas_ws_l, +sums_wsqs_ws_l
233! and +weight_substep added in statistics to steer the statistical evaluation
234! of turbulent fluxes in the advection routines.
235! LOGICALS +ws_scheme_sca and +ws_scheme_mom added to get a better performance
236! in prognostic_equations.
237! LOGICAL +dissipation_control control added to steer numerical dissipation
238! in ws-scheme.
239! Changed length of string run_description_header
240!
241! 622 2010-12-10 08:08:13Z raasch
242! +collective_wait in pegrid
243!
244! 600 2010-11-24 16:10:51Z raasch
245! default values of surface_scalarflux and surface_waterflux changed
246! to 9999999.9
247!
248! 580 2010-10-05 13:59:11Z heinze
249! Renaming of ws_vertical_gradient to subs_vertical_gradient,
250! ws_vertical_gradient_level to subs_vertical_gradient_level and
251! ws_vertical_gradient_level_ind to subs_vertical_gradient_level_i
252!
253! 564 2010-09-30 13:18:59Z helmke
254! nc_precision and netcdf_precision dimension changed to 11, all default
255! values of mask_xyz_loop changed to -1.0, dimension of openfile changed to
256! 200+2*max_masks, max_masks changed to 50
257!
258! 553 2010-09-01 14:09:06Z weinreis
259! parameters for masked output are replaced by arrays
260!
261! 531 2010-04-21 06:47:21Z heinze
262! character length of dopr_unit enlarged
263!
264! 519 2010-03-19 05:30:02Z raasch
265! -replace_char, replace_by
266!
267! 493 2010-03-01 08:30:24Z raasch
268! +netcdf_data_format, -netcdf_64bit, -netcdf_64bit_3d, -netcdf_format_mask*,
269! -nc_format_mask, -format_parallel_io
270!
271! 485 2010-02-05 10:57:51Z raasch
272! ngp_3d, ngp_3d_inner changed to 64 bit
273!
274! 449 2010-02-02 11:23:59Z raasch
275! -var_ts: replaced by dots_max,
276! initial data assignments to some dvrp arrays changed due to error messages
277! from gfortran compiler
278! +large_scale_subsidence, ws_vertical_gradient, ws_vertical_gradient_level,
279! ws_vertical_gradient_level_ind, w_subs
280!
281! 388 2009-09-23 09:40:33Z raasch
282! +prho, prho_1
283! +bc_lr_cyc, bc_ns_cyc
284! +output_for_t0
285! translation error of actual -> current revisions fixed
286! +q* in dots_label, dots_unit. increased dots_num respectively
287! typographical error in dots_unit fixed
288! +clip_dvrp_*, cluster_size, color_interval, dvrpsize_interval, dvrp_overlap,
289! dvrp_total_overlap, groundplate_color, local_dvrserver_running, n*_dvrp,
290! interval_*_dvrp_prt, isosurface_color, particle_color, particle_dvrpsize,
291! topography color in dvrp_variables,
292! vertical_particle_advection is a 1d-array,
293! +canyon_height, canyon_width_x, canyon_width_y, canyon_wall_left,
294! canyon_wall_south, conserve_volume_flow_mode, coupling_start_time,
295! dp_external, dp_level_b, dp_level_ind_b, dp_smooth, dp_smooth_factor, dpdxy,
296! run_coupled, time_since_reference_point, u_bulk, v_bulk in control_parameters,
297! default value of grid_matching changed to strict
298! +shf_av, qsws_av
299!
300! 217 2008-12-09 18:00:48Z letzel
301! +topography_grid_convention
302! some dvrp-variables changed to single precision, variables for dvrp-mode
303! pathlines added, +target_id, abort_mode, message_string
304!
305! 197 2008-09-16 15:29:03Z raasch
306! allow 100 spectra levels instead of 10 for consistency with
307! define_netcdf_header, +canopy_heat_flux, cthf, lai,
308! +leaf_surface_concentration, scalar_exchange_coefficient, sec, sls
309! +hor_index_bounds, hor_index_bounds_previous_run, id_inflow, id_recycling,
310! inflow_damping_*, mean_inflow_profiles, numprocs_previous_run, nx_on_file,
311! ny_on_file, offset_ocean_*, recycling_plane, recycling_width, turbulent_inflow
312! -myid_char_14
313!
314! 138 2007-11-28 10:03:58Z letzel
315! +drag_coefficient, pch_index, lad_surface, lad_vertical_gradient,
316! lad_vertical_gradient_level, plant_canopy, lad, lad_s, lad_u, lad_v,
317! lad_w, cdc, lad_vertical_gradient_level_ind, canopy_mode
318! +dt_sort_particles, ngp_2dh_s_inner, time_sort_particles, flags,
319! wall_flags_1..10, wall_humidityflux(0:4), wall_qflux(0:4),
320! wall_salinityflux(0:4), wall_scalarflux(0:4)
321!
322! 108 2007-08-24 15:10:38Z letzel
323! +comm_inter, constant_top_momentumflux, coupling_char, coupling_mode,
324! coupling_mode_remote, c_u, c_v, c_w, dt_coupling, e_init, humidity_remote,
325! ngp_xy, nxlu, nysv, port_name, qswst_remote, terminate_coupled,
326! terminate_coupled_remote, time_coupling, top_momentumflux_u|v, type_xy,
327! uswst*, vswst*
328!
329! 97 2007-06-21 08:23:15Z raasch
330! +atmos_ocean_sign, ocean, r, + salinity variables
331! defaults of .._vertical_gradient_levels changed from -1.0 to -9999999.9
332! hydro_press renamed hyp, use_pt_reference renamed use_reference
333!
334! 89 2007-05-25 12:08:31Z raasch
335! +data_output_pr_user, max_pr_user, size of data_output_pr, dopr_index,
336! dopr_initial_index and dopr_unit enlarged,
337! var_hom and var_sum renamed pr_palm
338!
339! 82 2007-04-16 15:40:52Z raasch
340! +return_addres, return_username
341! Cpp-directive lcmuk renamed lc
342!
343! 75 2007-03-22 09:54:05Z raasch
344! +arrays precipitation_amount, precipitation_rate, precipitation_rate_av,
345! rif_wall, z0_av, +arrays u_m_l, u_m_r, etc. for radiation boundary conditions,
346! +loop_optimization, netcdf_64bit_3d, zu_s_inner, zw_w_inner, id_var_zusi_*,
347! id_var_zwwi_*, ts_value, u_nzb_p1_for_vfc, v_nzb_p1_for_vfc, pt_reference,
348! use_pt_reference, precipitation_amount_interval, revision
349! +age_m in particle_type, moisture renamed humidity,
350! -data_output_ts, dots_n, uvmean_outflow, uxrp, vynp,
351! arrays dots_label and dots_unit now dimensioned with dots_max,
352! setting of palm version moved to main program
353!
354! 37 2007-03-01 08:33:54Z raasch
355! +constant_top_heatflux, top_heatflux, use_top_fluxes, +arrays for top fluxes,
356! +nzt_diff, default of bc_pt_t renamed "initial_gradient"
357! Bugfix: p is not a pointer
358!
359! RCS Log replace by Id keyword, revision history cleaned up
360!
361! Revision 1.95  2007/02/11 13:18:30  raasch
362! version 3.1b (last under RCS control)
363!
364! Revision 1.1  1997/07/24 11:21:26  raasch
365! Initial revision
366!
367!
368! Description:
369! ------------
370! Definition of variables for special advection schemes
371!------------------------------------------------------------------------------!
372
373    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE   ::  aex, bex, dex, eex
374
375    SAVE
376
377 END MODULE advection
378
379
380
381
382 MODULE precision_kind
383
384!------------------------------------------------------------------------------!
385! Description:
386! ------------
387! Definition of type parameters (used for the definition of single or double
388! precision variables)
389!------------------------------------------------------------------------------!
390
391    INTEGER, PARAMETER ::  dpk = SELECTED_REAL_KIND( 12 ), &
392                           spk = SELECTED_REAL_KIND( 6 )
393
394    SAVE
395
396 END MODULE precision_kind
397
398
399
400
401 MODULE arrays_3d
402
403!------------------------------------------------------------------------------!
404! Description:
405! ------------
406! Definition of all arrays defined on the computational grid
407!------------------------------------------------------------------------------!
