source: palm/trunk/SOURCE/modules.f90 @ 1159

Last change on this file since 1159 was 1159, checked in by fricke, 8 years ago

Bugfix: In case of non-cyclic lateral boundary conditions, Neumann boundary conditions for the velocity components at the outflow are in fact radiation boundary conditions using the maximum phase velocity that ensures numerical stability (CFL-condition).
Logical operator use_cmax is now used instead of bc_lr_dirneu/_neudir.

  • 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! -bc_lr_dirneu, bc_lr_neudir, bc_ns_dirneu, bc_ns_neudir
23! +use_cmax
24!
25! Former revisions:
26! -----------------
27! $Id: modules.f90 1159 2013-05-21 11:58:22Z fricke $
28!
29! 1128 2013-04-12 06:19:32Z raasch
30! +background_communication, i_left, i_right, j_north, j_south, req, req_count,
31! send_receive, sendrecv_in_background, wait_stat
32!
33! 1115 2013-03-26 18:16:16Z hoffmann
34! unused variables removed
35!
36! 1113 2013-03-10 02:48:14Z raasch
37! +on_device
38!
39! 1111 2013-03-08 23:54:10Z raasch
40! +tric, nr_timesteps_this_run
41!
42! 1106 2013-03-04 05:31:38Z raasch
43! array_kind renamed precision_kind, pdims defined in serial code
44! bugfix: default value assigned to coupling_start_time
45!
46! 1095 2013-02-03 02:21:01Z raasch
47! FORTRAN error in r1092 removed
48!
49! 1092 2013-02-02 11:24:22Z raasch
50! character length in some derived type changed for better alignment
51!
52! 1065 2012-11-22 17:42:36Z hoffmann
53! + c_sedimentation, limiter_sedimentation, turbulence, a_1, a_2, a_3, b_1, b_2,
54! + b_3, c_1, c_2, c_3, beta_cc
55!
56! bottom boundary condition of qr, nr changed from Dirichlet to Neumann
57!
58! 1053 2012-11-13 17:11:03Z hoffmann
59! necessary expansions according to the two new prognostic equations (nr, qr)
60! of the two-moment cloud physics scheme:
61! +*_init, flux_l_*, diss_l_*, flux_s_*, diss_s_*, *sws, *swst, tend_*, *, *_p
62! +t*_m, *_1, *_2, *_3, *_av, bc_*_b, bc_*_t, ibc_*_b, ibc_*_t, bc_*_t_val,
63! +*_vertical_gradient, *_surface_initial_change, *_vertical_gradient_level,
64! +*_vertical_gradient_level_ind, *_surface, constant_waterflux_*, 
65! +cloud_scheme, icloud_scheme, surface_waterflux_*, sums_ws*s_ws_l, wall_*flux
66!
67! constants for the two-moment scheme:
68! +a_vent, a_term, b_vent, b_term, c_evap, c_term, cof, eps_sb, k_cc, k_cr, k_rr,
69! +k_br, kappa_rr, kin_vis_air, mu_constant_value, nc, pirho_l, dpirho_l, rho_1,
70! +schmidt, schmidt_p_1d3, stp, x0, xmin, xmax, dt_precipitation, w_precipitation
71!
72! steering parameters for the two_moment scheme:
73! +mu_constant, ventilation_effect
74!
75! 1036 2012-10-22 13:43:42Z raasch
76! code put under GPL (PALM 3.9)
77!
78! 1031 2012-10-19 14:35:30Z raasch
79! +output_format_netcdf
80!
81! 1015 2012-09-27 09:23:24Z raasch
82! +acc_rank, num_acc_per_node,
83! -adjust_mixing_length
84!
85! 1010 2012-09-20 07:59:54Z raasch
86! pointer free version can be generated with cpp switch __nopointer
87!
88! 1003 2012-09-14 14:35:53Z raasch
89! -grid_matching, nxa, nya, etc., nnx_pe, nny_pe, spl_*
90!
91! 1001 2012-09-13 14:08:46Z raasch
92! -asselin_filter_factor, cut_spline_overshoot, dt_changed, last_dt_change,
93! last_dt_change_1d, long_filter_factor, overshoot_limit_*, ups_limit_*
94! several pointer/target arrays converted to normal ones
95!
96! 996 2012-09-07 10:41:47Z raasch
97! -use_prior_plot1d_parameters
98!
99! 978 2012-08-09 08:28:32Z fricke
100! +c_u_m, c_u_m_l, c_v_m, c_v_m_l, c_w_m, c_w_m_l,
101! +bc_lr_dirneu, bc_lr_neudir, bc_ns_dirneu, bc_ns_neudir
102! -km_damp_x, km_damp_y, km_damp_max, outflow_damping_width
103! +z0h, z0h_av, z0h_factor, z0h1d
104! +ptdf_x, ptdf_y, pt_damping_width, pt_damping_factor
105!
