source: palm/trunk/SOURCE/modules.f90 @ 1132

Last change on this file since 1132 was 1132, checked in by raasch, 9 years ago

r1028 documented

  • 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!
23!
24! Former revisions:
25! -----------------
26! $Id: modules.f90 1132 2013-04-12 14:35:30Z raasch $
27!
28! 1128 2013-04-12 06:19:32Z raasch
29! +background_communication, i_left, i_right, j_north, j_south, req, req_count,
30! send_receive, sendrecv_in_background, wait_stat
31!
32! 1115 2013-03-26 18:16:16Z hoffmann
33! unused variables removed
34!
35! 1113 2013-03-10 02:48:14Z raasch
36! +on_device
37!
38! 1111 2013-03-08 23:54:10Z raasch
39! +tric, nr_timesteps_this_run
40!
41! 1106 2013-03-04 05:31:38Z raasch
42! array_kind renamed precision_kind, pdims defined in serial code
43! bugfix: default value assigned to coupling_start_time
44!
45! 1095 2013-02-03 02:21:01Z raasch
46! FORTRAN error in r1092 removed
47!
48! 1092 2013-02-02 11:24:22Z raasch
49! character length in some derived type changed for better alignment
50!
51! 1065 2012-11-22 17:42:36Z hoffmann
52! + c_sedimentation, limiter_sedimentation, turbulence, a_1, a_2, a_3, b_1, b_2,
53! + b_3, c_1, c_2, c_3, beta_cc
54!
55! bottom boundary condition of qr, nr changed from Dirichlet to Neumann
56!
57! 1053 2012-11-13 17:11:03Z hoffmann
58! necessary expansions according to the two new prognostic equations (nr, qr)
59! of the two-moment cloud physics scheme:
60! +*_init, flux_l_*, diss_l_*, flux_s_*, diss_s_*, *sws, *swst, tend_*, *, *_p
61! +t*_m, *_1, *_2, *_3, *_av, bc_*_b, bc_*_t, ibc_*_b, ibc_*_t, bc_*_t_val,
62! +*_vertical_gradient, *_surface_initial_change, *_vertical_gradient_level,
63! +*_vertical_gradient_level_ind, *_surface, constant_waterflux_*, 
64! +cloud_scheme, icloud_scheme, surface_waterflux_*, sums_ws*s_ws_l, wall_*flux
65!
66! constants for the two-moment scheme:
67! +a_vent, a_term, b_vent, b_term, c_evap, c_term, cof, eps_sb, k_cc, k_cr, k_rr,
68! +k_br, kappa_rr, kin_vis_air, mu_constant_value, nc, pirho_l, dpirho_l, rho_1,
69! +schmidt, schmidt_p_1d3, stp, x0, xmin, xmax, dt_precipitation, w_precipitation
70!
71! steering parameters for the two_moment scheme:
72! +mu_constant, ventilation_effect
73!
74! 1036 2012-10-22 13:43:42Z raasch
75! code put under GPL (PALM 3.9)
76!
77! 1031 2012-10-19 14:35:30Z raasch
78! +output_format_netcdf
79!
80! 1015 2012-09-27 09:23:24Z raasch
81! +acc_rank, num_acc_per_node,
82! -adjust_mixing_length
83!
84! 1010 2012-09-20 07:59:54Z raasch
85! pointer free version can be generated with cpp switch __nopointer
86!
87! 1003 2012-09-14 14:35:53Z raasch
88! -grid_matching, nxa, nya, etc., nnx_pe, nny_pe, spl_*
89!
90! 1001 2012-09-13 14:08:46Z raasch
91! -asselin_filter_factor, cut_spline_overshoot, dt_changed, last_dt_change,
92! last_dt_change_1d, long_filter_factor, overshoot_limit_*, ups_limit_*
93! several pointer/target arrays converted to normal ones
94!
95! 996 2012-09-07 10:41:47Z raasch
96! -use_prior_plot1d_parameters
97!
98! 978 2012-08-09 08:28:32Z fricke
99! +c_u_m, c_u_m_l, c_v_m, c_v_m_l, c_w_m, c_w_m_l,
100! +bc_lr_dirneu, bc_lr_neudir, bc_ns_dirneu, bc_ns_neudir
101! -km_damp_x, km_damp_y, km_damp_max, outflow_damping_width
102! +z0h, z0h_av, z0h_factor, z0h1d
103! +ptdf_x, ptdf_y, pt_damping_width, pt_damping_factor
104!
105! 964 2012-07-26 09:14:24Z raasch
106! -cross_linecolors, cross_linestyles, cross_normalized_x, cross_normx_factor,
107! cross_normalized_y, cross_normy_factor, cross_pnc_local,
108! cross_profile_numbers, cross_profile_number_counter, cross_uxmax,
109! cross_uxmax_computed, cross_uxmax_normalized,
110! cross_uxmax_normalized_computed, cross_uxmin, cross_uxmin_computed,
111! cross_uxmin_normalized, cross_uxmin_normalized_computed, cross_uymax,
112! cross_uymin, cross_xtext, dopr_crossindex, dopr_label, linecolors, linestyles,
113! nz_do1d, profil_output, z_max_do1d, z_max_do1d_normalized
114!
115! 951 2012-07-19 14:22:52Z hoffmann
116! changing profile_columns and profile_rows
117!
118! 940 2012-07-09 14:31:00Z raasch
119! +neutral
120!
121! 927 2012-06-06 19:15:04Z raasch
122! +masking_method
123!
124! 880 2012-04-13 06:28:59Z raasch
125! gathered_size, subdomain_size moved to control_parameters
126!
127! 866 2012-03-28 06:44:41Z raasch
128! interface for global_min_max changed
129!
130! 861 2012-03-26 14:18:34Z suehring
131! +wall_flags_0
132! -boundary_flags
133! +nzb_max
134! +adv_sca_1, +adv_mom_1
135!
136! 849 2012-03-15 10:35:09Z raasch
137! +deleted_particles, deleted_tails, tr.._count_sum, tr.._count_recv_sum in
138! particle_attributes,
139! +de_dx, de_dy, de_dz in arrays_3d,
140! first_call_advec_particles renamed first_call_lpm
141!
142! 828 2012-02-21 12:00:36Z raasch
143! +dissipation_classes, radius_classes, use_kernel_tables,
144! particle feature color renamed class
145!
146! 825 2012-02-19 03:03:44Z raasch
147! +bfactor, curvature_solution_effects, eps_ros, molecular_weight_of_water,
148! vanthoff, -b_cond in cloud_parameters,
149! dopts_num increased to 29, particle attributes speed_x|y|z_sgs renamed
150! rvar1|2|3
151! wang_collision_kernel and turbulence_effects_on_collision replaced by
152! collision_kernel, hall_kernel, palm_kernel, wang_kernel
153!
154! 809 2012-01-30 13:32:58Z marongas
155! Bugfix: replaced .AND. and .NOT. with && and ! in the preprocessor directives
156!
157! 807 2012-01-25 11:53:51Z maronga
158! New cpp directive "__check" implemented which is used by check_namelist_files.
159! New parameter check_restart has been defined which is needed by
160! check_namelist_files only.
161!
162! 805 2012-01-17 15:53:28Z franke
163! Bugfix collective_wait must be out of parallel branch for runs in serial mode
164!
165! 801 2012-01-10 17:30:36Z suehring
166! Dimesion of sums_wsus_ws_l, ! sums_wsvs_ws_l, sums_us2_ws_l, sums_vs2_ws_l,
167! sums_ws2_ws_l, sums_wspts_ws_l, sums_wsqs_ws_l, sums_wssas_ws_l increased.
168! for thread-safe summation in advec_ws.
169!
170! 792 2011-12-01 01:23:23Z raasch
171! particle arrays (particles, parrticles_temp) implemented as pointers,
172! +particles_1, particles_2, sort_count
173!
174! 790 2011-11-29 03:11:20Z raasch
175! +turbulence_effects_on_collision, wang_collision_kernel
176!
177! 785 2011-11-28 09:47:19Z raasch
178! +scalar_rayleigh_damping, rdf_sc
179!
180! 778 2011-11-07 14:18:25Z fricke
181! +gathered_size, subdomain_size
182!
183! 771 2011-10-27 10:56:21Z heinze
184! +lpt_av
185!
186! 767 2011-10-14 06:39:12Z raasch
187! +u_profile, v_profile, uv_heights, use_prescribed_profile_data
188!
189! 759 2011-09-15 13:58:31Z raasch
190! +io_blocks, io_group, maximum_parallel_io_streams,
191! synchronous_exchange moved to control_parameters
192!
193! 743 2011-08-18 16:10:16Z suehring
194! Dimension of sums_wsus_ws_l, sums_wsvs_ws_l, sums_us2_ws_l, sums_vs2_ws_l,
195! sums_ws2_ws_l, sums_wspts_ws_l, sums_wssas_ws_l,sums_wsqs_ws_l needed for
196! statistical evaluation of turbulent fluxes in WS-scheme decreased.
197! 736 2011-08-17 14:13:26Z suehring
198! Dimension of fluxes needed for WS-scheme increased.
199!
200! 722 2011-04-11 06:21:09Z raasch
201! Bugfix: default value for south_border_pe changed to .F.
202!
203! 707 2011-03-29 11:39:40Z raasch
204! +bc_lr_dirrad, bc_lr_raddir, bc_ns_dirrad, bc_ns_raddir, left_border_pe,
205! north_border_pe, right_border_pe, south_border_pe
206! p_sub renamed p_loc
207!
208! 683 2011-02-09 14:25:15Z raasch
209! +synchronous_exchange
210!
211! 673 2011-01-18 16:19:48Z suehring
212! +weight_pres to weight the respective contribution of the Runge-Kutta
213! substeps. +p_sub to buffer the intermediate contributions for Multigrid and
214! SOR.
215!
216! 667 2010-12-23 12:06:00Z suehring/gryschka
217! Removed u_nzb_p1_for_vfc and v_nzb_p1_for_vfc
218! For coupling with different resolution in ocean and atmophere:
219! +nx_a, +nx_o, ny_a, +ny_o, ngp_a, ngp_o, +total_2d_o, +total_2d_a,
220! +coupling_topology
221! Buffer arrays for the left sided advective fluxes added in arrays_3d.
222! +flux_s_u, +flux_s_v, +flux_s_w, +diss_s_u, +diss_s_v, +diss_s_w,
223! +flux_s_pt, +diss_s_pt, +flux_s_e, +diss_s_e, +flux_s_q, +diss_s_q,
224! +flux_s_sa, +diss_s_sa
225! 3d arrays for dissipation control added. (only necessary for vector arch.)
226! +var_x, +var_y, +var_z, +gamma_x, +gamma_y, +gamma_z
227! Default of momentum_advec and scalar_advec changed to 'ws-scheme' .
228! +exchange_mg added in control_parameters to steer the data exchange.