408
409    USE precision_kind
410
411    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::                                         &
412          c_u_m, c_u_m_l, c_v_m, c_v_m_l, c_w_m, c_w_m_l, ddzu, ddzu_pres,     &
413          dd2zu, dzu, ddzw, dzw, hyp, inflow_damping_factor, lad, l_grid,      &
414          nc_1d, nr_1d, ptdf_x, ptdf_y, pt_1d, pt_init, q_1d, q_init, qc_1d,   &
415          qr_1d, rdf, rdf_sc, sa_init, ug, u_init, u_nzb_p1_for_vfc, vg,       &
416          v_init, v_nzb_p1_for_vfc, w_subs, zu, zw
417
418    REAL, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::                                       &
419          c_u, c_v, c_w, diss_s_e, diss_s_nr, diss_s_pt, diss_s_q,             &
420          diss_s_qr, diss_s_sa, diss_s_u, diss_s_v, diss_s_w, dzu_mg, dzw_mg,  &
421          flux_s_e, flux_s_nr, flux_s_pt, flux_s_q, flux_s_qr, flux_s_sa,      &
422          flux_s_u, flux_s_v, flux_s_w, f1_mg, f2_mg, f3_mg,                   &
423          mean_inflow_profiles, nrs, nrsws, nrswst, pt_slope_ref, qs, qsws,    &
424          qswst, qswst_remote, qrs, qrsws, qrswst, rif, saswsb, saswst, shf,   &
425          total_2d_a, total_2d_o, ts, tswst, us, usws, uswst, vsws, vswst, z0, &
426          z0h
427
428    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::                                     &
429          canopy_heat_flux, cdc, d, de_dx, de_dy, de_dz, diss, diss_l_e,       &
430          diss_l_nr, diss_l_pt, diss_l_q, diss_l_qr, diss_l_sa, diss_l_u,      &
431          diss_l_v, diss_l_w, flux_l_e, flux_l_nr, flux_l_pt, flux_l_q,        &
432          flux_l_qr, flux_l_sa, flux_l_u, flux_l_v, flux_l_w, kh, km, lad_s,   &
433          lad_u, lad_v, lad_w, lai, l_wall, p_loc, sec, sls, tend, tend_pt,    &
434          tend_nr, tend_q, tend_qr, tric, u_m_l, u_m_n, u_m_r, u_m_s, v_m_l,   &
435          v_m_n, v_m_r, v_m_s, w_m_l, w_m_n, w_m_r, w_m_s
436
437#if defined( __nopointer )
438    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE, TARGET ::                             &
439          e, e_p, nr, nr_p, p, prho, pt, pt_p, q, q_p, qc, ql, ql_c, ql_v,     &
440          ql_vp, qr, qr_p, rho, sa, sa_p, te_m, tnr_m, tpt_m, tq_m, tqr_m,     &
441          tsa_m, tu_m, tv_m, tw_m, u, u_p, v, v_p, vpt, w, w_p
442#else
443    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE, TARGET ::                             &
444          e_1, e_2, e_3, p, prho_1, nr_1, nr_2, nr_3, pt_1, pt_2, pt_3, q_1,   &
445          q_2, q_3, qc_1, ql_v, ql_vp, ql_1, ql_2, qr_1, qr_2, qr_3, rho_1,    &
446          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
447
448    REAL, DIMENSION(:,:,:), POINTER ::                                         &
449          e, e_p, nr, nr_p, prho, pt, pt_p, q, q_p, qc, ql, ql_c, qr, qr_p,    &
450          rho, sa, sa_p, te_m, tnr_m, tpt_m, tq_m, tqr_m, tsa_m, tu_m, tv_m,   &
451          tw_m, u, u_p, v, v_p, vpt, w, w_p
452#endif
453
454    REAL, DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  rif_wall
455
456    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE :: var_x, var_y, var_z, gamma_x,       &
457                                           gamma_y, gamma_z
458
459    SAVE
460
461 END MODULE arrays_3d
462
463
464
465
466 MODULE averaging
467
468!------------------------------------------------------------------------------!
469! Description:
470! ------------
471! Definition of variables needed for time-averaging of 2d/3d data
472!------------------------------------------------------------------------------!
473
474    REAL, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  lwp_av, precipitation_rate_av,       &
475                                          qsws_av, shf_av,ts_av, us_av, z0_av, &
476                                          z0h_av
477
478    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE, TARGET :: &
479          e_av, lpt_av, nr_av, p_av, pc_av, pr_av, prr_av, pt_av, q_av, qc_av, &
480          ql_av, ql_c_av, ql_v_av, ql_vp_av, qr_av, qv_av, rho_av, s_av, sa_av,&
481          u_av, v_av, vpt_av, w_av
482 
483 END MODULE averaging
484
485
486
487 MODULE cloud_parameters
488
489!------------------------------------------------------------------------------!
490! Description:
491! ------------
492! Definition of variables and constants for cloud physics
493!------------------------------------------------------------------------------!
494
495    LOGICAL ::  curvature_solution_effects = .FALSE., &
496                limiter_sedimentation = .TRUE., &
497                ventilation_effect = .FALSE.
498               
499
500    REAL ::  a_1 = 8.69E-4,     & ! coef. in turb. parametrization (cm-2 s3)
501             a_2 = -7.38E-5,    & ! coef. in turb. parametrization (cm-2 s3)
502             a_3 = -1.40E-2,    & ! coef. in turb. parametrization
503             a_term = 9.65,     & ! coef. for terminal velocity (m s-1)
504             a_vent = 0.78,     & ! coef. for ventilation effect
505             b_1 = 11.45E-6,    & ! coef. in turb. parametrization (m)
506             b_2 = 9.68E-6,     & ! coef. in turb. parametrization (m)
507             b_3 = 0.62,        & ! coef. in turb. parametrization
508             b_term = 9.8,      & ! coef. for terminal velocity (m s-1)
509             b_vent = 0.308,    & ! coef. for ventilation effect
510             beta_cc = 3.09E-4, & ! coef. in turb. parametrization (cm-2 s3)
511             bfactor,           &
512             c_1 = 4.82E-6,     & ! coef. in turb. parametrization (m)
513             c_2 = 4.8E-6,      & ! coef. in turb. parametrization (m)
514             c_3 = 0.76,        & ! coef. in turb. parametrization
515             c_const = 0.93,    & ! const. in Taylor-microscale Reynolds number
516             c_evap = 0.7,      & ! constant in evaporation
517             c_sedimentation = 2.0, & ! Courant number of sedimentation process
518             c_term = 600.0,    & ! coef. for terminal velocity (m-1)
519             cof(6) = (/ 76.18009172947146,      & ! coefficients in the
520                         -86.50532032941677,     & ! numerical
521                         24.01409824083091,      & ! calculation of the
522                         -1.231739572450155,     & ! gamma function
523                         0.1208650973866179E-2,  &
524                         -0.5395239384953E-5 /), &
525             cp = 1005.0,       & ! heat capacity of dry air (J kg-1 K-1)
526             diff_coeff_l = 0.23E-4, & ! diffusivity of water vapor (m2 s-1)
527             effective_coll_efficiency, &
528             eps_ros = 1.0E-4,  & ! accuracy of Rosenbrock method
529             eps_sb = 1.0E-20,  & ! threshold in two-moments scheme
530             k_cc = 9.44E09,    & ! const. cloud-cloud kernel (m3 kg-2 s-1)
531             k_cr0 = 4.33,      & ! const. cloud-rain kernel (m3 kg-1 s-1)
532             k_rr = 7.12,       & ! const. rain-rain kernel (m3 kg-1 s-1)
533             k_br = 1000.,      & ! const. in breakup parametrization (m-1)
534             k_st = 1.2E8,      & ! const. in drizzle parametrization (m-1 s-1)
535             kappa_rr = 60.7,   & ! const. in collision kernel (kg-1/3)
536             kin_vis_air = 1.4086E-5, & ! kin. viscosity of air (m2 s-1)
537             l_v = 2.5E+06,     & ! latent heat of vaporization (J kg-1)
538             l_d_cp, l_d_r, l_d_rv, & ! l_v / cp, l_v / r_d, l_v / r_v
539             mass_of_solute = 1.0E-17, & ! soluted NaCl (kg)
540             molecular_weight_of_solute = 0.05844, & ! mol. m. NaCl (kg mol-1)
541             molecular_weight_of_water = 0.01801528, & ! mol. m. H2O (kg mol-1)
542             nc_const = 70.0E6, & ! cloud droplet concentration
543             prec_time_const = 0.001, & !coef. in Kessler scheme
544             pirho_l, dpirho_l, & ! pi * rho_l / 6.0; 6.0 / ( pi * rho_l )
545             rho_l = 1.0E3,     & ! density of water (kg m-3)
546             ql_crit = 0.0005,  & ! coef. in Kessler scheme
547             r_d = 287.0,       & ! sp. gas const. dry air (J kg-1 K-1)
548             r_v = 461.51,      & ! sp. gas const. water vapor (J kg-1 K-1)
549             schmidt = 0.71,    & ! Schmidt number
550             schmidt_p_1d3,     & ! schmidt**( 1.0 / 3.0 )
551             sigma_gc = 1.3,    & ! log-normal geometric standard deviation
552             stp = 2.5066282746310005, & ! parameter in gamma function
553             thermal_conductivity_l = 2.43E-2, & ! therm. cond. air (J m-1 s-1 K-1)
554             vanthoff = 2.0,    & ! van't Hoff factor for NaCl
555             x0 = 2.6E-10,      & ! separating drop mass (kg)
556             xrmin = 2.6E-10,   & ! minimum rain drop size (kg)
557             xrmax = 5.0E-6,    & ! maximum rain drop site (kg)
558             dt_precipitation = 100.0, & ! timestep precipitation (s)
559             w_precipitation = 9.65      ! maximum terminal velocity (m s-1)
560
561    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE     ::  hyrho, pt_d_t, t_d_pt 
562
563    REAL, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  precipitation_amount, &
564                                            precipitation_rate
565!
566!-- 3D array of precipitation rate
567    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  prr
568
569    SAVE
570
571 END MODULE cloud_parameters
572
573
574
575
576 MODULE constants
577
578!------------------------------------------------------------------------------!
579! Description:
580! ------------
581! Definition of general constants
582!------------------------------------------------------------------------------!