106! 964 2012-07-26 09:14:24Z raasch
107! -cross_linecolors, cross_linestyles, cross_normalized_x, cross_normx_factor,
108! cross_normalized_y, cross_normy_factor, cross_pnc_local,
109! cross_profile_numbers, cross_profile_number_counter, cross_uxmax,
110! cross_uxmax_computed, cross_uxmax_normalized,
111! cross_uxmax_normalized_computed, cross_uxmin, cross_uxmin_computed,
112! cross_uxmin_normalized, cross_uxmin_normalized_computed, cross_uymax,
113! cross_uymin, cross_xtext, dopr_crossindex, dopr_label, linecolors, linestyles,
114! nz_do1d, profil_output, z_max_do1d, z_max_do1d_normalized
115!
116! 951 2012-07-19 14:22:52Z hoffmann
117! changing profile_columns and profile_rows
118!
119! 940 2012-07-09 14:31:00Z raasch
120! +neutral
121!
122! 927 2012-06-06 19:15:04Z raasch
123! +masking_method
124!
125! 880 2012-04-13 06:28:59Z raasch
126! gathered_size, subdomain_size moved to control_parameters
127!
128! 866 2012-03-28 06:44:41Z raasch
129! interface for global_min_max changed
130!
131! 861 2012-03-26 14:18:34Z suehring
132! +wall_flags_0
133! -boundary_flags
134! +nzb_max
135! +adv_sca_1, +adv_mom_1
136!
137! 849 2012-03-15 10:35:09Z raasch
138! +deleted_particles, deleted_tails, tr.._count_sum, tr.._count_recv_sum in
139! particle_attributes,
140! +de_dx, de_dy, de_dz in arrays_3d,
141! first_call_advec_particles renamed first_call_lpm
142!
143! 828 2012-02-21 12:00:36Z raasch
144! +dissipation_classes, radius_classes, use_kernel_tables,
145! particle feature color renamed class
146!
147! 825 2012-02-19 03:03:44Z raasch
148! +bfactor, curvature_solution_effects, eps_ros, molecular_weight_of_water,
149! vanthoff, -b_cond in cloud_parameters,
150! dopts_num increased to 29, particle attributes speed_x|y|z_sgs renamed
151! rvar1|2|3
152! wang_collision_kernel and turbulence_effects_on_collision replaced by
153! collision_kernel, hall_kernel, palm_kernel, wang_kernel
154!
155! 809 2012-01-30 13:32:58Z marongas
156! Bugfix: replaced .AND. and .NOT. with && and ! in the preprocessor directives
157!
158! 807 2012-01-25 11:53:51Z maronga
159! New cpp directive "__check" implemented which is used by check_namelist_files.
160! New parameter check_restart has been defined which is needed by
161! check_namelist_files only.
162!
163! 805 2012-01-17 15:53:28Z franke
164! Bugfix collective_wait must be out of parallel branch for runs in serial mode
165!
166! 801 2012-01-10 17:30:36Z suehring
167! Dimesion of sums_wsus_ws_l, ! sums_wsvs_ws_l, sums_us2_ws_l, sums_vs2_ws_l,
168! sums_ws2_ws_l, sums_wspts_ws_l, sums_wsqs_ws_l, sums_wssas_ws_l increased.
169! for thread-safe summation in advec_ws.
170!
171! 792 2011-12-01 01:23:23Z raasch
172! particle arrays (particles, parrticles_temp) implemented as pointers,
173! +particles_1, particles_2, sort_count
174!
175! 790 2011-11-29 03:11:20Z raasch
176! +turbulence_effects_on_collision, wang_collision_kernel
177!
178! 785 2011-11-28 09:47:19Z raasch
179! +scalar_rayleigh_damping, rdf_sc
180!
181! 778 2011-11-07 14:18:25Z fricke
182! +gathered_size, subdomain_size
183!
184! 771 2011-10-27 10:56:21Z heinze
185! +lpt_av
186!
187! 767 2011-10-14 06:39:12Z raasch
188! +u_profile, v_profile, uv_heights, use_prescribed_profile_data
189!
190! 759 2011-09-15 13:58:31Z raasch
191! +io_blocks, io_group, maximum_parallel_io_streams,
192! synchronous_exchange moved to control_parameters
193!
194! 743 2011-08-18 16:10:16Z suehring
195! Dimension of sums_wsus_ws_l, sums_wsvs_ws_l, sums_us2_ws_l, sums_vs2_ws_l,
196! sums_ws2_ws_l, sums_wspts_ws_l, sums_wssas_ws_l,sums_wsqs_ws_l needed for
197! statistical evaluation of turbulent fluxes in WS-scheme decreased.
198! 736 2011-08-17 14:13:26Z suehring
199! Dimension of fluxes needed for WS-scheme increased.
200!
201! 722 2011-04-11 06:21:09Z raasch
202! Bugfix: default value for south_border_pe changed to .F.
203!
204! 707 2011-03-29 11:39:40Z raasch
205! +bc_lr_dirrad, bc_lr_raddir, bc_ns_dirrad, bc_ns_raddir, left_border_pe,
206! north_border_pe, right_border_pe, south_border_pe
207! p_sub renamed p_loc
208!