229! Parameters +nbgp, +nxlg, +nxrg, +nysg, +nyng added in indices.
230! flag array +boundary_flags added in indices to steer the degradation of order
231! of the advective fluxes when non-cyclic boundaries are used.
232! MPI-datatypes +type_y, +type_y_int and +type_yz for data_exchange added in
233! pegrid.
234! +sums_wsus_ws_l, +sums_wsvs_ws_l, +sums_us2_ws_l, +sums_vs2_ws_l,
235! +sums_ws2_ws_l, +sums_wspts_ws_l, +sums_wssas_ws_l, +sums_wsqs_ws_l
236! and +weight_substep added in statistics to steer the statistical evaluation
237! of turbulent fluxes in the advection routines.
238! LOGICALS +ws_scheme_sca and +ws_scheme_mom added to get a better performance
239! in prognostic_equations.
240! LOGICAL +dissipation_control control added to steer numerical dissipation
241! in ws-scheme.
242! Changed length of string run_description_header
243!
244! 622 2010-12-10 08:08:13Z raasch
245! +collective_wait in pegrid
246!
247! 600 2010-11-24 16:10:51Z raasch
248! default values of surface_scalarflux and surface_waterflux changed
249! to 9999999.9
250!
251! 580 2010-10-05 13:59:11Z heinze
252! Renaming of ws_vertical_gradient to subs_vertical_gradient,
253! ws_vertical_gradient_level to subs_vertical_gradient_level and
254! ws_vertical_gradient_level_ind to subs_vertical_gradient_level_i
255!
256! 564 2010-09-30 13:18:59Z helmke
257! nc_precision and netcdf_precision dimension changed to 11, all default
258! values of mask_xyz_loop changed to -1.0, dimension of openfile changed to
259! 200+2*max_masks, max_masks changed to 50
260!
261! 553 2010-09-01 14:09:06Z weinreis
262! parameters for masked output are replaced by arrays
263!
264! 531 2010-04-21 06:47:21Z heinze
265! character length of dopr_unit enlarged
266!
267! 519 2010-03-19 05:30:02Z raasch
268! -replace_char, replace_by
269!
270! 493 2010-03-01 08:30:24Z raasch
271! +netcdf_data_format, -netcdf_64bit, -netcdf_64bit_3d, -netcdf_format_mask*,
272! -nc_format_mask, -format_parallel_io
273!
274! 485 2010-02-05 10:57:51Z raasch
275! ngp_3d, ngp_3d_inner changed to 64 bit
276!
277! 449 2010-02-02 11:23:59Z raasch
278! -var_ts: replaced by dots_max,
279! initial data assignments to some dvrp arrays changed due to error messages
280! from gfortran compiler
281! +large_scale_subsidence, ws_vertical_gradient, ws_vertical_gradient_level,
282! ws_vertical_gradient_level_ind, w_subs
283!
284! 388 2009-09-23 09:40:33Z raasch
285! +prho, prho_1
286! +bc_lr_cyc, bc_ns_cyc
287! +output_for_t0
288! translation error of actual -> current revisions fixed
289! +q* in dots_label, dots_unit. increased dots_num respectively
290! typographical error in dots_unit fixed
291! +clip_dvrp_*, cluster_size, color_interval, dvrpsize_interval, dvrp_overlap,
292! dvrp_total_overlap, groundplate_color, local_dvrserver_running, n*_dvrp,
293! interval_*_dvrp_prt, isosurface_color, particle_color, particle_dvrpsize,
294! topography color in dvrp_variables,
295! vertical_particle_advection is a 1d-array,
296! +canyon_height, canyon_width_x, canyon_width_y, canyon_wall_left,
297! canyon_wall_south, conserve_volume_flow_mode, coupling_start_time,
298! dp_external, dp_level_b, dp_level_ind_b, dp_smooth, dp_smooth_factor, dpdxy,
299! run_coupled, time_since_reference_point, u_bulk, v_bulk in control_parameters,
300! default value of grid_matching changed to strict
301! +shf_av, qsws_av
302!
303! 217 2008-12-09 18:00:48Z letzel
304! +topography_grid_convention
305! some dvrp-variables changed to single precision, variables for dvrp-mode
306! pathlines added, +target_id, abort_mode, message_string
307!
308! 197 2008-09-16 15:29:03Z raasch
309! allow 100 spectra levels instead of 10 for consistency with
310! define_netcdf_header, +canopy_heat_flux, cthf, lai,
311! +leaf_surface_concentration, scalar_exchange_coefficient, sec, sls
312! +hor_index_bounds, hor_index_bounds_previous_run, id_inflow, id_recycling,
313! inflow_damping_*, mean_inflow_profiles, numprocs_previous_run, nx_on_file,
314! ny_on_file, offset_ocean_*, recycling_plane, recycling_width, turbulent_inflow
315! -myid_char_14
316!
317! 138 2007-11-28 10:03:58Z letzel
318! +drag_coefficient, pch_index, lad_surface, lad_vertical_gradient,
319! lad_vertical_gradient_level, plant_canopy, lad, lad_s, lad_u, lad_v,
320! lad_w, cdc, lad_vertical_gradient_level_ind, canopy_mode
321! +dt_sort_particles, ngp_2dh_s_inner, time_sort_particles, flags,
322! wall_flags_1..10, wall_humidityflux(0:4), wall_qflux(0:4),
323! wall_salinityflux(0:4), wall_scalarflux(0:4)
324!
325! 108 2007-08-24 15:10:38Z letzel
326! +comm_inter, constant_top_momentumflux, coupling_char, coupling_mode,
327! coupling_mode_remote, c_u, c_v, c_w, dt_coupling, e_init, humidity_remote,
328! ngp_xy, nxlu, nysv, port_name, qswst_remote, terminate_coupled,
329! terminate_coupled_remote, time_coupling, top_momentumflux_u|v, type_xy,
330! uswst*, vswst*
331!
332! 97 2007-06-21 08:23:15Z raasch
333! +atmos_ocean_sign, ocean, r, + salinity variables
334! defaults of .._vertical_gradient_levels changed from -1.0 to -9999999.9
335! hydro_press renamed hyp, use_pt_reference renamed use_reference
336!
337! 89 2007-05-25 12:08:31Z raasch
338! +data_output_pr_user, max_pr_user, size of data_output_pr, dopr_index,
339! dopr_initial_index and dopr_unit enlarged,
340! var_hom and var_sum renamed pr_palm
341!
342! 82 2007-04-16 15:40:52Z raasch
343! +return_addres, return_username
344! Cpp-directive lcmuk renamed lc
345!
346! 75 2007-03-22 09:54:05Z raasch
347! +arrays precipitation_amount, precipitation_rate, precipitation_rate_av,
348! rif_wall, z0_av, +arrays u_m_l, u_m_r, etc. for radiation boundary conditions,
349! +loop_optimization, netcdf_64bit_3d, zu_s_inner, zw_w_inner, id_var_zusi_*,
350! id_var_zwwi_*, ts_value, u_nzb_p1_for_vfc, v_nzb_p1_for_vfc, pt_reference,
351! use_pt_reference, precipitation_amount_interval, revision
352! +age_m in particle_type, moisture renamed humidity,
353! -data_output_ts, dots_n, uvmean_outflow, uxrp, vynp,
354! arrays dots_label and dots_unit now dimensioned with dots_max,
355! setting of palm version moved to main program
356!
357! 37 2007-03-01 08:33:54Z raasch
358! +constant_top_heatflux, top_heatflux, use_top_fluxes, +arrays for top fluxes,
359! +nzt_diff, default of bc_pt_t renamed "initial_gradient"
360! Bugfix: p is not a pointer
361!
362! RCS Log replace by Id keyword, revision history cleaned up
363!
364! Revision 1.95  2007/02/11 13:18:30  raasch
365! version 3.1b (last under RCS control)
366!
367! Revision 1.1  1997/07/24 11:21:26  raasch
368! Initial revision
369!
370!
371! Description:
372! ------------
373! Definition of variables for special advection schemes
374!------------------------------------------------------------------------------!
375
376    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE   ::  aex, bex, dex, eex
377
378    SAVE
379
380 END MODULE advection
381
382
383
384
385 MODULE precision_kind
386
387!------------------------------------------------------------------------------!
388! Description:
389! ------------
390! Definition of type parameters (used for the definition of single or double
391! precision variables)
392!------------------------------------------------------------------------------!
393
394    INTEGER, PARAMETER ::  dpk = SELECTED_REAL_KIND( 12 ), &
395                           spk = SELECTED_REAL_KIND( 6 )
396
397    SAVE
398
399 END MODULE precision_kind
400
401
402
403
404 MODULE arrays_3d
405
406!------------------------------------------------------------------------------!
407! Description:
408! ------------
409! Definition of all arrays defined on the computational grid
410!------------------------------------------------------------------------------!
411
412    USE precision_kind
413
414    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::                                         &
415          c_u_m, c_u_m_l, c_v_m, c_v_m_l, c_w_m, c_w_m_l, ddzu, ddzu_pres,     &
416          dd2zu, dzu, ddzw, dzw, hyp, inflow_damping_factor, lad, l_grid,      &
417          nc_1d, nr_1d, ptdf_x, ptdf_y, pt_1d, pt_init, q_1d, q_init, qc_1d,   &
418          qr_1d, rdf, rdf_sc, sa_init, ug, u_init, u_nzb_p1_for_vfc, vg,       &
419          v_init, v_nzb_p1_for_vfc, w_subs, zu, zw
420
421    REAL, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::                                       &
422          c_u, c_v, c_w, diss_s_e, diss_s_nr, diss_s_pt, diss_s_q,             &
423          diss_s_qr, diss_s_sa, diss_s_u, diss_s_v, diss_s_w, dzu_mg, dzw_mg,  &
424          flux_s_e, flux_s_nr, flux_s_pt, flux_s_q, flux_s_qr, flux_s_sa,      &
425          flux_s_u, flux_s_v, flux_s_w, f1_mg, f2_mg, f3_mg,                   &
426          mean_inflow_profiles, nrs, nrsws, nrswst, pt_slope_ref, qs, qsws,    &
427          qswst, qswst_remote, qrs, qrsws, qrswst, rif, saswsb, saswst, shf,   &
428          total_2d_a, total_2d_o, ts, tswst, us, usws, uswst, vsws, vswst, z0, &
429          z0h
430
431    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::                                     &
432          canopy_heat_flux, cdc, d, de_dx, de_dy, de_dz, diss, diss_l_e,       &
433          diss_l_nr, diss_l_pt, diss_l_q, diss_l_qr, diss_l_sa, diss_l_u,      &
434          diss_l_v, diss_l_w, flux_l_e, flux_l_nr, flux_l_pt, flux_l_q,        &
435          flux_l_qr, flux_l_sa, flux_l_u, flux_l_v, flux_l_w, kh, km, lad_s,   &
436          lad_u, lad_v, lad_w, lai, l_wall, p_loc, sec, sls, tend, tend_pt,    &
437          tend_nr, tend_q, tend_qr, tric, u_m_l, u_m_n, u_m_r, u_m_s, v_m_l,   &
438          v_m_n, v_m_r, v_m_s, w_m_l, w_m_n, w_m_r, w_m_s
439
440#if defined( __nopointer )
441    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE, TARGET ::                             &
442          e, e_p, nr, nr_p, p, prho, pt, pt_p, q, q_p, qc, ql, ql_c, ql_v,     &
443          ql_vp, qr, qr_p, rho, sa, sa_p, te_m, tnr_m, tpt_m, tq_m, tqr_m,     &
444          tsa_m, tu_m, tv_m, tw_m, u, u_p, v, v_p, vpt, w, w_p
445#else
446    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE, TARGET ::                             &
447          e_1, e_2, e_3, p, prho_1, nr_1, nr_2, nr_3, pt_1, pt_2, pt_3, q_1,   &
448          q_2, q_3, qc_1, ql_v, ql_vp, ql_1, ql_2, qr_1, qr_2, qr_3, rho_1,    &
449          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
450
451    REAL, DIMENSION(:,:,:), POINTER ::                                         &
452          e, e_p, nr, nr_p, prho, pt, pt_p, q, q_p, qc, ql, ql_c, qr, qr_p,    &
453          rho, sa, sa_p, te_m, tnr_m, tpt_m, tq_m, tqr_m, tsa_m, tu_m, tv_m,   &
454          tw_m, u, u_p, v, v_p, vpt, w, w_p
455#endif
456
457    REAL, DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  rif_wall
458
459    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE :: var_x, var_y, var_z, gamma_x,       &
460                                           gamma_y, gamma_z
461
462    SAVE
463
464 END MODULE arrays_3d
465
466
467
468
469 MODULE averaging
470
471!------------------------------------------------------------------------------!