583
584    REAL    ::  pi = 3.141592654
585    REAL    ::  adv_mom_1, adv_mom_3, adv_mom_5, adv_sca_1, adv_sca_3, adv_sca_5
586   
587
588    SAVE
589
590 END MODULE constants
591
592
593
594
595 MODULE control_parameters
596
597!------------------------------------------------------------------------------!
598! Description:
599! ------------
600! Definition of parameters for program control
601!------------------------------------------------------------------------------!
602
603    TYPE plot_precision
604       CHARACTER (LEN=8) ::  variable
605       INTEGER           ::  precision
606    END TYPE plot_precision
607
608    TYPE(plot_precision), DIMENSION(100) ::  plot_3d_precision =               &
609                        (/ plot_precision( 'u', 2 ), plot_precision( 'v', 2 ), &
610                           plot_precision( 'w', 2 ), plot_precision( 'p', 5 ), &
611                           plot_precision( 'pt', 2 ),                          &
612                           ( plot_precision( ' ', 1 ), i9 = 1,95 ) /)
613
614    TYPE file_status
615       LOGICAL ::  opened, opened_before
616    END TYPE file_status
617   
618    INTEGER, PARAMETER :: mask_xyz_dimension = 100, max_masks = 50
619
620    TYPE(file_status), DIMENSION(200+2*max_masks) ::                &
621                             openfile = file_status(.FALSE.,.FALSE.)
622
623    CHARACTER (LEN=1)    ::  cycle_mg = 'w', timestep_reason = ' '
624    CHARACTER (LEN=2)    ::  coupling_char = ''
625    CHARACTER (LEN=5)    ::  write_binary = 'false'
626    CHARACTER (LEN=8)    ::  run_date, run_time
627    CHARACTER (LEN=9)    ::  simulated_time_chr
628    CHARACTER (LEN=11)   ::  topography_grid_convention = ' '
629    CHARACTER (LEN=12)   ::  version = ' ', revision = ' '
630    CHARACTER (LEN=16)   ::  conserve_volume_flow_mode = 'default', &
631                             loop_optimization = 'default', &
632                             momentum_advec = 'ws-scheme', &
633                             psolver = 'poisfft', &
634                             scalar_advec = 'ws-scheme'
635    CHARACTER (LEN=20)   ::  bc_e_b = 'neumann', bc_lr = 'cyclic', &
636                             bc_ns = 'cyclic', bc_p_b = 'neumann', &
637                             bc_p_t = 'dirichlet', bc_pt_b = 'dirichlet', &
638                             bc_pt_t = 'initial_gradient', &
639                             bc_q_b = 'dirichlet', bc_q_t = 'neumann', &
640                             bc_s_b = 'dirichlet', bc_s_t = 'neumann', &
641                             bc_sa_t = 'neumann', &
642                             bc_uv_b = 'dirichlet', bc_uv_t = 'dirichlet', &
643                             canopy_mode = 'block', &
644                             cloud_scheme = 'seifert_beheng', &
645                             coupling_mode = 'uncoupled', &
646                             coupling_mode_remote = 'uncoupled', &
647                             dissipation_1d = 'as_in_3d_model', &
648                             fft_method = 'system-specific', &
649                             mixing_length_1d = 'as_in_3d_model', &
650                             random_generator = 'numerical-recipes', &
651                             return_addres, return_username, &
652                             timestep_scheme = 'runge-kutta-3'                             
653    CHARACTER (LEN=40)   ::  avs_data_file, output_format_netcdf, &
654                             topography = 'flat'
655    CHARACTER (LEN=64)   ::  host = ' '
656    CHARACTER (LEN=80)   ::  log_message, run_identifier
657    CHARACTER (LEN=100)  ::  initializing_actions = ' ' 
658    CHARACTER (LEN=110)  ::  run_description_header
659    CHARACTER (LEN=1000) ::  message_string = ' '
660
661    CHARACTER (LEN=7),  DIMENSION(100) ::  do3d_comp_prec = ' '
662    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(10)  ::  data_output_format = ' '
663    CHARACTER (LEN=11), DIMENSION(100) ::  data_output = ' ',    &
664                                           data_output_user = ' ', doav = ' '
665    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(max_masks,100) ::  &
666         data_output_masks = ' ', data_output_masks_user = ' '
667
668    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(300) ::  data_output_pr = ' '
669    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(200) ::  data_output_pr_user = ' '
670    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(11)  ::  netcdf_precision = ' '
671
672    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(max_masks,0:1,100) ::  domask = ' '
673    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(0:1,100) ::  do2d = ' ', do3d = ' '
674
675    INTEGER ::  abort_mode = 1, average_count_pr = 0, average_count_sp = 0, &
676                average_count_3d = 0, current_timestep_number = 0, &
677                coupling_topology = 0, &
678                dist_range = 0, disturbance_level_ind_b, &
679                disturbance_level_ind_t, doav_n = 0, dopr_n = 0, &
680                dopr_time_count = 0, dopts_time_count = 0, &
681                dosp_time_count = 0, dots_time_count = 0, &
682                do2d_xy_n = 0, do2d_xz_n = 0, do2d_yz_n = 0, do3d_avs_n = 0, &
683                dp_level_ind_b = 0, dvrp_filecount = 0, &
684                dz_stretch_level_index, gamma_mg, gathered_size, &
685                grid_level, ibc_e_b, ibc_p_b, ibc_p_t, &
686                ibc_pt_b, ibc_pt_t, ibc_q_b, ibc_q_t, &
687                ibc_sa_t, ibc_uv_b, ibc_uv_t, icloud_scheme, &
688                inflow_disturbance_begin = -1, inflow_disturbance_end = -1, &
689                intermediate_timestep_count, intermediate_timestep_count_max, &
690                io_group = 0, io_blocks = 1, iran = -1234567, &
691                masks = 0, maximum_grid_level, &
692                maximum_parallel_io_streams = -1, max_pr_user = 0, &
693                mgcycles = 0, mg_cycles = -1, mg_switch_to_pe0_level = 0, mid, &
694                netcdf_data_format = 2, ngsrb = 2, nr_timesteps_this_run = 0, &
695                nsor = 20, nsor_ini = 100, n_sor, normalizing_region = 0, &
696                nz_do3d = -9999, pch_index = 0, prt_time_count = 0, &
697                recycling_plane, runnr = 0, &
698                skip_do_avs = 0, subdomain_size, terminate_coupled = 0, &
699                terminate_coupled_remote = 0, timestep_count = 0
700
701    INTEGER ::  dist_nxl(0:1), dist_nxr(0:1), dist_nyn(0:1), dist_nys(0:1), &
702                do2d_no(0:1) = 0, do2d_xy_time_count(0:1), &
703                do2d_xz_time_count(0:1), do2d_yz_time_count(0:1), &
704                do3d_no(0:1) = 0, do3d_time_count(0:1), &
705                domask_no(max_masks,0:1) = 0, domask_time_count(max_masks,0:1),&
706                lad_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
707                mask_size(max_masks,3) = -1, mask_size_l(max_masks,3) = -1, &
708                mask_start_l(max_masks,3) = -1, &
709                pt_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
710                q_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
711                sa_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
712                section(100,3), section_xy(100) = -9999, &
713                section_xz(100) = -9999, section_yz(100) = -9999, &
714                ug_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
715                vg_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
716                subs_vertical_gradient_level_i(10) = -9999
717
718#if defined ( __check )
719    INTEGER :: check_restart = 0
720#endif
721
722    INTEGER, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  grid_level_count
723
724    INTEGER, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  mask_i, mask_j, mask_k
725    INTEGER, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  &
726                mask_i_global, mask_j_global, mask_k_global
727
728    LOGICAL ::  avs_output = .FALSE., &
729                bc_lr_cyc =.TRUE., bc_lr_dirneu = .FALSE., &
730                bc_lr_dirrad = .FALSE., bc_lr_neudir = .FALSE., &
731                bc_lr_raddir = .FALSE., bc_ns_cyc = .TRUE., &
732                bc_ns_dirneu = .FALSE., bc_ns_dirrad = .FALSE., &
733                bc_ns_neudir = .FALSE., bc_ns_raddir = .FALSE., &
734                call_psolver_at_all_substeps = .TRUE., &
735                cloud_droplets = .FALSE., cloud_physics = .FALSE., &
736                conserve_volume_flow = .FALSE., constant_diffusion = .FALSE., &
737                constant_heatflux = .TRUE., constant_top_heatflux = .TRUE., &
738                constant_top_momentumflux = .FALSE., &
739                constant_top_salinityflux = .TRUE., &
740                constant_waterflux = .TRUE., create_disturbances = .TRUE., &
741                data_output_2d_on_each_pe = .TRUE., & 
742                dissipation_control = .FALSE., disturbance_created = .FALSE., &
743                do2d_at_begin = .FALSE., do3d_at_begin = .FALSE., &
744                do3d_compress = .FALSE., do_sum = .FALSE., &
745                dp_external = .FALSE., dp_smooth = .FALSE., &
746                drizzle = .FALSE., dt_fixed = .FALSE., &
747                dt_3d_reached, dt_3d_reached_l, exchange_mg = .FALSE., &
748                first_call_lpm = .TRUE., &
749                force_print_header = .FALSE., galilei_transformation = .FALSE.,&
750                humidity = .FALSE., humidity_remote = .FALSE., &
751                inflow_l = .FALSE., inflow_n = .FALSE., &
752                inflow_r = .FALSE., inflow_s = .FALSE., &
753                iso2d_output = .FALSE., large_scale_subsidence = .FALSE., &
754                masking_method = .FALSE., mg_switch_to_pe0 = .FALSE., &
755                netcdf_output = .FALSE., neutral = .FALSE., ocean = .FALSE., &
756                on_device = .FALSE., &
757                outflow_l = .FALSE., outflow_n = .FALSE., outflow_r = .FALSE., &
758                outflow_s = .FALSE., passive_scalar = .FALSE., &
759                plant_canopy = .FALSE., prandtl_layer = .TRUE., &
760                precipitation = .FALSE., &
761                radiation = .FALSE., random_heatflux = .FALSE., &
762                run_control_header = .FALSE., run_coupled = .TRUE., &
763                scalar_rayleigh_damping = .TRUE., sloping_surface = .FALSE., &
764                stop_dt = .FALSE., synchronous_exchange = .FALSE., &
765                terminate_run = .FALSE., turbulence = .FALSE., &
766                turbulent_inflow = .FALSE., &
767                use_prescribed_profile_data = .FALSE., use_reference = .FALSE.,&
768                use_surface_fluxes = .FALSE., use_top_fluxes = .FALSE., &
769                use_ug_for_galilei_tr = .TRUE., use_upstream_for_tke = .FALSE.,&
770                wall_adjustment = .TRUE., ws_scheme_sca = .FALSE., &
771                ws_scheme_mom = .FALSE.
772
773    LOGICAL ::  data_output_xy(0:1) = .FALSE., data_output_xz(0:1) = .FALSE., &
774                data_output_yz(0:1) = .FALSE.
775
776    REAL ::  advected_distance_x = 0.0, advected_distance_y = 0.0, &
777             alpha_surface = 0.0, atmos_ocean_sign = 1.0, &
778             averaging_interval = 0.0, averaging_interval_pr = 9999999.9, &
779             averaging_interval_sp = 9999999.9, bc_pt_t_val, bc_q_t_val, &
780             bottom_salinityflux = 0.0, &
781             building_height = 50.0, building_length_x = 50.0, &
782             building_length_y = 50.0, building_wall_left = 9999999.9, &
783             building_wall_south = 9999999.9, canyon_height = 50.0, &
784             canyon_width_x = 9999999.9, canyon_width_y = 9999999.9, &
785             canyon_wall_left = 9999999.9, canyon_wall_south = 9999999.9, &
786             cthf = 0.0, cfl_factor = -1.0, cos_alpha_surface, &
787             coupling_start_time = 0.0, disturbance_amplitude = 0.25, &
788             disturbance_energy_limit = 0.01, &
789             disturbance_level_b = -9999999.9, &
790             disturbance_level_t = -9999999.9, &
791             dp_level_b = 0.0, drag_coefficient = 0.0, &
792             dt = -1.0, dt_averaging_input = 0.0, &
793             dt_averaging_input_pr = 9999999.9, dt_coupling = 9999999.9, &
794             dt_data_output = 9999999.9, &
795             dt_data_output_av = 9999999.9, dt_disturb = 9999999.9, &
796             dt_dopr = 9999999.9, dt_dopr_listing = 9999999.9, &
797             dt_dopts = 9999999.9, dt_dosp = 9999999.9, dt_dots = 9999999.9, &
798             dt_do2d_xy = 9999999.9, dt_do2d_xz = 9999999.9, &
799             dt_do2d_yz = 9999999.9, dt_do3d = 9999999.9, dt_dvrp = 9999999.9, &
800             dt_max = 20.0, dt_micro = -1.0, dt_restart = 9999999.9, &
801             dt_run_control = 60.0, dt_3d = -1.0, dz = -1.0, &
802             dz_max = 9999999.9, dz_stretch_factor = 1.08, &
803             dz_stretch_level = 100000.0, e_init = 0.0, e_min = 0.0, &
804             end_time = 0.0, &
805             f = 0.0, fs = 0.0, g = 9.81, inflow_damping_height = 9999999.9, &
806             inflow_damping_width = 9999999.9, kappa = 0.4, km_constant = -1.0,&
807             lad_surface = 0.0, leaf_surface_concentration = 0.0, &
808             mask_scale_x = 1.0, mask_scale_y = 1.0, mask_scale_z = 1.0, &
809             maximum_cpu_time_allowed = 0.0,  &
810             molecular_viscosity = 1.461E-5, &
811             old_dt = 1.0E-10, omega = 7.29212E-5, omega_sor = 1.8, &
812             particle_maximum_age = 9999999.9, &
813             phi = 55.0, prandtl_number = 1.0, &
814             precipitation_amount_interval = 9999999.9, prho_reference, &
815             pt_damping_factor = 0.0, pt_damping_width = 0.0, &
816             pt_reference = 9999999.9, pt_slope_offset = 0.0, &
817             pt_surface = 300.0, pt_surface_initial_change = 0.0, &
818             q_surface = 0.0, q_surface_initial_change = 0.0, &
819             rayleigh_damping_factor = -1.0, rayleigh_damping_height = -1.0, &
820             recycling_width = 9999999.9, residual_limit = 1.0E-4, &
821             restart_time = 9999999.9, rho_reference, rho_surface, &
822             rif_max = 1.0, rif_min = -5.0, roughness_length = 0.1, &
823             sa_surface = 35.0, scalar_exchange_coefficient = 0.0, &
824             simulated_time = 0.0, simulated_time_at_begin, sin_alpha_surface, &
825             skip_time_data_output = 0.0, skip_time_data_output_av = 9999999.9,&
826             skip_time_dopr = 9999999.9, skip_time_dosp = 9999999.9, &
827             skip_time_do2d_xy = 9999999.9, skip_time_do2d_xz = 9999999.9, &
828             skip_time_do2d_yz = 9999999.9, skip_time_do3d = 9999999.9, &
829             surface_heatflux = 9999999.9, surface_pressure = 1013.25, &
830             surface_scalarflux = 9999999.9, surface_waterflux = 9999999.9, &
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             pt_vertical_gradient(10) = 0.0, &
853             pt_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9, &
854             q_vertical_gradient(10) = 0.0, &
855             q_vertical_gradient_level(10) = -1.0, &
856             s_vertical_gradient(10) = 0.0, &
857             s_vertical_gradient_level(10) = -1.0, &
858             sa_vertical_gradient(10) = 0.0, &
859             sa_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9, &
860             skip_time_domask(max_masks) = 9999999.9, threshold(20) = 0.0, &
861             time_domask(max_masks) = 0.0, &
862             tsc(10) = (/ 1.0, 1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0 /), &
863             u_profile(100) = 9999999.9, uv_heights(100) = 9999999.9, &
864             v_profile(100) = 9999999.9, &
865             ug_vertical_gradient(10) = 0.0, &
866             ug_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9, &
867             vg_vertical_gradient(10) = 0.0, &
868             vg_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9, &
869             volume_flow(1:2) = 0.0, volume_flow_area(1:2) = 0.0, &
870             volume_flow_initial(1:2) = 0.0, wall_heatflux(0:4) = 0.0, &
871             wall_humidityflux(0:4) = 0.0, wall_nrflux(0:4) = 0.0, &
872             wall_qflux(0:4) = 0.0, wall_qrflux(0:4) = 0.0, &
873             wall_salinityflux(0:4) = 0.0, wall_scalarflux(0:4) = 0.0, &
874             subs_vertical_gradient(10) = 0.0, &
875             subs_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9
876
877    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  dp_smooth_factor
878
879    REAL, DIMENSION(max_masks,mask_xyz_dimension) :: &
880        mask_x = -1.0, mask_y = -1.0, mask_z = -1.0
881    REAL, DIMENSION(max_masks,3) ::                  &
882        mask_x_loop = -1.0, mask_y_loop = -1.0, mask_z_loop = -1.0
883   
884!
885!--    internal mask arrays ("mask,dimension,selection")
886       REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  mask, mask_loop
887
888    SAVE
889
890 END MODULE control_parameters
891
892
893
894
895 MODULE cpulog
896
897!------------------------------------------------------------------------------!
898! Description:
899! ------------
900! Definition of variables for cpu-time measurements
901!------------------------------------------------------------------------------!
902
903    REAL ::  initial_wallclock_time
904
905    TYPE logpoint
906       REAL               ::  isum, ivect, mean, mtime, mtimevec, sum, vector
907       INTEGER            ::  counts
908       CHARACTER (LEN=20) ::  place
909    END TYPE logpoint
910
911    TYPE(logpoint), DIMENSION(100) ::  log_point = logpoint( 0.0, 0.0, 0.0,   &
912                                       0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0, ' ' ),          &
913                                       log_point_s = logpoint( 0.0, 0.0, 0.0, &
914                                       0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0, ' ' )
915
916    SAVE
917
918 END MODULE cpulog
919
920
921
922
923 MODULE dvrp_variables
924
925!------------------------------------------------------------------------------!
926! Description:
927! ------------
928! Definition of variables used with dvrp-software
929!------------------------------------------------------------------------------!