472! Description:
473! ------------
474! Definition of variables needed for time-averaging of 2d/3d data
475!------------------------------------------------------------------------------!
476
477    REAL, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  lwp_av, precipitation_rate_av,       &
478                                          qsws_av, shf_av,ts_av, us_av, z0_av, &
479                                          z0h_av
480
481    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE, TARGET :: &
482          e_av, lpt_av, nr_av, p_av, pc_av, pr_av, prr_av, pt_av, q_av, qc_av, &
483          ql_av, ql_c_av, ql_v_av, ql_vp_av, qr_av, qv_av, rho_av, s_av, sa_av,&
484          u_av, v_av, vpt_av, w_av
485 
486 END MODULE averaging
487
488
489
490 MODULE cloud_parameters
491
492!------------------------------------------------------------------------------!
493! Description:
494! ------------
495! Definition of variables and constants for cloud physics
496!------------------------------------------------------------------------------!
497
498    LOGICAL ::  curvature_solution_effects = .FALSE., &
499                limiter_sedimentation = .TRUE., &
500                ventilation_effect = .FALSE.
501               
502
503    REAL ::  a_1 = 8.69E-4,     & ! coef. in turb. parametrization (cm-2 s3)
504             a_2 = -7.38E-5,    & ! coef. in turb. parametrization (cm-2 s3)
505             a_3 = -1.40E-2,    & ! coef. in turb. parametrization
506             a_term = 9.65,     & ! coef. for terminal velocity (m s-1)
507             a_vent = 0.78,     & ! coef. for ventilation effect
508             b_1 = 11.45E-6,    & ! coef. in turb. parametrization (m)
509             b_2 = 9.68E-6,     & ! coef. in turb. parametrization (m)
510             b_3 = 0.62,        & ! coef. in turb. parametrization
511             b_term = 9.8,      & ! coef. for terminal velocity (m s-1)
512             b_vent = 0.308,    & ! coef. for ventilation effect
513             beta_cc = 3.09E-4, & ! coef. in turb. parametrization (cm-2 s3)
514             bfactor,           &
515             c_1 = 4.82E-6,     & ! coef. in turb. parametrization (m)
516             c_2 = 4.8E-6,      & ! coef. in turb. parametrization (m)
517             c_3 = 0.76,        & ! coef. in turb. parametrization
518             c_const = 0.93,    & ! const. in Taylor-microscale Reynolds number
519             c_evap = 0.7,      & ! constant in evaporation
520             c_sedimentation = 2.0, & ! Courant number of sedimentation process
521             c_term = 600.0,    & ! coef. for terminal velocity (m-1)
522             cof(6) = (/ 76.18009172947146,      & ! coefficients in the
523                         -86.50532032941677,     & ! numerical
524                         24.01409824083091,      & ! calculation of the
525                         -1.231739572450155,     & ! gamma function
526                         0.1208650973866179E-2,  &
527                         -0.5395239384953E-5 /), &
528             cp = 1005.0,       & ! heat capacity of dry air (J kg-1 K-1)
529             diff_coeff_l = 0.23E-4, & ! diffusivity of water vapor (m2 s-1)
530             effective_coll_efficiency, &
531             eps_ros = 1.0E-4,  & ! accuracy of Rosenbrock method
532             eps_sb = 1.0E-20,  & ! threshold in two-moments scheme
533             k_cc = 9.44E09,    & ! const. cloud-cloud kernel (m3 kg-2 s-1)
534             k_cr0 = 4.33,      & ! const. cloud-rain kernel (m3 kg-1 s-1)
535             k_rr = 7.12,       & ! const. rain-rain kernel (m3 kg-1 s-1)
536             k_br = 1000.,      & ! const. in breakup parametrization (m-1)
537             k_st = 1.2E8,      & ! const. in drizzle parametrization (m-1 s-1)
538             kappa_rr = 60.7,   & ! const. in collision kernel (kg-1/3)
539             kin_vis_air = 1.4086E-5, & ! kin. viscosity of air (m2 s-1)
540             l_v = 2.5E+06,     & ! latent heat of vaporization (J kg-1)
541             l_d_cp, l_d_r, l_d_rv, & ! l_v / cp, l_v / r_d, l_v / r_v
542             mass_of_solute = 1.0E-17, & ! soluted NaCl (kg)
543             molecular_weight_of_solute = 0.05844, & ! mol. m. NaCl (kg mol-1)
544             molecular_weight_of_water = 0.01801528, & ! mol. m. H2O (kg mol-1)
545             nc_const = 70.0E6, & ! cloud droplet concentration
546             prec_time_const = 0.001, & !coef. in Kessler scheme
547             pirho_l, dpirho_l, & ! pi * rho_l / 6.0; 6.0 / ( pi * rho_l )
548             rho_l = 1.0E3,     & ! density of water (kg m-3)
549             ql_crit = 0.0005,  & ! coef. in Kessler scheme
550             r_d = 287.0,       & ! sp. gas const. dry air (J kg-1 K-1)
551             r_v = 461.51,      & ! sp. gas const. water vapor (J kg-1 K-1)
552             schmidt = 0.71,    & ! Schmidt number
553             schmidt_p_1d3,     & ! schmidt**( 1.0 / 3.0 )
554             sigma_gc = 1.3,    & ! log-normal geometric standard deviation
555             stp = 2.5066282746310005, & ! parameter in gamma function
556             thermal_conductivity_l = 2.43E-2, & ! therm. cond. air (J m-1 s-1 K-1)
557             vanthoff = 2.0,    & ! van't Hoff factor for NaCl
558             x0 = 2.6E-10,      & ! separating drop mass (kg)
559             xrmin = 2.6E-10,   & ! minimum rain drop size (kg)
560             xrmax = 5.0E-6,    & ! maximum rain drop site (kg)
561             dt_precipitation = 100.0, & ! timestep precipitation (s)
562             w_precipitation = 9.65      ! maximum terminal velocity (m s-1)
563
564    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE     ::  hyrho, pt_d_t, t_d_pt 
565
566    REAL, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  precipitation_amount, &
567                                            precipitation_rate
568!
569!-- 3D array of precipitation rate
570    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  prr
571
572    SAVE
573
574 END MODULE cloud_parameters
575
576
577
578
579 MODULE constants
580
581!------------------------------------------------------------------------------!
582! Description:
583! ------------
584! Definition of general constants
585!------------------------------------------------------------------------------!
586
587    REAL    ::  pi = 3.141592654
588    REAL    ::  adv_mom_1, adv_mom_3, adv_mom_5, adv_sca_1, adv_sca_3, adv_sca_5
589   
590
591    SAVE
592
593 END MODULE constants
594
595
596
597
598 MODULE control_parameters
599
600!------------------------------------------------------------------------------!
601! Description:
602! ------------
603! Definition of parameters for program control
604!------------------------------------------------------------------------------!
605
606    TYPE plot_precision
607       CHARACTER (LEN=8) ::  variable
608       INTEGER           ::  precision
609    END TYPE plot_precision
610
611    TYPE(plot_precision), DIMENSION(100) ::  plot_3d_precision =               &
612                        (/ plot_precision( 'u', 2 ), plot_precision( 'v', 2 ), &
613                           plot_precision( 'w', 2 ), plot_precision( 'p', 5 ), &
614                           plot_precision( 'pt', 2 ),                          &
615                           ( plot_precision( ' ', 1 ), i9 = 1,95 ) /)
616
617    TYPE file_status
618       LOGICAL ::  opened, opened_before
619    END TYPE file_status
620   
621    INTEGER, PARAMETER :: mask_xyz_dimension = 100, max_masks = 50
622
623    TYPE(file_status), DIMENSION(200+2*max_masks) ::                &
624                             openfile = file_status(.FALSE.,.FALSE.)