930
931    CHARACTER (LEN=10) ::  dvrp_output = 'rtsp', particle_color = 'none', &
932                           particle_dvrpsize = 'none'
933
934    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(10) ::  mode_dvrp = &
935                                     (/ ( '                    ', i9 = 1,10 ) /)
936
937    CHARACTER (LEN=80) ::  dvrp_directory = 'default',                    &
938                           dvrp_file      = 'default',                    &
939                           dvrp_host      = 'origin.rvs.uni-hannover.de', &
940                           dvrp_password  = '********',                   &
941                           dvrp_username  = ' '
942
943    INTEGER ::  cluster_size = 1, dvrp_colortable_entries = 4,                 &
944                dvrp_colortable_entries_prt = 22, islice_dvrp,                 &
945                nx_dvrp, nxl_dvrp, nxr_dvrp, ny_dvrp, nyn_dvrp, nys_dvrp,      &
946                nz_dvrp, pathlines_fadeintime = 5, pathlines_fadeouttime = 5,  &
947                pathlines_linecount = 1000, pathlines_maxhistory = 40,         &
948                pathlines_wavecount = 10, pathlines_wavetime = 50,             &
949                vc_gradient_normals = 0, vc_mode = 0, vc_size_x = 2,           &
950                vc_size_y = 2, vc_size_z = 2
951
952    INTEGER, DIMENSION(10) ::  slicer_position_dvrp
953
954    LOGICAL ::  cyclic_dvrp = .FALSE., dvrp_overlap, dvrp_total_overlap, &
955                local_dvrserver_running, lock_steering_update = .FALSE., &
956                use_seperate_pe_for_dvrp_output = .FALSE.
957
958    REAL    ::  clip_dvrp_l = 9999999.9, clip_dvrp_n = 9999999.9, &
959                clip_dvrp_r = 9999999.9, clip_dvrp_s = 9999999.9, &
960                superelevation = 1.0, superelevation_x = 1.0,     &
961                superelevation_y = 1.0, vc_alpha = 38.0
962
963    REAL, DIMENSION(2) ::  color_interval = (/ 0.0, 1.0 /), &
964                           dvrpsize_interval = (/ 0.0, 1.0 /)
965
966    REAL, DIMENSION(3) ::  groundplate_color = (/ 0.0, 0.6, 0.0 /), &
967                           topography_color = (/ 0.8, 0.7, 0.6 /)
968
969#if defined( __decalpha )
970    REAL, DIMENSION(2,10)  ::  slicer_range_limits_dvrp = RESHAPE( (/       &
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, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, &
973                                -1.0, 1.0, -1.0, 1.0 /), (/ 2, 10 /) )
974
975    REAL, DIMENSION(3,10)  ::  isosurface_color = RESHAPE( (/                  &
976                                0.9, 0.9, 0.9,  0.8, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.8, &
977                                0.1, 0.8, 0.1,  0.6, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.6, &
978                                0.1, 0.6, 0.1,  0.4, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.4, &
979                                0.1, 0.4, 0.1 /), (/ 3, 10 /) )
980
981    REAL(4), DIMENSION(2,100) ::  interval_values_dvrp, interval_h_dvrp =      &
982                                  RESHAPE( (/ 270.0, 225.0, 225.0, 180.0,      &
983                                               70.0,  25.0,  25.0, -25.0,      &
984                                              ( 0.0, i9 = 1, 192 ) /),         &
985                                           (/ 2, 100 /) ),                     &
986                                  interval_l_dvrp = 0.5, interval_s_dvrp = 1.0,&
987                                  interval_a_dvrp = 0.0,                       &
988                                  interval_values_dvrp_prt,                    &
989                                  interval_h_dvrp_prt = RESHAPE(               &
990                                  (/ 270.0, 225.0, 225.0, 180.0, 70.0, 25.0,   &
991                                     25.0, -25.0, ( 0.0, i9 = 1, 192 ) /),     &
992                                                  (/ 2, 100 /) ),              &
993                                  interval_l_dvrp_prt = 0.5,                   &
994                                  interval_s_dvrp_prt = 1.0,                   &
995                                  interval_a_dvrp_prt = 0.0
996#else
997    REAL, DIMENSION(2,10)     ::  slicer_range_limits_dvrp
998
999    REAL, DIMENSION(3,10)     ::  isosurface_color
1000
1001    REAL(4), DIMENSION(2,100) ::  interval_values_dvrp,                       &
1002                                  interval_values_dvrp_prt, interval_h_dvrp,  &
1003                                  interval_h_dvrp_prt, interval_l_dvrp = 0.5, &
1004                                  interval_l_dvrp_prt = 0.5, interval_s_dvrp = 1.0, &
1005                                  interval_s_dvrp_prt = 1.0, interval_a_dvrp = 0.0, &
1006                                  interval_a_dvrp_prt = 0.0
1007
1008    DATA  slicer_range_limits_dvrp / -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, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, &
1011                                     -1.0, 1.0 /
1012
1013    DATA  isosurface_color / 0.9, 0.9, 0.9,  0.8, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.8, &
1014                             0.1, 0.8, 0.1,  0.6, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.6, &
1015                             0.1, 0.6, 0.1,  0.4, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.4, &
1016                             0.1, 0.4, 0.1 /
1017
1018    DATA  interval_h_dvrp / 270.0, 225.0, 225.0, 180.0, 70.0, 25.0, &
1019                            25.0, -25.0, 192 * 0.0 /
1020
1021    DATA  interval_h_dvrp_prt / 270.0, 225.0, 225.0, 180.0, 70.0, 25.0, &
1022                                25.0, -25.0, 192 * 0.0 /
1023#endif
1024
1025    REAL(4), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  xcoor_dvrp, ycoor_dvrp, zcoor_dvrp
1026
1027    TYPE steering
1028       CHARACTER (LEN=24) ::  name
1029       REAL(4)            ::  min, max
1030       INTEGER            ::  imin, imax
1031    END TYPE steering
1032
1033    TYPE(steering), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  steering_dvrp
1034
1035    SAVE
1036
1037 END MODULE dvrp_variables
1038
1039
1040
1041
1042 MODULE grid_variables
1043
1044!------------------------------------------------------------------------------!
1045! Description:
1046! ------------
1047! Definition of grid spacings
1048!------------------------------------------------------------------------------!
1049
1050    REAL ::  ddx, ddx2, dx = 1.0, dx2, ddy, ddy2, dy = 1.0, dy2
1051
1052    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  ddx2_mg, ddy2_mg
1053
1054    REAL, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  fwxm, fwxp, fwym, fwyp, fxm, fxp,   &
1055                                          fym, fyp, wall_e_x, wall_e_y,       &
1056                                          wall_u, wall_v, wall_w_x, wall_w_y, &
1057                                          zu_s_inner, zw_w_inner
1058
1059    SAVE
1060
1061 END MODULE grid_variables
1062
1063
1064
1065
1066 MODULE indices
1067
1068!------------------------------------------------------------------------------!
1069! Description:
1070! ------------
1071! Definition of array bounds and number of gridpoints
1072!------------------------------------------------------------------------------!
1073
1074    INTEGER ::  i_left, i_right, j_north, j_south, nbgp = 3, ngp_sums, nnx,    &
1075                nx = 0, nx_a, nx_o, nxl, nxlg, nxlu, nxr, nxrg, nx_on_file,    &
1076                nny, ny = 0, ny_a, ny_o, nyn, nyng, nys, nysg, nysv,           &
1077                ny_on_file, nnz, nz = 0, nzb, nzb_diff, nzb_max, nzt, nzt_diff
1078
1079
1080    INTEGER( KIND = SELECTED_INT_KIND(18) ), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::      &
1081                ngp_3d, ngp_3d_inner   ! need to have 64 bit for grids > 2E9
1082
1083    INTEGER, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::                                      &
1084                ngp_2dh, nxl_mg, nxr_mg, nyn_mg, nys_mg, nzt_mg
1085
1086
1087    INTEGER, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE :: ngp_2dh_outer, ngp_2dh_s_inner,    &
1088                mg_loc_ind, nzb_diff_s_inner, nzb_diff_s_outer, nzb_diff_u,    &
1089                nzb_diff_v, nzb_inner, nzb_outer, nzb_s_inner, nzb_s_outer,    &
1090                nzb_u_inner, nzb_u_outer, nzb_v_inner, nzb_v_outer,            &
1091                nzb_w_inner, nzb_w_outer, nzb_2d
1092
1093    INTEGER, DIMENSION(:,:,:), POINTER ::  flags
1094
1095    INTEGER( KIND = SELECTED_INT_KIND(11) ), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  &
1096                wall_flags_0  ! need to have 34 Bit
1097
1098    INTEGER, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE,  TARGET ::                         &
1099                wall_flags_1, wall_flags_2, wall_flags_3, wall_flags_4,        &
1100                wall_flags_5, wall_flags_6, wall_flags_7, wall_flags_8,        &
1101                wall_flags_9, wall_flags_10
1102
1103
1104    SAVE
1105
1106 END MODULE indices
1107
1108
1109
1110
1111 MODULE interfaces
1112
1113!------------------------------------------------------------------------------!
1114! Description:
1115! ------------
1116! Interfaces for special subroutines which use optional parameters
1117!------------------------------------------------------------------------------!
1118
1119    INTERFACE
1120
1121       SUBROUTINE cpu_log( log_event, place, modus, barrierwait )
1122
1123          USE cpulog
1124
1125          CHARACTER (LEN=*)           ::  modus, place
1126          CHARACTER (LEN=*), OPTIONAL ::  barrierwait
1127          TYPE(logpoint)              ::  log_event
1128
1129       END SUBROUTINE cpu_log
1130
1131    END INTERFACE
1132
1133
1134
1135    INTERFACE
1136
1137       SUBROUTINE global_min_max ( i1, i2, j1, j2, k1, k2, feld, mode, offset, &
1138                                   wert, wert_ijk, wert1, wert1_ijk )
1139          CHARACTER (LEN=*), INTENT(IN) ::  mode
1140          INTEGER, INTENT(IN)           ::  i1, i2, j1, j2, k1, k2
1141          INTEGER                       ::  wert_ijk(3)
1142          INTEGER, OPTIONAL             ::  wert1_ijk(3)
1143          REAL                          ::  offset, wert
1144          REAL, OPTIONAL                ::  wert1
1145          REAL, INTENT(IN)              ::  feld(i1:i2,j1:j2,k1:k2)
1146
1147       END SUBROUTINE global_min_max
1148
1149    END INTERFACE
1150
1151    SAVE
1152
1153 END MODULE interfaces
1154
1155
1156
1157 MODULE pointer_interfaces
1158
1159!------------------------------------------------------------------------------!
1160! Description:
1161! ------------
1162! Interfaces for subroutines with pointer arguments called in
1163! prognostic_equations
1164!------------------------------------------------------------------------------!
1165
1166    INTERFACE
1167
1168       SUBROUTINE advec_s_bc( sk, sk_char )
1169
1170          CHARACTER (LEN=*), INTENT(IN)   ::  sk_char
1171#if defined( __nopointer )
1172          REAL, DIMENSION(:,:,:) ::  sk
1173#else
1174          REAL, DIMENSION(:,:,:), POINTER ::  sk
1175#endif
1176       END SUBROUTINE advec_s_bc
1177
1178    END INTERFACE
1179
1180
1181    SAVE
1182
1183 END MODULE pointer_interfaces
1184
1185
1186
1187
1188 MODULE model_1d
1189
1190!------------------------------------------------------------------------------!
1191! Description:
1192! ------------
1193! Definition of variables for the 1D-model
1194!------------------------------------------------------------------------------!
1195
1196    INTEGER ::  current_timestep_number_1d = 0, damp_level_ind_1d
1197
1198    LOGICAL ::  run_control_header_1d = .FALSE., stop_dt_1d = .FALSE. 
1199
1200    REAL ::     damp_level_1d = -1.0, dt_1d = 60.0, dt_max_1d = 300.0, &
1201                dt_pr_1d = 9999999.9, dt_run_control_1d = 60.0, &
1202                end_time_1d = 864000.0, old_dt_1d = 1.0E-10, &
1203                qs1d, simulated_time_1d = 0.0, time_pr_1d = 0.0, &
1204                time_run_control_1d = 0.0, ts1d, us1d, usws1d, &
1205                vsws1d, z01d, z0h1d
1206
1207
1208    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  e1d, e1d_p, kh1d, km1d, l_black, l1d,  &
1209                                        rif1d, te_e, te_em, te_u, te_um, te_v, &
1210                                        te_vm, u1d, u1d_p, v1d, v1d_p
1211
1212    SAVE
1213
1214 END MODULE model_1d
1215
1216
1217
1218
1219 MODULE netcdf_control
1220
1221!------------------------------------------------------------------------------!
1222! Description:
1223! ------------
1224! Definition of parameters and variables for netcdf control.
1225!------------------------------------------------------------------------------!
1226
1227    USE control_parameters
1228#if defined( __netcdf )
1229    USE netcdf
1230#endif
1231
1232    INTEGER, PARAMETER ::  dopr_norm_num = 7, dopts_num = 29, dots_max = 100
1233
1234    INTEGER ::  dots_num = 23
1235
1236    CHARACTER (LEN=6), DIMENSION(dopr_norm_num) ::  dopr_norm_names =   &
1237         (/ 'wpt0  ', 'ws2   ', 'tsw2  ', 'ws3   ', 'ws2tsw', 'wstsw2', &
1238            'z_i   ' /)
1239
1240    CHARACTER (LEN=6), DIMENSION(dopr_norm_num) ::  dopr_norm_longnames = &
1241         (/ 'wpt0  ', 'w*2   ', 't*w2  ', 'w*3   ', 'w*2t*w', 'w*t*w2',   &
1242            'z_i   ' /)
1243
1244    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(dopts_num) :: dopts_label = &
1245          (/ 'tnpt   ', 'x_     ', 'y_     ', 'z_     ', 'z_abs  ', 'u      ', &
1246             'v      ', 'w      ', 'u"     ', 'v"     ', 'w"     ', 'npt_up ', &
1247             'w_up   ', 'w_down ', 'radius ', 'r_min  ', 'r_max  ', 'npt_max', &
1248             'npt_min', 'x*2    ', 'y*2    ', 'z*2    ', 'u*2    ', 'v*2    ', &
1249             'w*2    ', 'u"2    ', 'v"2    ', 'w"2    ', 'npt*2  ' /)
1250
1251    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(dopts_num) :: dopts_unit = &
1252          (/ 'number ', 'm      ', 'm      ', 'm      ', 'm      ', 'm/s    ', &
1253             'm/s    ', 'm/s    ', 'm/s    ', 'm/s    ', 'm/s    ', 'number ', &
1254             'm/s    ', 'm/s    ', 'm      ', 'm      ', 'm      ', 'number ', &
1255             'number ', 'm2     ', 'm2     ', 'm2     ', 'm2/s2  ', 'm2/s2  ', &
1256             'm2/s2  ', 'm2/s2  ', 'm2/s2  ', 'm2/s2  ', 'number2' /)
1257
1258    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(dots_max) :: dots_label = &
1259          (/ 'E      ', 'E*     ', 'dt     ', 'u*     ', 'th*    ', 'umax   ', &
1260             'vmax   ', 'wmax   ', 'div_new', 'div_old', 'z_i_wpt', 'z_i_pt ', &
1261             'w*     ', 'w"pt"0 ', 'w"pt"  ', 'wpt    ', 'pt(0)  ', 'pt(zp) ', &
1262             'w"u"0  ', 'w"v"0  ', 'w"q"0  ', 'mo_L   ', 'q*     ',            &
1263             ( 'unknown', i9 = 1, dots_max-23 ) /)
1264
1265    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(dots_max) :: dots_unit = &
1266          (/ 'm2/s2  ', 'm2/s2  ', 's      ', 'm/s    ', 'K      ', 'm/s    ', &
1267             'm/s    ', 'm/s    ', 's-1    ', 's-1    ', 'm      ', 'm      ', &
1268             'm/s    ', 'K m/s  ', 'K m/s  ', 'K m/s  ', 'K      ', 'K      ', &
1269             'm2/s2  ', 'm2/s2  ', 'kg m/s ', 'm      ', 'kg/kg  ',            &
1270             ( 'unknown', i9 = 1, dots_max-23 ) /)
1271
1272    CHARACTER (LEN=9), DIMENSION(300) ::  dopr_unit = 'unknown'
1273
1274    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(0:1,100) ::  do2d_unit, do3d_unit
1275
1276    CHARACTER (LEN=16), DIMENSION(25) ::  prt_var_names = &
1277          (/ 'pt_age          ', 'pt_dvrp_size    ', 'pt_origin_x     ', &
1278             'pt_origin_y     ', 'pt_origin_z     ', 'pt_radius       ', &
1279             'pt_speed_x      ', 'pt_speed_y      ', 'pt_speed_z      ', &
1280             'pt_weight_factor', 'pt_x            ', 'pt_y            ', &
1281             'pt_z            ', 'pt_color        ', 'pt_group        ', &
1282             'pt_tailpoints   ', 'pt_tail_id      ', 'pt_density_ratio', &
1283             'pt_exp_arg      ', 'pt_exp_term     ', 'not_used        ', &
1284             'not_used        ', 'not_used        ', 'not_used        ', &
1285             'not_used        ' /)
1286
1287    CHARACTER (LEN=16), DIMENSION(25) ::  prt_var_units = &
1288          (/ 'seconds         ', 'meters          ', 'meters          ', &
1289             'meters          ', 'meters          ', 'meters          ', &
1290             'm/s             ', 'm/s             ', 'm/s             ', &
1291             'factor          ', 'meters          ', 'meters          ', &
1292             'meters          ', 'none            ', 'none            ', &
1293             'none            ', 'none            ', 'ratio           ', &
1294             'none            ', 'none            ', 'not_used        ', &
1295             'not_used        ', 'not_used        ', 'not_used        ', &
1296             'not_used        ' /)
1297
1298    INTEGER ::  id_dim_prtnum, id_dim_time_pr, id_dim_time_prt, &
1299                id_dim_time_pts, id_dim_time_sp, id_dim_time_ts, id_dim_x_sp, &
1300                id_dim_y_sp, id_dim_zu_sp, id_dim_zw_sp, id_set_pr, &
1301                id_set_prt, id_set_pts, id_set_sp, id_set_ts, id_var_prtnum, &
1302                id_var_rnop_prt, id_var_time_pr, id_var_time_prt, &
1303                id_var_time_pts, id_var_time_sp, id_var_time_ts, id_var_x_sp, &
1304                id_var_y_sp, id_var_zu_sp, id_var_zw_sp, nc_stat
1305
1306    INTEGER, DIMENSION(0:1) ::  id_dim_time_xy, id_dim_time_xz, &