625
626    CHARACTER (LEN=1)    ::  cycle_mg = 'w', timestep_reason = ' '
627    CHARACTER (LEN=2)    ::  coupling_char = ''
628    CHARACTER (LEN=5)    ::  write_binary = 'false'
629    CHARACTER (LEN=8)    ::  run_date, run_time
630    CHARACTER (LEN=9)    ::  simulated_time_chr
631    CHARACTER (LEN=11)   ::  topography_grid_convention = ' '
632    CHARACTER (LEN=12)   ::  version = ' ', revision = ' '
633    CHARACTER (LEN=16)   ::  conserve_volume_flow_mode = 'default', &
634                             loop_optimization = 'default', &
635                             momentum_advec = 'ws-scheme', &
636                             psolver = 'poisfft', &
637                             scalar_advec = 'ws-scheme'
638    CHARACTER (LEN=20)   ::  bc_e_b = 'neumann', bc_lr = 'cyclic', &
639                             bc_ns = 'cyclic', bc_p_b = 'neumann', &
640                             bc_p_t = 'dirichlet', bc_pt_b = 'dirichlet', &
641                             bc_pt_t = 'initial_gradient', &
642                             bc_q_b = 'dirichlet', bc_q_t = 'neumann', &
643                             bc_s_b = 'dirichlet', bc_s_t = 'neumann', &
644                             bc_sa_t = 'neumann', &
645                             bc_uv_b = 'dirichlet', bc_uv_t = 'dirichlet', &
646                             canopy_mode = 'block', &
647                             cloud_scheme = 'seifert_beheng', &
648                             coupling_mode = 'uncoupled', &
649                             coupling_mode_remote = 'uncoupled', &
650                             dissipation_1d = 'as_in_3d_model', &
651                             fft_method = 'system-specific', &
652                             mixing_length_1d = 'as_in_3d_model', &
653                             random_generator = 'numerical-recipes', &
654                             return_addres, return_username, &
655                             timestep_scheme = 'runge-kutta-3'                             
656    CHARACTER (LEN=40)   ::  avs_data_file, output_format_netcdf, &
657                             topography = 'flat'
658    CHARACTER (LEN=64)   ::  host = ' '
659    CHARACTER (LEN=80)   ::  log_message, run_identifier
660    CHARACTER (LEN=100)  ::  initializing_actions = ' ' 
661    CHARACTER (LEN=110)  ::  run_description_header
662    CHARACTER (LEN=1000) ::  message_string = ' '
663
664    CHARACTER (LEN=7),  DIMENSION(100) ::  do3d_comp_prec = ' '
665    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(10)  ::  data_output_format = ' '
666    CHARACTER (LEN=11), DIMENSION(100) ::  data_output = ' ',    &
667                                           data_output_user = ' ', doav = ' '
668    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(max_masks,100) ::  &
669         data_output_masks = ' ', data_output_masks_user = ' '
670
671    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(300) ::  data_output_pr = ' '
672    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(200) ::  data_output_pr_user = ' '
673    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(11)  ::  netcdf_precision = ' '
674
675    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(max_masks,0:1,100) ::  domask = ' '
676    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(0:1,100) ::  do2d = ' ', do3d = ' '
677
678    INTEGER ::  abort_mode = 1, average_count_pr = 0, average_count_sp = 0, &
679                average_count_3d = 0, current_timestep_number = 0, &
680                coupling_topology = 0, &
681                dist_range = 0, disturbance_level_ind_b, &
682                disturbance_level_ind_t, doav_n = 0, dopr_n = 0, &
683                dopr_time_count = 0, dopts_time_count = 0, &
684                dosp_time_count = 0, dots_time_count = 0, &
685                do2d_xy_n = 0, do2d_xz_n = 0, do2d_yz_n = 0, do3d_avs_n = 0, &
686                dp_level_ind_b = 0, dvrp_filecount = 0, &
687                dz_stretch_level_index, gamma_mg, gathered_size, &
688                grid_level, ibc_e_b, ibc_p_b, ibc_p_t, &
689                ibc_pt_b, ibc_pt_t, ibc_q_b, ibc_q_t, &
690                ibc_sa_t, ibc_uv_b, ibc_uv_t, icloud_scheme, &
691                inflow_disturbance_begin = -1, inflow_disturbance_end = -1, &
692                intermediate_timestep_count, intermediate_timestep_count_max, &
693                io_group = 0, io_blocks = 1, iran = -1234567, &
694                masks = 0, maximum_grid_level, &
695                maximum_parallel_io_streams = -1, max_pr_user = 0, &
696                mgcycles = 0, mg_cycles = -1, mg_switch_to_pe0_level = 0, mid, &
697                netcdf_data_format = 2, ngsrb = 2, nr_timesteps_this_run = 0, &
698                nsor = 20, nsor_ini = 100, n_sor, normalizing_region = 0, &
699                nz_do3d = -9999, pch_index = 0, prt_time_count = 0, &
700                recycling_plane, runnr = 0, &
701                skip_do_avs = 0, subdomain_size, terminate_coupled = 0, &
702                terminate_coupled_remote = 0, timestep_count = 0
703
704    INTEGER ::  dist_nxl(0:1), dist_nxr(0:1), dist_nyn(0:1), dist_nys(0:1), &
705                do2d_no(0:1) = 0, do2d_xy_time_count(0:1), &
706                do2d_xz_time_count(0:1), do2d_yz_time_count(0:1), &
707                do3d_no(0:1) = 0, do3d_time_count(0:1), &
708                domask_no(max_masks,0:1) = 0, domask_time_count(max_masks,0:1),&
709                lad_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
710                mask_size(max_masks,3) = -1, mask_size_l(max_masks,3) = -1, &
711                mask_start_l(max_masks,3) = -1, &
712                pt_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
713                q_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
714                sa_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
715                section(100,3), section_xy(100) = -9999, &
716                section_xz(100) = -9999, section_yz(100) = -9999, &
717                ug_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
718                vg_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
719                subs_vertical_gradient_level_i(10) = -9999
720
721#if defined ( __check )
722    INTEGER :: check_restart = 0
723#endif
724
725    INTEGER, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  grid_level_count
726
727    INTEGER, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  mask_i, mask_j, mask_k
728    INTEGER, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  &
729                mask_i_global, mask_j_global, mask_k_global
730
731    LOGICAL ::  avs_output = .FALSE., &
732                bc_lr_cyc =.TRUE., bc_lr_dirneu = .FALSE., &
733                bc_lr_dirrad = .FALSE., bc_lr_neudir = .FALSE., &
734                bc_lr_raddir = .FALSE., bc_ns_cyc = .TRUE., &
735                bc_ns_dirneu = .FALSE., bc_ns_dirrad = .FALSE., &
736                bc_ns_neudir = .FALSE., bc_ns_raddir = .FALSE., &
737                call_psolver_at_all_substeps = .TRUE., &
738                cloud_droplets = .FALSE., cloud_physics = .FALSE., &
739                conserve_volume_flow = .FALSE., constant_diffusion = .FALSE., &
740                constant_heatflux = .TRUE., constant_top_heatflux = .TRUE., &
741                constant_top_momentumflux = .FALSE., &
742                constant_top_salinityflux = .TRUE., &
743                constant_waterflux = .TRUE., create_disturbances = .TRUE., &
744                data_output_2d_on_each_pe = .TRUE., & 
745                dissipation_control = .FALSE., disturbance_created = .FALSE., &
746                do2d_at_begin = .FALSE., do3d_at_begin = .FALSE., &
747                do3d_compress = .FALSE., do_sum = .FALSE., &
748                dp_external = .FALSE., dp_smooth = .FALSE., &
749                drizzle = .FALSE., dt_fixed = .FALSE., &
750                dt_3d_reached, dt_3d_reached_l, exchange_mg = .FALSE., &
751                first_call_lpm = .TRUE., &
752                force_print_header = .FALSE., galilei_transformation = .FALSE.,&
753                humidity = .FALSE., humidity_remote = .FALSE., &
754                inflow_l = .FALSE., inflow_n = .FALSE., &
755                inflow_r = .FALSE., inflow_s = .FALSE., &
756                iso2d_output = .FALSE., large_scale_subsidence = .FALSE., &
757                masking_method = .FALSE., mg_switch_to_pe0 = .FALSE., &
758                netcdf_output = .FALSE., neutral = .FALSE., ocean = .FALSE., &
759                on_device = .FALSE., &
760                outflow_l = .FALSE., outflow_n = .FALSE., outflow_r = .FALSE., &
761                outflow_s = .FALSE., passive_scalar = .FALSE., &
762                plant_canopy = .FALSE., prandtl_layer = .TRUE., &
763                precipitation = .FALSE., &
764                radiation = .FALSE., random_heatflux = .FALSE., &
765                run_control_header = .FALSE., run_coupled = .TRUE., &
766                scalar_rayleigh_damping = .TRUE., sloping_surface = .FALSE., &
767                stop_dt = .FALSE., synchronous_exchange = .FALSE., &
768                terminate_run = .FALSE., turbulence = .FALSE., &
769                turbulent_inflow = .FALSE., &
770                use_prescribed_profile_data = .FALSE., use_reference = .FALSE.,&
771                use_surface_fluxes = .FALSE., use_top_fluxes = .FALSE., &
772                use_ug_for_galilei_tr = .TRUE., use_upstream_for_tke = .FALSE.,&
773                wall_adjustment = .TRUE., ws_scheme_sca = .FALSE., &
774                ws_scheme_mom = .FALSE.
775
776    LOGICAL ::  data_output_xy(0:1) = .FALSE., data_output_xz(0:1) = .FALSE., &
777                data_output_yz(0:1) = .FALSE.