1307                id_dim_time_yz, id_dim_time_3d, id_dim_x_xy, id_dim_xu_xy, &
1308                id_dim_x_xz, id_dim_xu_xz, id_dim_x_yz, id_dim_xu_yz, &
1309                id_dim_x_3d, id_dim_xu_3d, id_dim_y_xy, id_dim_yv_xy, &
1310                id_dim_y_xz, id_dim_yv_xz, id_dim_y_yz, id_dim_yv_yz, &
1311                id_dim_y_3d, id_dim_yv_3d, id_dim_zu_xy, id_dim_zu1_xy, &
1312                id_dim_zu_xz, id_dim_zu_yz, id_dim_zu_3d, id_dim_zw_xy, &
1313                id_dim_zw_xz, id_dim_zw_yz, id_dim_zw_3d, id_set_xy, &
1314                id_set_xz, id_set_yz, id_set_3d, id_var_ind_x_yz, &
1315                id_var_ind_y_xz, id_var_ind_z_xy, id_var_time_xy, &
1316                id_var_time_xz, id_var_time_yz, id_var_time_3d, id_var_x_xy, &
1317                id_var_xu_xy, id_var_x_xz, id_var_xu_xz, id_var_x_yz, &
1318                id_var_xu_yz, id_var_x_3d, id_var_xu_3d, id_var_y_xy, &
1319                id_var_yv_xy, id_var_y_xz, id_var_yv_xz, id_var_y_yz, &
1320                id_var_yv_yz, id_var_y_3d, id_var_yv_3d, id_var_zusi_xy, &
1321                id_var_zusi_3d, id_var_zu_xy, id_var_zu1_xy, id_var_zu_xz, &
1322                id_var_zu_yz, id_var_zu_3d, id_var_zwwi_xy, id_var_zwwi_3d, &
1323                id_var_zw_xy, id_var_zw_xz, id_var_zw_yz, id_var_zw_3d
1324
1325    INTEGER, DIMENSION(10)  ::  id_var_dospx, id_var_dospy
1326    INTEGER, DIMENSION(20)  ::  id_var_prt
1327    INTEGER, DIMENSION(11)  ::  nc_precision
1328    INTEGER, DIMENSION(dopr_norm_num) ::  id_var_norm_dopr
1329
1330    INTEGER, DIMENSION(dopts_num,0:10) ::  id_var_dopts
1331    INTEGER, DIMENSION(0:1,100)        ::  id_var_do2d, id_var_do3d
1332    INTEGER, DIMENSION(100,0:9)        ::  id_dim_z_pr, id_var_dopr, &
1333                                           id_var_z_pr
1334    INTEGER, DIMENSION(dots_max,0:9)   ::  id_var_dots
1335
1336!
1337!-- masked output
1338    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(max_masks,0:1,100) ::  domask_unit
1339
1340    LOGICAL ::  output_for_t0 = .FALSE.
1341
1342    INTEGER, DIMENSION(1:max_masks,0:1) ::  id_dim_time_mask, id_dim_x_mask, &
1343                id_dim_xu_mask, id_dim_y_mask, id_dim_yv_mask, id_dim_zu_mask, &
1344                id_dim_zw_mask, &
1345                id_set_mask, &
1346                id_var_time_mask, id_var_x_mask, id_var_xu_mask, &
1347                id_var_y_mask, id_var_yv_mask, id_var_zu_mask, id_var_zw_mask, &
1348                id_var_zusi_mask, id_var_zwwi_mask
1349
1350    INTEGER, DIMENSION(1:max_masks,0:1,100)         ::  id_var_domask
1351
1352    SAVE
1353
1354 END MODULE netcdf_control
1355
1356
1357
1358 MODULE particle_attributes
1359
1360!------------------------------------------------------------------------------!
1361! Description:
1362! ------------
1363! Definition of variables used to compute particle transport
1364!------------------------------------------------------------------------------!
1365
1366    USE precision_kind
1367
1368    CHARACTER (LEN=15)  ::  bc_par_lr = 'cyclic',  bc_par_ns = 'cyclic', &
1369                            bc_par_b  = 'reflect', bc_par_t  = 'absorb', &
1370                            collision_kernel = 'none'
1371
1372#if defined( __parallel )
1373    INTEGER ::  mpi_particle_type
1374#endif
1375    INTEGER ::  deleted_particles = 0, deleted_tails = 0,                      &
1376                dissipation_classes = 10, ibc_par_lr,                          &
1377                ibc_par_ns, ibc_par_b, ibc_par_t, iran_part = -1234567,        &
1378                maximum_number_of_particles = 1000,                            &
1379                maximum_number_of_tailpoints = 100,                            &
1380                maximum_number_of_tails = 0,                                   &
1381                number_of_initial_particles = 0, number_of_particles = 0,      &
1382                number_of_particle_groups = 1, number_of_tails = 0,            &
1383                number_of_initial_tails = 0, offset_ocean_nzt = 0,             &
1384                offset_ocean_nzt_m1 = 0, particles_per_point = 1,              &
1385                particle_file_count = 0, radius_classes = 20,                  &
1386                skip_particles_for_tail = 100, sort_count = 0,                 &
1387                total_number_of_particles, total_number_of_tails = 0,          &
1388                trlp_count_sum, trlp_count_recv_sum, trrp_count_sum,           &
1389                trrp_count_recv_sum, trsp_count_sum, trsp_count_recv_sum,      &
1390                trnp_count_sum, trnp_count_recv_sum
1391
1392    INTEGER, PARAMETER ::  max_number_of_particle_groups = 10
1393
1394    INTEGER, DIMENSION(:), ALLOCATABLE     ::  new_tail_id
1395    INTEGER, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  prt_count, prt_start_index
1396
1397    LOGICAL ::  hall_kernel = .FALSE., palm_kernel = .FALSE.,                  &
1398                particle_advection = .FALSE., random_start_position = .FALSE., &
1399                read_particles_from_restartfile = .TRUE.,                      &
1400                uniform_particles = .TRUE., use_kernel_tables = .FALSE.,       &
1401                use_particle_tails = .FALSE., use_sgs_for_particles = .FALSE., &
1402                wang_kernel = .FALSE., write_particle_statistics = .FALSE.
1403
1404    LOGICAL, DIMENSION(max_number_of_particle_groups) ::                       &
1405                vertical_particle_advection = .TRUE.
1406
1407    LOGICAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  particle_mask, tail_mask
1408
1409    REAL    ::  c_0 = 3.0, dt_min_part = 0.0002, dt_prel = 9999999.9,          &
1410                dt_sort_particles = 0.0, dt_write_particle_data = 9999999.9,   &
1411                dvrp_psize = 9999999.9, end_time_prel = 9999999.9,             &
1412                initial_weighting_factor = 1.0,                                &
1413                maximum_tailpoint_age = 100000.0,                              &
1414                minimum_tailpoint_distance = 0.0,                              &
1415                particle_advection_start = 0.0, sgs_wfu_part = 0.3333333,      &
1416                sgs_wfv_part = 0.3333333, sgs_wfw_part = 0.3333333,            &
1417                time_prel = 0.0, time_sort_particles = 0.0,                    &
1418                time_write_particle_data = 0.0
1419
1420    REAL, DIMENSION(max_number_of_particle_groups) ::  &
1421                density_ratio = 9999999.9, pdx = 9999999.9, pdy = 9999999.9, &
1422                pdz = 9999999.9, psb = 9999999.9, psl = 9999999.9,           &
1423                psn = 9999999.9, psr = 9999999.9, pss = 9999999.9,           &
1424                pst = 9999999.9, radius = 9999999.9
1425
1426    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  particle_tail_coordinates
1427
1428
1429    TYPE particle_type
1430       SEQUENCE
1431       REAL    ::  age, age_m, dt_sum, dvrp_psize, e_m, origin_x, origin_y, &
1432                   origin_z, radius, rvar1, rvar2, rvar3, speed_x, speed_y, &
1433                   speed_z, weight_factor, x, y, z
1434       INTEGER ::  class, group, tailpoints, tail_id
1435    END TYPE particle_type
1436
1437    TYPE(particle_type), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  initial_particles
1438    TYPE(particle_type), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET ::  part_1, part_2
1439    TYPE(particle_type), DIMENSION(:), POINTER  ::  particles
1440
1441    TYPE particle_groups_type
1442       SEQUENCE
1443       REAL    ::  density_ratio, radius, exp_arg, exp_term
1444    END TYPE particle_groups_type
1445
1446    TYPE(particle_groups_type), DIMENSION(max_number_of_particle_groups) ::&
1447                   particle_groups
1448
1449    SAVE
1450
1451 END MODULE particle_attributes
1452
1453
1454
1455
1456
1457 MODULE pegrid
1458
1459!------------------------------------------------------------------------------!
1460! Description:
1461! ------------
1462! Definition of variables which define processor topology and the exchange of
1463! ghost point layers. This modules must be placed in all routines which contain
1464! MPI-calls.
1465!------------------------------------------------------------------------------!
1466
1467#if defined( __parallel ) && ! defined ( __check )
1468#if defined( __lc )
1469    USE MPI
1470#else
1471    INCLUDE "mpif.h"
1472#endif
1473#endif
1474    CHARACTER(LEN=2) ::  send_receive = 'al'
1475    CHARACTER(LEN=5) ::  myid_char = ''
1476    INTEGER          ::  acc_rank, id_inflow = 0, id_recycling = 0,      &
1477                         myid = 0, num_acc_per_node = 0, req_count = 0,  &
1478                         target_id, npex = -1, npey = -1, numprocs = 1,  &
1479                         numprocs_previous_run = -1,                     &
1480                         tasks_per_node = -9999, threads_per_task = 1
1481
1482    INTEGER          ::  pdims(2) = 1, req(100)
1483
1484    INTEGER, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  hor_index_bounds, &
1485                                             hor_index_bounds_previous_run
1486
1487    LOGICAL ::  background_communication =.FALSE., collective_wait = .FALSE., &
1488                sendrecv_in_background = .FALSE.
1489
1490#if defined( __parallel )
1491#if defined( __mpi2 )
1492    CHARACTER (LEN=MPI_MAX_PORT_NAME) ::  port_name
1493#endif
1494
1495    INTEGER ::  comm1dx, comm1dy, comm2d, comm_inter, comm_palm, ierr, myidx,  &
1496                myidy, ndim = 2, ngp_a, ngp_o, ngp_xy, ngp_y, pleft, pnorth,   &
1497                pright, psouth, sendrecvcount_xy, sendrecvcount_yz,            &
1498                sendrecvcount_zx, sendrecvcount_zyd, sendrecvcount_yxd,        &
1499                type_x, type_x_int, type_xy, type_y, type_y_int
1500
1501    INTEGER ::  ibuf(12), pcoord(2)
1502
1503#if ! defined ( __check )
1504    INTEGER ::  status(MPI_STATUS_SIZE)
1505    INTEGER, DIMENSION(MPI_STATUS_SIZE,100) ::  wait_stat
1506#endif
1507
1508
1509    INTEGER, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  ngp_yz, type_xz, type_yz
1510
1511    LOGICAL ::  left_border_pe  = .FALSE., north_border_pe = .FALSE., &
1512                reorder = .TRUE., right_border_pe = .FALSE.,          &
1513                south_border_pe = .FALSE.
1514
1515    LOGICAL, DIMENSION(2) ::  cyclic = (/ .TRUE. , .TRUE. /), &
1516                              remain_dims
1517#endif
1518
1519    SAVE
1520
1521 END MODULE pegrid
1522
1523
1524
1525
1526 MODULE profil_parameter
1527
1528!------------------------------------------------------------------------------!
1529! Description:
1530! ------------
1531! Definition of variables which control PROFIL-output
1532!------------------------------------------------------------------------------!
1533
1534    INTEGER, PARAMETER ::  crmax = 100
1535
1536    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(20) ::  cross_ts_profiles = &
1537                           (/ ' E E*               ', ' dt                 ', &
1538                              ' u* w*              ', ' th*                ', &
1539                              ' umax vmax wmax     ', ' div_old div_new    ', &
1540                              ' z_i_wpt z_i_pt     ', ' w"pt"0 w"pt" wpt   ', &
1541                              ' pt(0) pt(zp)       ', ' splux spluy spluz  ', &
1542                              ' L                  ',                         &
1543                            ( '                    ', i9 = 1, 9 ) /)
1544
1545    CHARACTER (LEN=100), DIMENSION(crmax) ::  cross_profiles = &
1546                           (/ ' u v                           ', &
1547                              ' pt                            ', &
1548                              ' w"pt" w*pt* w*pt*BC wpt wptBC ', &
1549                              ' w"u" w*u* wu w"v" w*v* wv     ', &
1550                              ' km kh                         ', &
1551                              ' l                             ', &
1552                         ( '                               ', i9 = 1, 94 ) /)
1553
1554    INTEGER ::  profile_columns = 2, profile_rows = 3, profile_number = 0
1555
1556    INTEGER ::  cross_ts_numbers(crmax,crmax) = 0, &
1557                cross_ts_number_count(crmax) = 0, &
1558                dopr_index(300) = 0, dopr_initial_index(300) = 0, &
1559                dots_crossindex(100) = 0, dots_index(100) = 0
1560               
1561
1562    REAL ::  cross_ts_uymax(20) = &
1563                             (/ 999.999, 999.999, 999.999, 999.999, 999.999,   &
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             cross_ts_uymax_computed(20) = 999.999, &
1568             cross_ts_uymin(20) = &
1569                             (/ 999.999, 999.999, 999.999,  -5.000, 999.999,   &
1570                                999.999,   0.000, 999.999, 999.999, 999.999,   &
1571                                999.999, 999.999, 999.999, 999.999, 999.999,   &
1572                                999.999, 999.999, 999.999, 999.999, 999.999 /),&
1573             cross_ts_uymin_computed(20) = 999.999
1574
1575    SAVE
1576
1577 END MODULE profil_parameter
1578
1579
1580
1581
1582 MODULE spectrum
1583
1584!------------------------------------------------------------------------------!
1585! Description:
1586! ------------
1587! Definition of quantities used for computing spectra
1588!------------------------------------------------------------------------------!
1589
1590    CHARACTER (LEN=6),  DIMENSION(1:5) ::  header_char = (/ 'PS(u) ', 'PS(v) ',&
1591                                           'PS(w) ', 'PS(pt)', 'PS(q) ' /)
1592    CHARACTER (LEN=2),  DIMENSION(10)  ::  spectra_direction = 'x'
1593    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(10)  ::  data_output_sp  = ' '
1594    CHARACTER (LEN=25), DIMENSION(1:5) ::  utext_char =                    &
1595                                           (/ '-power spectrum of u     ', &
1596                                              '-power spectrum of v     ', &
1597                                              '-power spectrum of w     ', &
1598                                              '-power spectrum of ^1185 ', &
1599                                              '-power spectrum of q     ' /)
1600    CHARACTER (LEN=39), DIMENSION(1:5) ::  ytext_char =                        &
1601                                 (/ 'k ^2236 ^2566^2569<u(k) in m>2s>->2    ', &
1602                                    'k ^2236 ^2566^2569<v(k) in m>2s>->2    ', &
1603                                    'k ^2236 ^2566^2569<w(k) in m>2s>->2    ', &
1604                                    'k ^2236 ^2566^2569<^1185(k) in m>2s>->2', &
1605                                    'k ^2236 ^2566^2569<q(k) in m>2s>->2    ' /)
1606
1607    INTEGER ::  klist_x = 0, klist_y = 0, n_sp_x = 0, n_sp_y = 0
1608
1609    INTEGER ::  comp_spectra_level(100) = 999999,                   &
1610                lstyles(100) = (/ 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                                  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                plot_spectra_level(100) = 999999
1621
1622    REAL    ::  time_to_start_sp = 0.0
1623
1624    SAVE
1625
1626 END MODULE spectrum
1627
1628
1629
1630
1631 MODULE statistics
1632
1633!------------------------------------------------------------------------------!
1634! Description:
1635! ------------
1636! Definition of statistical quantities, e.g. global sums
1637!------------------------------------------------------------------------------!
1638
1639    CHARACTER (LEN=40) ::  region(0:9)
1640    INTEGER ::  pr_palm = 80, statistic_regions = 0
1641    INTEGER ::  u_max_ijk(3), v_max_ijk(3), w_max_ijk(3)
1642    LOGICAL ::  flow_statistics_called = .FALSE.
1643    REAL ::     u_max, v_max, w_max
1644    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE       ::  sums_divnew_l, sums_divold_l,   &
1645                                              weight_substep, weight_pres
1646    REAL, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE     ::  sums, sums_wsts_bc_l, ts_value, &
1647                                              sums_wsus_ws_l, sums_wsvs_ws_l, &
1648                                              sums_us2_ws_l, sums_vs2_ws_l,   &
1649                                              sums_ws2_ws_l,                  &
1650                                              sums_wsnrs_ws_l,                &
1651                                              sums_wspts_ws_l,                &
1652                                              sums_wssas_ws_l,                &
1653                                              sums_wsqs_ws_l,                 &
1654                                              sums_wsqrs_ws_l
1655                                             
1656    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE   ::  hom_sum, rmask, spectrum_x, &
1657                                              spectrum_y, sums_l, sums_l_l, &
1658                                              sums_up_fraction_l
1659    REAL, DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  hom
1660
1661    SAVE
1662
1663 END MODULE statistics
1664
1665
1666
1667
1668 MODULE transpose_indices
1669
1670!------------------------------------------------------------------------------!
1671! Description:
1672! ------------
1673! Definition of indices for transposed arrays
1674!------------------------------------------------------------------------------!
1675
1676    INTEGER ::  nxl_y, nxl_yd, nxl_z, nxr_y, nxr_yd, nxr_z, nyn_x, nyn_z,      &
1677                nys_x, nys_z, nzb_x, nzb_y, nzb_yd, nzt_x, nzt_y, nzt_yd
1678               
1679
1680    SAVE
1681
1682 END MODULE transpose_indices
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.