778
779    REAL ::  advected_distance_x = 0.0, advected_distance_y = 0.0, &
780             alpha_surface = 0.0, atmos_ocean_sign = 1.0, &
781             averaging_interval = 0.0, averaging_interval_pr = 9999999.9, &
782             averaging_interval_sp = 9999999.9, bc_pt_t_val, bc_q_t_val, &
783             bottom_salinityflux = 0.0, &
784             building_height = 50.0, building_length_x = 50.0, &
785             building_length_y = 50.0, building_wall_left = 9999999.9, &
786             building_wall_south = 9999999.9, canyon_height = 50.0, &
787             canyon_width_x = 9999999.9, canyon_width_y = 9999999.9, &
788             canyon_wall_left = 9999999.9, canyon_wall_south = 9999999.9, &
789             cthf = 0.0, cfl_factor = -1.0, cos_alpha_surface, &
790             coupling_start_time = 0.0, disturbance_amplitude = 0.25, &
791             disturbance_energy_limit = 0.01, &
792             disturbance_level_b = -9999999.9, &
793             disturbance_level_t = -9999999.9, &
794             dp_level_b = 0.0, drag_coefficient = 0.0, &
795             dt = -1.0, dt_averaging_input = 0.0, &
796             dt_averaging_input_pr = 9999999.9, dt_coupling = 9999999.9, &
797             dt_data_output = 9999999.9, &
798             dt_data_output_av = 9999999.9, dt_disturb = 9999999.9, &
799             dt_dopr = 9999999.9, dt_dopr_listing = 9999999.9, &
800             dt_dopts = 9999999.9, dt_dosp = 9999999.9, dt_dots = 9999999.9, &
801             dt_do2d_xy = 9999999.9, dt_do2d_xz = 9999999.9, &
802             dt_do2d_yz = 9999999.9, dt_do3d = 9999999.9, dt_dvrp = 9999999.9, &
803             dt_max = 20.0, dt_micro = -1.0, dt_restart = 9999999.9, &
804             dt_run_control = 60.0, dt_3d = -1.0, dz = -1.0, &
805             dz_max = 9999999.9, dz_stretch_factor = 1.08, &
806             dz_stretch_level = 100000.0, e_init = 0.0, e_min = 0.0, &
807             end_time = 0.0, &
808             f = 0.0, fs = 0.0, g = 9.81, inflow_damping_height = 9999999.9, &
809             inflow_damping_width = 9999999.9, kappa = 0.4, km_constant = -1.0,&
810             lad_surface = 0.0, leaf_surface_concentration = 0.0, &
811             mask_scale_x = 1.0, mask_scale_y = 1.0, mask_scale_z = 1.0, &
812             maximum_cpu_time_allowed = 0.0,  &
813             molecular_viscosity = 1.461E-5, &
814             old_dt = 1.0E-10, omega = 7.29212E-5, omega_sor = 1.8, &
815             particle_maximum_age = 9999999.9, &
816             phi = 55.0, prandtl_number = 1.0, &
817             precipitation_amount_interval = 9999999.9, prho_reference, &
818             pt_damping_factor = 0.0, pt_damping_width = 0.0, &
819             pt_reference = 9999999.9, pt_slope_offset = 0.0, &
820             pt_surface = 300.0, pt_surface_initial_change = 0.0, &
821             q_surface = 0.0, q_surface_initial_change = 0.0, &
822             rayleigh_damping_factor = -1.0, rayleigh_damping_height = -1.0, &
823             recycling_width = 9999999.9, residual_limit = 1.0E-4, &
824             restart_time = 9999999.9, rho_reference, rho_surface, &
825             rif_max = 1.0, rif_min = -5.0, roughness_length = 0.1, &
826             sa_surface = 35.0, scalar_exchange_coefficient = 0.0, &
827             simulated_time = 0.0, simulated_time_at_begin, sin_alpha_surface, &
828             skip_time_data_output = 0.0, skip_time_data_output_av = 9999999.9,&
829             skip_time_dopr = 9999999.9, skip_time_dosp = 9999999.9, &
830             skip_time_do2d_xy = 9999999.9, skip_time_do2d_xz = 9999999.9, &
831             skip_time_do2d_yz = 9999999.9, skip_time_do3d = 9999999.9, &
832             surface_heatflux = 9999999.9, surface_pressure = 1013.25, &
833             surface_scalarflux = 9999999.9, surface_waterflux = 9999999.9, &
834             s_surface = 0.0, s_surface_initial_change = 0.0, &
835             termination_time_needed = -1.0, time_coupling = 0.0, &
836             time_disturb = 0.0, time_dopr = 0.0, time_dopr_av = 0.0, &
837             time_dopr_listing = 0.0, time_dopts = 0.0, time_dosp = 0.0, &
838             time_dosp_av = 0.0, time_dots = 0.0, time_do2d_xy = 0.0, &
839             time_do2d_xz = 0.0, time_do2d_yz = 0.0, time_do3d = 0.0, &
840             time_do_av = 0.0, time_do_sla = 0.0, time_dvrp = 0.0, &
841             time_restart = 9999999.9, time_run_control = 0.0,&
842             time_since_reference_point, top_heatflux = 9999999.9, &
843             top_momentumflux_u = 9999999.9, &
844             top_momentumflux_v = 9999999.9, top_salinityflux = 9999999.9, &
845             ug_surface = 0.0, u_bulk = 0.0, u_gtrans = 0.0, &
846             vg_surface = 0.0, &
847             v_bulk = 0.0, v_gtrans = 0.0, wall_adjustment_factor = 1.8, &
848             z_max_do2d = -1.0, z0h_factor = 1.0
849
850    REAL ::  do2d_xy_last_time(0:1) = -1.0, do2d_xz_last_time(0:1) = -1.0, &
851             do2d_yz_last_time(0:1) = -1.0, dpdxy(1:2) = 0.0, &
852             dt_domask(max_masks) = 9999999.9, lad_vertical_gradient(10) = 0.0,&
853             lad_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9, &
854             mask_scale(3), &
855             pt_vertical_gradient(10) = 0.0, &
856             pt_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9, &
857             q_vertical_gradient(10) = 0.0, &
858             q_vertical_gradient_level(10) = -1.0, &
859             s_vertical_gradient(10) = 0.0, &
860             s_vertical_gradient_level(10) = -1.0, &
861             sa_vertical_gradient(10) = 0.0, &
862             sa_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9, &
863             skip_time_domask(max_masks) = 9999999.9, threshold(20) = 0.0, &
864             time_domask(max_masks) = 0.0, &
865             tsc(10) = (/ 1.0, 1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0 /), &
866             u_profile(100) = 9999999.9, uv_heights(100) = 9999999.9, &
867             v_profile(100) = 9999999.9, &
868             ug_vertical_gradient(10) = 0.0, &
869             ug_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9, &
870             vg_vertical_gradient(10) = 0.0, &
871             vg_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9, &
872             volume_flow(1:2) = 0.0, volume_flow_area(1:2) = 0.0, &
873             volume_flow_initial(1:2) = 0.0, wall_heatflux(0:4) = 0.0, &
874             wall_humidityflux(0:4) = 0.0, wall_nrflux(0:4) = 0.0, &
875             wall_qflux(0:4) = 0.0, wall_qrflux(0:4) = 0.0, &
876             wall_salinityflux(0:4) = 0.0, wall_scalarflux(0:4) = 0.0, &
877             subs_vertical_gradient(10) = 0.0, &
878             subs_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9
879
880    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  dp_smooth_factor
881
882    REAL, DIMENSION(max_masks,mask_xyz_dimension) :: &
883        mask_x = -1.0, mask_y = -1.0, mask_z = -1.0
884    REAL, DIMENSION(max_masks,3) ::                  &
885        mask_x_loop = -1.0, mask_y_loop = -1.0, mask_z_loop = -1.0
886   
887!
888!--    internal mask arrays ("mask,dimension,selection")
889       REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  mask, mask_loop
890
891    SAVE
892
893 END MODULE control_parameters
894
895
896
897
898 MODULE cpulog
899
900!------------------------------------------------------------------------------!
901! Description:
902! ------------
903! Definition of variables for cpu-time measurements
904!------------------------------------------------------------------------------!
905
906    REAL ::  initial_wallclock_time
907
908    TYPE logpoint
909       REAL               ::  isum, ivect, mean, mtime, mtimevec, sum, vector
910       INTEGER            ::  counts
911       CHARACTER (LEN=20) ::  place
912    END TYPE logpoint
913
914    TYPE(logpoint), DIMENSION(100) ::  log_point = logpoint( 0.0, 0.0, 0.0,   &
915                                       0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0, ' ' ),          &
916                                       log_point_s = logpoint( 0.0, 0.0, 0.0, &
917                                       0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0, ' ' )
918
919    SAVE
920
921 END MODULE cpulog
922
923
924
925
926 MODULE dvrp_variables
927
928!------------------------------------------------------------------------------!
929! Description:
930! ------------
931! Definition of variables used with dvrp-software
932!------------------------------------------------------------------------------!
933
934    CHARACTER (LEN=10) ::  dvrp_output = 'rtsp', particle_color = 'none', &
935                           particle_dvrpsize = 'none'
936
937    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(10) ::  mode_dvrp = &
938                                     (/ ( '                    ', i9 = 1,10 ) /)
939
940    CHARACTER (LEN=80) ::  dvrp_directory = 'default',                    &
941                           dvrp_file      = 'default',                    &
942                           dvrp_host      = 'origin.rvs.uni-hannover.de', &
943                           dvrp_password  = '********',                   &
944                           dvrp_username  = ' '
945
946    INTEGER ::  cluster_size = 1, dvrp_colortable_entries = 4,                 &
947                dvrp_colortable_entries_prt = 22, islice_dvrp,                 &
948                nx_dvrp, nxl_dvrp, nxr_dvrp, ny_dvrp, nyn_dvrp, nys_dvrp,      &
949                nz_dvrp, pathlines_fadeintime = 5, pathlines_fadeouttime = 5,  &
950                pathlines_linecount = 1000, pathlines_maxhistory = 40,         &
951                pathlines_wavecount = 10, pathlines_wavetime = 50,             &
952                vc_gradient_normals = 0, vc_mode = 0, vc_size_x = 2,           &
953                vc_size_y = 2, vc_size_z = 2
954
955    INTEGER, DIMENSION(10) ::  slicer_position_dvrp
956
957    LOGICAL ::  cyclic_dvrp = .FALSE., dvrp_overlap, dvrp_total_overlap, &
958                local_dvrserver_running, lock_steering_update = .FALSE., &
959                use_seperate_pe_for_dvrp_output = .FALSE.
960
961    REAL    ::  clip_dvrp_l = 9999999.9, clip_dvrp_n = 9999999.9, &
962                clip_dvrp_r = 9999999.9, clip_dvrp_s = 9999999.9, &
963                superelevation = 1.0, superelevation_x = 1.0,     &
964                superelevation_y = 1.0, vc_alpha = 38.0
965
966    REAL, DIMENSION(2) ::  color_interval = (/ 0.0, 1.0 /), &
967                           dvrpsize_interval = (/ 0.0, 1.0 /)
968
969    REAL, DIMENSION(3) ::  groundplate_color = (/ 0.0, 0.6, 0.0 /), &
970                           topography_color = (/ 0.8, 0.7, 0.6 /)
971
972#if defined( __decalpha )
973    REAL, DIMENSION(2,10)  ::  slicer_range_limits_dvrp = RESHAPE( (/       &
974                                -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, &
975                                -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, &
976                                -1.0, 1.0, -1.0, 1.0 /), (/ 2, 10 /) )
977
978    REAL, DIMENSION(3,10)  ::  isosurface_color = RESHAPE( (/                  &
979                                0.9, 0.9, 0.9,  0.8, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.8, &
980                                0.1, 0.8, 0.1,  0.6, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.6, &
981                                0.1, 0.6, 0.1,  0.4, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.4, &
982                                0.1, 0.4, 0.1 /), (/ 3, 10 /) )
983
984    REAL(4), DIMENSION(2,100) ::  interval_values_dvrp, interval_h_dvrp =      &
985                                  RESHAPE( (/ 270.0, 225.0, 225.0, 180.0,      &
986                                               70.0,  25.0,  25.0, -25.0,      &
987                                              ( 0.0, i9 = 1, 192 ) /),         &
988                                           (/ 2, 100 /) ),                     &
989                                  interval_l_dvrp = 0.5, interval_s_dvrp = 1.0,&
990                                  interval_a_dvrp = 0.0,                       &
991                                  interval_values_dvrp_prt,                    &
992                                  interval_h_dvrp_prt = RESHAPE(               &
993                                  (/ 270.0, 225.0, 225.0, 180.0, 70.0, 25.0,   &
994                                     25.0, -25.0, ( 0.0, i9 = 1, 192 ) /),     &
995                                                  (/ 2, 100 /) ),              &
996                                  interval_l_dvrp_prt = 0.5,                   &
997                                  interval_s_dvrp_prt = 1.0,                   &
998                                  interval_a_dvrp_prt = 0.0
999#else
1000    REAL, DIMENSION(2,10)     ::  slicer_range_limits_dvrp
1001
1002    REAL, DIMENSION(3,10)     ::  isosurface_color
1003
1004    REAL(4), DIMENSION(2,100) ::  interval_values_dvrp,                       &
1005                                  interval_values_dvrp_prt, interval_h_dvrp,  &
1006                                  interval_h_dvrp_prt, interval_l_dvrp = 0.5, &
1007                                  interval_l_dvrp_prt = 0.5, interval_s_dvrp = 1.0, &
1008                                  interval_s_dvrp_prt = 1.0, interval_a_dvrp = 0.0, &
1009                                  interval_a_dvrp_prt = 0.0
1010
1011    DATA  slicer_range_limits_dvrp / -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, &
1012                                     -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, &
1013                                     -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, &
1014                                     -1.0, 1.0 /
1015
1016    DATA  isosurface_color / 0.9, 0.9, 0.9,  0.8, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.8, &
1017                             0.1, 0.8, 0.1,  0.6, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.6, &
1018                             0.1, 0.6, 0.1,  0.4, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.4, &
1019                             0.1, 0.4, 0.1 /
1020
1021    DATA  interval_h_dvrp / 270.0, 225.0, 225.0, 180.0, 70.0, 25.0, &
1022                            25.0, -25.0, 192 * 0.0 /
1023
1024    DATA  interval_h_dvrp_prt / 270.0, 225.0, 225.0, 180.0, 70.0, 25.0, &
1025                                25.0, -25.0, 192 * 0.0 /
1026#endif
1027
1028    REAL(4), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  xcoor_dvrp, ycoor_dvrp, zcoor_dvrp
1029
1030    TYPE steering
1031       CHARACTER (LEN=24) ::  name
1032       REAL(4)            ::  min, max
1033       INTEGER            ::  imin, imax
1034    END TYPE steering
1035
1036    TYPE(steering), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  steering_dvrp
1037
1038    SAVE
1039
1040 END MODULE dvrp_variables
1041
1042
1043
1044
1045 MODULE grid_variables
1046
1047!------------------------------------------------------------------------------!
1048! Description:
1049! ------------
1050! Definition of grid spacings
1051!------------------------------------------------------------------------------!
1052
1053    REAL ::  ddx, ddx2, dx = 1.0, dx2, ddy, ddy2, dy = 1.0, dy2
1054
1055    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  ddx2_mg, ddy2_mg
1056
1057    REAL, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  fwxm, fwxp, fwym, fwyp, fxm, fxp,   &
1058                                          fym, fyp, wall_e_x, wall_e_y,       &
1059                                          wall_u, wall_v, wall_w_x, wall_w_y, &
1060                                          zu_s_inner, zw_w_inner
1061
1062    SAVE
1063
1064 END MODULE grid_variables
1065
1066
1067
1068
1069 MODULE indices
1070
1071!------------------------------------------------------------------------------!
1072! Description:
1073! ------------
1074! Definition of array bounds and number of gridpoints
1075!------------------------------------------------------------------------------!
1076
1077    INTEGER ::  i_left, i_right, j_north, j_south, nbgp = 3, ngp_sums, nnx,    &
1078                nx = 0, nx_a, nx_o, nxl, nxlg, nxlu, nxr, nxrg, nx_on_file,    &
1079                nny, ny = 0, ny_a, ny_o, nyn, nyng, nys, nysg, nysv,           &
1080                ny_on_file, nnz, nz = 0, nzb, nzb_diff, nzb_max, nzt, nzt_diff
1081
1082
1083    INTEGER( KIND = SELECTED_INT_KIND(18) ), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::      &
1084                ngp_3d, ngp_3d_inner   ! need to have 64 bit for grids > 2E9
1085
1086    INTEGER, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::                                      &
1087                ngp_2dh, nxl_mg, nxr_mg, nyn_mg, nys_mg, nzt_mg
1088
1089
1090    INTEGER, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE :: ngp_2dh_outer, ngp_2dh_s_inner,    &
1091                mg_loc_ind, nzb_diff_s_inner, nzb_diff_s_outer, nzb_diff_u,    &
1092                nzb_diff_v, nzb_inner, nzb_outer, nzb_s_inner, nzb_s_outer,    &
1093                nzb_u_inner, nzb_u_outer, nzb_v_inner, nzb_v_outer,            &
1094                nzb_w_inner, nzb_w_outer, nzb_2d
1095
1096    INTEGER, DIMENSION(:,:,:), POINTER ::  flags
1097
1098    INTEGER( KIND = SELECTED_INT_KIND(11) ), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  &
1099                wall_flags_0  ! need to have 34 Bit
1100
1101    INTEGER, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE,  TARGET ::                         &
1102                wall_flags_1, wall_flags_2, wall_flags_3, wall_flags_4,        &
1103                wall_flags_5, wall_flags_6, wall_flags_7, wall_flags_8,        &
1104                wall_flags_9, wall_flags_10
1105
1106
1107    SAVE
1108
1109 END MODULE indices
1110
1111
1112
1113
1114 MODULE interfaces
1115
1116!------------------------------------------------------------------------------!
1117! Description:
1118! ------------
1119! Interfaces for special subroutines which use optional parameters
1120!------------------------------------------------------------------------------!
1121
1122    INTERFACE
1123
1124       SUBROUTINE cpu_log( log_event, place, modus, barrierwait )
1125
1126          USE cpulog
1127
1128          CHARACTER (LEN=*)           ::  modus, place
1129          CHARACTER (LEN=*), OPTIONAL ::  barrierwait
1130          TYPE(logpoint)              ::  log_event
1131
1132       END SUBROUTINE cpu_log
1133
1134    END INTERFACE
1135
1136
1137
1138    INTERFACE
1139
1140       SUBROUTINE global_min_max ( i1, i2, j1, j2, k1, k2, feld, mode, offset, &
1141                                   wert, wert_ijk, wert1, wert1_ijk )
1142          CHARACTER (LEN=*), INTENT(IN) ::  mode
1143          INTEGER, INTENT(IN)           ::  i1, i2, j1, j2, k1, k2
1144          INTEGER                       ::  wert_ijk(3)
1145          INTEGER, OPTIONAL             ::  wert1_ijk(3)
1146          REAL                          ::  offset, wert
1147          REAL, OPTIONAL                ::  wert1
1148          REAL, INTENT(IN)              ::  feld(i1:i2,j1:j2,k1:k2)
1149
1150       END SUBROUTINE global_min_max
1151
1152    END INTERFACE
1153
1154    SAVE
1155
1156 END MODULE interfaces
1157
1158
1159
1160 MODULE pointer_interfaces
1161
1162!------------------------------------------------------------------------------!
1163! Description:
1164! ------------
1165! Interfaces for subroutines with pointer arguments called in
1166! prognostic_equations
1167!------------------------------------------------------------------------------!
1168
1169    INTERFACE
1170
1171       SUBROUTINE advec_s_bc( sk, sk_char )
1172
1173          CHARACTER (LEN=*), INTENT(IN)   ::  sk_char
1174#if defined( __nopointer )
1175          REAL, DIMENSION(:,:,:) ::  sk
1176#else
1177          REAL, DIMENSION(:,:,:), POINTER ::  sk
1178#endif
1179       END SUBROUTINE advec_s_bc
1180
1181    END INTERFACE
1182
1183
1184    SAVE
1185
1186 END MODULE pointer_interfaces
1187
1188
1189
1190
1191 MODULE model_1d
1192
1193!------------------------------------------------------------------------------!
1194! Description:
1195! ------------
1196! Definition of variables for the 1D-model
1197!------------------------------------------------------------------------------!
1198
1199    INTEGER ::  current_timestep_number_1d = 0, damp_level_ind_1d
1200
1201    LOGICAL ::  run_control_header_1d = .FALSE., stop_dt_1d = .FALSE. 
1202
1203    REAL ::     damp_level_1d = -1.0, dt_1d = 60.0, dt_max_1d = 300.0, &
1204                dt_pr_1d = 9999999.9, dt_run_control_1d = 60.0, &
1205                end_time_1d = 864000.0, old_dt_1d = 1.0E-10, &
1206                qs1d, simulated_time_1d = 0.0, time_pr_1d = 0.0, &
1207                time_run_control_1d = 0.0, ts1d, us1d, usws1d, &
1208                vsws1d, z01d, z0h1d
1209
1210
1211    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  e1d, e1d_p, kh1d, km1d, l_black, l1d,  &
1212                                        rif1d, te_e, te_em, te_u, te_um, te_v, &
1213                                        te_vm, u1d, u1d_p, v1d, v1d_p
1214
1215    SAVE
1216
1217 END MODULE model_1d
1218
1219
1220
1221
1222 MODULE netcdf_control
1223
1224!------------------------------------------------------------------------------!
1225! Description:
1226! ------------
1227! Definition of parameters and variables for netcdf control.
1228!------------------------------------------------------------------------------!
1229
1230    USE control_parameters
1231#if defined( __netcdf )
1232    USE netcdf
1233#endif
1234
1235    INTEGER, PARAMETER ::  dopr_norm_num = 7, dopts_num = 29, dots_max = 100
1236
1237    INTEGER ::  dots_num = 23
1238
1239    CHARACTER (LEN=6), DIMENSION(dopr_norm_num) ::  dopr_norm_names =   &
1240         (/ 'wpt0  ', 'ws2   ', 'tsw2  ', 'ws3   ', 'ws2tsw', 'wstsw2', &
1241            'z_i   ' /)
1242
1243    CHARACTER (LEN=6), DIMENSION(dopr_norm_num) ::  dopr_norm_longnames = &
1244         (/ 'wpt0  ', 'w*2   ', 't*w2  ', 'w*3   ', 'w*2t*w', 'w*t*w2',   &
1245            'z_i   ' /)
1246
1247    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(dopts_num) :: dopts_label = &
1248          (/ 'tnpt   ', 'x_     ', 'y_     ', 'z_     ', 'z_abs  ', 'u      ', &
1249             'v      ', 'w      ', 'u"     ', 'v"     ', 'w"     ', 'npt_up ', &
1250             'w_up   ', 'w_down ', 'radius ', 'r_min  ', 'r_max  ', 'npt_max', &
1251             'npt_min', 'x*2    ', 'y*2    ', 'z*2    ', 'u*2    ', 'v*2    ', &
1252             'w*2    ', 'u"2    ', 'v"2    ', 'w"2    ', 'npt*2  ' /)
1253
1254    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(dopts_num) :: dopts_unit = &
1255          (/ 'number ', 'm      ', 'm      ', 'm      ', 'm      ', 'm/s    ', &
1256             'm/s    ', 'm/s    ', 'm/s    ', 'm/s    ', 'm/s    ', 'number ', &
1257             'm/s    ', 'm/s    ', 'm      ', 'm      ', 'm      ', 'number ', &
1258             'number ', 'm2     ', 'm2     ', 'm2     ', 'm2/s2  ', 'm2/s2  ', &
1259             'm2/s2  ', 'm2/s2  ', 'm2/s2  ', 'm2/s2  ', 'number2' /)
1260
1261    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(dots_max) :: dots_label = &
1262          (/ 'E      ', 'E*     ', 'dt     ', 'u*     ', 'th*    ', 'umax   ', &
1263             'vmax   ', 'wmax   ', 'div_new', 'div_old', 'z_i_wpt', 'z_i_pt ', &
1264             'w*     ', 'w"pt"0 ', 'w"pt"  ', 'wpt    ', 'pt(0)  ', 'pt(zp) ', &
1265             'w"u"0  ', 'w"v"0  ', 'w"q"0  ', 'mo_L   ', 'q*     ',            &
1266             ( 'unknown', i9 = 1, dots_max-23 ) /)
1267
1268    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(dots_max) :: dots_unit = &
1269          (/ 'm2/s2  ', 'm2/s2  ', 's      ', 'm/s    ', 'K      ', 'm/s    ', &
1270             'm/s    ', 'm/s    ', 's-1    ', 's-1    ', 'm      ', 'm      ', &
1271             'm/s    ', 'K m/s  ', 'K m/s  ', 'K m/s  ', 'K      ', 'K      ', &
1272             'm2/s2  ', 'm2/s2  ', 'kg m/s ', 'm      ', 'kg/kg  ',            &
1273             ( 'unknown', i9 = 1, dots_max-23 ) /)
1274
1275    CHARACTER (LEN=9), DIMENSION(300) ::  dopr_unit = 'unknown'
1276
1277    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(0:1,100) ::  do2d_unit, do3d_unit
1278
1279    CHARACTER (LEN=16), DIMENSION(25) ::  prt_var_names = &
1280          (/ 'pt_age          ', 'pt_dvrp_size    ', 'pt_origin_x     ', &
1281             'pt_origin_y     ', 'pt_origin_z     ', 'pt_radius       ', &
1282             'pt_speed_x      ', 'pt_speed_y      ', 'pt_speed_z      ', &
1283             'pt_weight_factor', 'pt_x            ', 'pt_y            ', &
1284             'pt_z            ', 'pt_color        ', 'pt_group        ', &
1285             'pt_tailpoints   ', 'pt_tail_id      ', 'pt_density_ratio', &
1286             'pt_exp_arg      ', 'pt_exp_term     ', 'not_used        ', &
1287             'not_used        ', 'not_used        ', 'not_used        ', &
1288             'not_used        ' /)
1289
1290    CHARACTER (LEN=16), DIMENSION(25) ::  prt_var_units = &
1291          (/ 'seconds         ', 'meters          ', 'meters          ', &
1292             'meters          ', 'meters          ', 'meters          ', &
1293             'm/s             ', 'm/s             ', 'm/s             ', &
1294             'factor          ', 'meters          ', 'meters          ', &
1295             'meters          ', 'none            ', 'none            ', &
1296             'none            ', 'none            ', 'ratio           ', &
1297             'none            ', 'none            ', 'not_used        ', &
1298             'not_used        ', 'not_used        ', 'not_used        ', &
1299             'not_used        ' /)
1300
1301    INTEGER ::  id_dim_prtnum, id_dim_time_pr, id_dim_time_prt, &
1302                id_dim_time_pts, id_dim_time_sp, id_dim_time_ts, id_dim_x_sp, &
1303                id_dim_y_sp, id_dim_zu_sp, id_dim_zw_sp, id_set_pr, &
1304                id_set_prt, id_set_pts, id_set_sp, id_set_ts, id_var_prtnum, &
1305                id_var_rnop_prt, id_var_time_pr, id_var_time_prt, &
1306                id_var_time_pts, id_var_time_sp, id_var_time_ts, id_var_x_sp, &
1307                id_var_y_sp, id_var_zu_sp, id_var_zw_sp, nc_stat
1308
1309    INTEGER, DIMENSION(0:1) ::  id_dim_time_xy, id_dim_time_xz, &
1310                id_dim_time_yz, id_dim_time_3d, id_dim_x_xy, id_dim_xu_xy, &
1311                id_dim_x_xz, id_dim_xu_xz, id_dim_x_yz, id_dim_xu_yz, &
1312                id_dim_x_3d, id_dim_xu_3d, id_dim_y_xy, id_dim_yv_xy, &
1313                id_dim_y_xz, id_dim_yv_xz, id_dim_y_yz, id_dim_yv_yz, &
1314                id_dim_y_3d, id_dim_yv_3d, id_dim_zu_xy, id_dim_zu1_xy, &
1315                id_dim_zu_xz, id_dim_zu_yz, id_dim_zu_3d, id_dim_zw_xy, &
1316                id_dim_zw_xz, id_dim_zw_yz, id_dim_zw_3d, id_set_xy, &
1317                id_set_xz, id_set_yz, id_set_3d, id_var_ind_x_yz, &
1318                id_var_ind_y_xz, id_var_ind_z_xy, id_var_time_xy, &
1319                id_var_time_xz, id_var_time_yz, id_var_time_3d, id_var_x_xy, &
1320                id_var_xu_xy, id_var_x_xz, id_var_xu_xz, id_var_x_yz, &
1321                id_var_xu_yz, id_var_x_3d, id_var_xu_3d, id_var_y_xy, &
1322                id_var_yv_xy, id_var_y_xz, id_var_yv_xz, id_var_y_yz, &
1323                id_var_yv_yz, id_var_y_3d, id_var_yv_3d, id_var_zusi_xy, &
1324                id_var_zusi_3d, id_var_zu_xy, id_var_zu1_xy, id_var_zu_xz, &
1325                id_var_zu_yz, id_var_zu_3d, id_var_zwwi_xy, id_var_zwwi_3d, &
1326                id_var_zw_xy, id_var_zw_xz, id_var_zw_yz, id_var_zw_3d
1327
1328    INTEGER, DIMENSION(10)  ::  id_var_dospx, id_var_dospy
1329    INTEGER, DIMENSION(20)  ::  id_var_prt
1330    INTEGER, DIMENSION(11)  ::  nc_precision
1331    INTEGER, DIMENSION(dopr_norm_num) ::  id_var_norm_dopr
1332
1333    INTEGER, DIMENSION(dopts_num,0:10) ::  id_var_dopts
1334    INTEGER, DIMENSION(0:1,100)        ::  id_var_do2d, id_var_do3d
1335    INTEGER, DIMENSION(100,0:9)        ::  id_dim_z_pr, id_var_dopr, &
1336                                           id_var_z_pr
1337    INTEGER, DIMENSION(dots_max,0:9)   ::  id_var_dots
1338
1339!
1340!-- masked output
1341    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(max_masks,0:1,100) ::  domask_unit
1342
1343    LOGICAL ::  output_for_t0 = .FALSE.
1344
1345    INTEGER, DIMENSION(1:max_masks,0:1) ::  id_dim_time_mask, id_dim_x_mask, &
1346                id_dim_xu_mask, id_dim_y_mask, id_dim_yv_mask, id_dim_zu_mask, &
1347                id_dim_zw_mask, &
1348                id_set_mask, &
1349                id_var_time_mask, id_var_x_mask, id_var_xu_mask, &
1350                id_var_y_mask, id_var_yv_mask, id_var_zu_mask, id_var_zw_mask, &
1351                id_var_zusi_mask, id_var_zwwi_mask
1352
1353    INTEGER, DIMENSION(1:max_masks,0:1,100)         ::  id_var_domask
1354
1355    SAVE
1356
1357 END MODULE netcdf_control
1358
1359
1360
1361 MODULE particle_attributes
1362
1363!------------------------------------------------------------------------------!
1364! Description:
1365! ------------
1366! Definition of variables used to compute particle transport
1367!------------------------------------------------------------------------------!
1368
1369    USE precision_kind
1370
1371    CHARACTER (LEN=15)  ::  bc_par_lr = 'cyclic',  bc_par_ns = 'cyclic', &
1372                            bc_par_b  = 'reflect', bc_par_t  = 'absorb', &
1373                            collision_kernel = 'none'
1374
1375#if defined( __parallel )
1376    INTEGER ::  mpi_particle_type
1377#endif
1378    INTEGER ::  deleted_particles = 0, deleted_tails = 0,                      &
1379                dissipation_classes = 10, ibc_par_lr,                          &
1380                ibc_par_ns, ibc_par_b, ibc_par_t, iran_part = -1234567,        &
1381                maximum_number_of_particles = 1000,                            &
1382                maximum_number_of_tailpoints = 100,                            &
1383                maximum_number_of_tails = 0,                                   &
1384                number_of_initial_particles = 0, number_of_particles = 0,      &
1385                number_of_particle_groups = 1, number_of_tails = 0,            &
1386                number_of_initial_tails = 0, offset_ocean_nzt = 0,             &
1387                offset_ocean_nzt_m1 = 0, particles_per_point = 1,              &
1388                particle_file_count = 0, radius_classes = 20,                  &
1389                skip_particles_for_tail = 100, sort_count = 0,                 &
1390                total_number_of_particles, total_number_of_tails = 0,          &
1391                trlp_count_sum, trlp_count_recv_sum, trrp_count_sum,           &
1392                trrp_count_recv_sum, trsp_count_sum, trsp_count_recv_sum,      &
1393                trnp_count_sum, trnp_count_recv_sum
1394
1395    INTEGER, PARAMETER ::  max_number_of_particle_groups = 10
1396
1397    INTEGER, DIMENSION(:), ALLOCATABLE     ::  new_tail_id
1398    INTEGER, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  prt_count, prt_start_index
1399
1400    LOGICAL ::  hall_kernel = .FALSE., palm_kernel = .FALSE.,                  &
1401                particle_advection = .FALSE., random_start_position = .FALSE., &
1402                read_particles_from_restartfile = .TRUE.,                      &
1403                uniform_particles = .TRUE., use_kernel_tables = .FALSE.,       &
1404                use_particle_tails = .FALSE., use_sgs_for_particles = .FALSE., &
1405                wang_kernel = .FALSE., write_particle_statistics = .FALSE.
1406
1407    LOGICAL, DIMENSION(max_number_of_particle_groups) ::                       &
1408                vertical_particle_advection = .TRUE.
1409
1410    LOGICAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  particle_mask, tail_mask
1411
1412    REAL    ::  c_0 = 3.0, dt_min_part = 0.0002, dt_prel = 9999999.9,          &
1413                dt_sort_particles = 0.0, dt_write_particle_data = 9999999.9,   &
1414                dvrp_psize = 9999999.9, end_time_prel = 9999999.9,             &
1415                initial_weighting_factor = 1.0,                                &
1416                maximum_tailpoint_age = 100000.0,                              &
1417                minimum_tailpoint_distance = 0.0,                              &
1418                particle_advection_start = 0.0, sgs_wfu_part = 0.3333333,      &
1419                sgs_wfv_part = 0.3333333, sgs_wfw_part = 0.3333333,            &
1420                time_prel = 0.0, time_sort_particles = 0.0,                    &
1421                time_write_particle_data = 0.0
1422
1423    REAL, DIMENSION(max_number_of_particle_groups) ::  &
1424                density_ratio = 9999999.9, pdx = 9999999.9, pdy = 9999999.9, &
1425                pdz = 9999999.9, psb = 9999999.9, psl = 9999999.9,           &
1426                psn = 9999999.9, psr = 9999999.9, pss = 9999999.9,           &
1427                pst = 9999999.9, radius = 9999999.9
1428
1429    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  particle_tail_coordinates
1430
1431
1432    TYPE particle_type
1433       SEQUENCE
1434       REAL    ::  age, age_m, dt_sum, dvrp_psize, e_m, origin_x, origin_y, &
1435                   origin_z, radius, rvar1, rvar2, rvar3, speed_x, speed_y, &
1436                   speed_z, weight_factor, x, y, z
1437       INTEGER ::  class, group, tailpoints, tail_id
1438    END TYPE particle_type
1439
1440    TYPE(particle_type), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  initial_particles
1441    TYPE(particle_type), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET ::  part_1, part_2
1442    TYPE(particle_type), DIMENSION(:), POINTER  ::  particles
1443
1444    TYPE particle_groups_type
1445       SEQUENCE
1446       REAL    ::  density_ratio, radius, exp_arg, exp_term
1447    END TYPE particle_groups_type
1448
1449    TYPE(particle_groups_type), DIMENSION(max_number_of_particle_groups) ::&
1450                   particle_groups
1451
1452    SAVE
1453
1454 END MODULE particle_attributes
1455
1456
1457
1458
1459
1460 MODULE pegrid
1461
1462!------------------------------------------------------------------------------!
1463! Description:
1464! ------------
1465! Definition of variables which define processor topology and the exchange of
1466! ghost point layers. This modules must be placed in all routines which contain
1467! MPI-calls.
1468!------------------------------------------------------------------------------!
1469
1470#if defined( __parallel ) && ! defined ( __check )
1471#if defined( __lc )
1472    USE MPI
1473#else
1474    INCLUDE "mpif.h"
1475#endif
1476#endif
1477    CHARACTER(LEN=2) ::  send_receive = 'al'
1478    CHARACTER(LEN=5) ::  myid_char = ''
1479    INTEGER          ::  acc_rank, id_inflow = 0, id_recycling = 0,      &
1480                         myid = 0, num_acc_per_node = 0, req_count = 0,  &
1481                         target_id, npex = -1, npey = -1, numprocs = 1,  &
1482                         numprocs_previous_run = -1,                     &
1483                         tasks_per_node = -9999, threads_per_task = 1
1484
1485    INTEGER          ::  pdims(2) = 1, req(100)
1486
1487    INTEGER, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  hor_index_bounds, &
1488                                             hor_index_bounds_previous_run
1489
1490    LOGICAL ::  background_communication =.FALSE., collective_wait = .FALSE., &
1491                sendrecv_in_background = .FALSE.
1492
1493#if defined( __parallel )
1494#if defined( __mpi2 )
1495    CHARACTER (LEN=MPI_MAX_PORT_NAME) ::  port_name
1496#endif
1497
1498    INTEGER ::  comm1dx, comm1dy, comm2d, comm_inter, comm_palm, ierr, myidx,  &
1499                myidy, ndim = 2, ngp_a, ngp_o, ngp_xy, ngp_y, pleft, pnorth,   &
1500                pright, psouth, sendrecvcount_xy, sendrecvcount_yz,            &
1501                sendrecvcount_zx, sendrecvcount_zyd, sendrecvcount_yxd,        &
1502                type_x, type_x_int, type_xy, type_y, type_y_int
1503
1504    INTEGER ::  ibuf(12), pcoord(2)
1505
1506#if ! defined ( __check )
1507    INTEGER ::  status(MPI_STATUS_SIZE)
1508    INTEGER, DIMENSION(MPI_STATUS_SIZE,100) ::  wait_stat
1509#endif
1510
1511
1512    INTEGER, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  ngp_yz, type_xz, type_yz
1513
1514    LOGICAL ::  left_border_pe  = .FALSE., north_border_pe = .FALSE., &
1515                reorder = .TRUE., right_border_pe = .FALSE.,          &
1516                south_border_pe = .FALSE.
1517
1518    LOGICAL, DIMENSION(2) ::  cyclic = (/ .TRUE. , .TRUE. /), &
1519                              remain_dims
1520#endif
1521
1522    SAVE
1523
1524 END MODULE pegrid
1525
1526
1527
1528
1529 MODULE profil_parameter
1530
1531!------------------------------------------------------------------------------!
1532! Description:
1533! ------------
1534! Definition of variables which control PROFIL-output
1535!------------------------------------------------------------------------------!
1536
1537    INTEGER, PARAMETER ::  crmax = 100
1538
1539    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(20) ::  cross_ts_profiles = &
1540                           (/ ' E E*               ', ' dt                 ', &
1541                              ' u* w*              ', ' th*                ', &
1542                              ' umax vmax wmax     ', ' div_old div_new    ', &
1543                              ' z_i_wpt z_i_pt     ', ' w"pt"0 w"pt" wpt   ', &
1544                              ' pt(0) pt(zp)       ', ' splux spluy spluz  ', &
1545                              ' L                  ',                         &
1546                            ( '                    ', i9 = 1, 9 ) /)
1547
1548    CHARACTER (LEN=100), DIMENSION(crmax) ::  cross_profiles = &
1549                           (/ ' u v                           ', &
1550                              ' pt                            ', &
1551                              ' w"pt" w*pt* w*pt*BC wpt wptBC ', &
1552                              ' w"u" w*u* wu w"v" w*v* wv     ', &
1553                              ' km kh                         ', &
1554                              ' l                             ', &
1555                         ( '                               ', i9 = 1, 94 ) /)
1556
1557    INTEGER ::  profile_columns = 2, profile_rows = 3, profile_number = 0
1558
1559    INTEGER ::  cross_ts_numbers(crmax,crmax) = 0, &
1560                cross_ts_number_count(crmax) = 0, &
1561                dopr_index(300) = 0, dopr_initial_index(300) = 0, &
1562                dots_crossindex(100) = 0, dots_index(100) = 0
1563               
1564
1565    REAL ::  cross_ts_uymax(20) = &
1566                             (/ 999.999, 999.999, 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                                999.999, 999.999, 999.999, 999.999, 999.999 /),&
1570             cross_ts_uymax_computed(20) = 999.999, &
1571             cross_ts_uymin(20) = &
1572                             (/ 999.999, 999.999, 999.999,  -5.000, 999.999,   &
1573                                999.999,   0.000, 999.999, 999.999, 999.999,   &
1574                                999.999, 999.999, 999.999, 999.999, 999.999,   &
1575                                999.999, 999.999, 999.999, 999.999, 999.999 /),&
1576             cross_ts_uymin_computed(20) = 999.999
1577
1578    SAVE
1579
1580 END MODULE profil_parameter
1581
1582
1583
1584
1585 MODULE spectrum
1586
1587!------------------------------------------------------------------------------!
1588! Description:
1589! ------------
1590! Definition of quantities used for computing spectra
1591!------------------------------------------------------------------------------!
1592
1593    CHARACTER (LEN=6),  DIMENSION(1:5) ::  header_char = (/ 'PS(u) ', 'PS(v) ',&
1594                                           'PS(w) ', 'PS(pt)', 'PS(q) ' /)
1595    CHARACTER (LEN=2),  DIMENSION(10)  ::  spectra_direction = 'x'
1596    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(10)  ::  data_output_sp  = ' '
1597    CHARACTER (LEN=25), DIMENSION(1:5) ::  utext_char =                    &
1598                                           (/ '-power spectrum of u     ', &
1599                                              '-power spectrum of v     ', &
1600                                              '-power spectrum of w     ', &
1601                                              '-power spectrum of ^1185 ', &
1602                                              '-power spectrum of q     ' /)
1603    CHARACTER (LEN=39), DIMENSION(1:5) ::  ytext_char =                        &
1604                                 (/ 'k ^2236 ^2566^2569<u(k) in m>2s>->2    ', &
1605                                    'k ^2236 ^2566^2569<v(k) in m>2s>->2    ', &
1606                                    'k ^2236 ^2566^2569<w(k) in m>2s>->2    ', &
1607                                    'k ^2236 ^2566^2569<^1185(k) in m>2s>->2', &
1608                                    'k ^2236 ^2566^2569<q(k) in m>2s>->2    ' /)
1609
1610    INTEGER ::  klist_x = 0, klist_y = 0, n_sp_x = 0, n_sp_y = 0
1611
1612    INTEGER ::  comp_spectra_level(100) = 999999,                   &
1613                lstyles(100) = (/ 0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1614                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1615                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1616                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1617                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1618                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1619                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1620                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1621                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1622                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8 /), &
1623                plot_spectra_level(100) = 999999
1624
1625    REAL    ::  time_to_start_sp = 0.0
1626
1627    SAVE
1628
1629 END MODULE spectrum
1630
1631
1632
1633
1634 MODULE statistics
1635
1636!------------------------------------------------------------------------------!
1637! Description:
1638! ------------
1639! Definition of statistical quantities, e.g. global sums
1640!------------------------------------------------------------------------------!
1641
1642    CHARACTER (LEN=40) ::  region(0:9)
1643    INTEGER ::  pr_palm = 80, statistic_regions = 0
1644    INTEGER ::  u_max_ijk(3), v_max_ijk(3), w_max_ijk(3)
1645    LOGICAL ::  flow_statistics_called = .FALSE.
1646    REAL ::     u_max, v_max, w_max
1647    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE       ::  sums_divnew_l, sums_divold_l,   &
1648                                              weight_substep, weight_pres
1649    REAL, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE     ::  sums, sums_wsts_bc_l, ts_value, &
1650                                              sums_wsus_ws_l, sums_wsvs_ws_l, &
1651                                              sums_us2_ws_l, sums_vs2_ws_l,   &
1652                                              sums_ws2_ws_l,                  &
1653                                              sums_wsnrs_ws_l,                &
1654                                              sums_wspts_ws_l,                &
1655                                              sums_wssas_ws_l,                &
1656                                              sums_wsqs_ws_l,                 &
1657                                              sums_wsqrs_ws_l
1658                                             
1659    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE   ::  hom_sum, rmask, spectrum_x, &
1660                                              spectrum_y, sums_l, sums_l_l, &
1661                                              sums_up_fraction_l
1662    REAL, DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  hom
1663
1664    SAVE
1665
1666 END MODULE statistics
1667
1668
1669
1670
1671 MODULE transpose_indices
1672
1673!------------------------------------------------------------------------------!
1674! Description:
1675! ------------
1676! Definition of indices for transposed arrays
1677!------------------------------------------------------------------------------!
1678
1679    INTEGER ::  nxl_y, nxl_yd, nxl_z, nxr_y, nxr_yd, nxr_z, nyn_x, nyn_z,      &
1680                nys_x, nys_z, nzb_x, nzb_y, nzb_yd, nzt_x, nzt_y, nzt_yd
1681               
1682
1683    SAVE
1684
1685 END MODULE transpose_indices
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.