209! 683 2011-02-09 14:25:15Z raasch
210! +synchronous_exchange
211!
212! 673 2011-01-18 16:19:48Z suehring
213! +weight_pres to weight the respective contribution of the Runge-Kutta
214! substeps. +p_sub to buffer the intermediate contributions for Multigrid and
215! SOR.
216!
217! 667 2010-12-23 12:06:00Z suehring/gryschka
218! Removed u_nzb_p1_for_vfc and v_nzb_p1_for_vfc
219! For coupling with different resolution in ocean and atmophere:
220! +nx_a, +nx_o, ny_a, +ny_o, ngp_a, ngp_o, +total_2d_o, +total_2d_a,
221! +coupling_topology
222! Buffer arrays for the left sided advective fluxes added in arrays_3d.
223! +flux_s_u, +flux_s_v, +flux_s_w, +diss_s_u, +diss_s_v, +diss_s_w,
224! +flux_s_pt, +diss_s_pt, +flux_s_e, +diss_s_e, +flux_s_q, +diss_s_q,
225! +flux_s_sa, +diss_s_sa
226! 3d arrays for dissipation control added. (only necessary for vector arch.)
227! +var_x, +var_y, +var_z, +gamma_x, +gamma_y, +gamma_z
228! Default of momentum_advec and scalar_advec changed to 'ws-scheme' .
229! +exchange_mg added in control_parameters to steer the data exchange.
230! Parameters +nbgp, +nxlg, +nxrg, +nysg, +nyng added in indices.
231! flag array +boundary_flags added in indices to steer the degradation of order
232! of the advective fluxes when non-cyclic boundaries are used.
233! MPI-datatypes +type_y, +type_y_int and +type_yz for data_exchange added in
234! pegrid.
235! +sums_wsus_ws_l, +sums_wsvs_ws_l, +sums_us2_ws_l, +sums_vs2_ws_l,
236! +sums_ws2_ws_l, +sums_wspts_ws_l, +sums_wssas_ws_l, +sums_wsqs_ws_l
237! and +weight_substep added in statistics to steer the statistical evaluation
238! of turbulent fluxes in the advection routines.
239! LOGICALS +ws_scheme_sca and +ws_scheme_mom added to get a better performance
240! in prognostic_equations.
241! LOGICAL +dissipation_control control added to steer numerical dissipation
242! in ws-scheme.
243! Changed length of string run_description_header
244!
245! 622 2010-12-10 08:08:13Z raasch
246! +collective_wait in pegrid
247!
248! 600 2010-11-24 16:10:51Z raasch
249! default values of surface_scalarflux and surface_waterflux changed
250! to 9999999.9
251!
252! 580 2010-10-05 13:59:11Z heinze
253! Renaming of ws_vertical_gradient to subs_vertical_gradient,
254! ws_vertical_gradient_level to subs_vertical_gradient_level and
255! ws_vertical_gradient_level_ind to subs_vertical_gradient_level_i
256!
257! 564 2010-09-30 13:18:59Z helmke
258! nc_precision and netcdf_precision dimension changed to 11, all default
259! values of mask_xyz_loop changed to -1.0, dimension of openfile changed to
260! 200+2*max_masks, max_masks changed to 50
261!
262! 553 2010-09-01 14:09:06Z weinreis
263! parameters for masked output are replaced by arrays
264!
265! 531 2010-04-21 06:47:21Z heinze
266! character length of dopr_unit enlarged
267!
268! 519 2010-03-19 05:30:02Z raasch
269! -replace_char, replace_by
270!
271! 493 2010-03-01 08:30:24Z raasch
272! +netcdf_data_format, -netcdf_64bit, -netcdf_64bit_3d, -netcdf_format_mask*,
273! -nc_format_mask, -format_parallel_io
274!
275! 485 2010-02-05 10:57:51Z raasch
276! ngp_3d, ngp_3d_inner changed to 64 bit
277!
278! 449 2010-02-02 11:23:59Z raasch
279! -var_ts: replaced by dots_max,
280! initial data assignments to some dvrp arrays changed due to error messages
281! from gfortran compiler
282! +large_scale_subsidence, ws_vertical_gradient, ws_vertical_gradient_level,
283! ws_vertical_gradient_level_ind, w_subs
284!
285! 388 2009-09-23 09:40:33Z raasch
286! +prho, prho_1
287! +bc_lr_cyc, bc_ns_cyc
288! +output_for_t0
289! translation error of actual -> current revisions fixed
290! +q* in dots_label, dots_unit. increased dots_num respectively
291! typographical error in dots_unit fixed
292! +clip_dvrp_*, cluster_size, color_interval, dvrpsize_interval, dvrp_overlap,
293! dvrp_total_overlap, groundplate_color, local_dvrserver_running, n*_dvrp,
294! interval_*_dvrp_prt, isosurface_color, particle_color, particle_dvrpsize,
295! topography color in dvrp_variables,
296! vertical_particle_advection is a 1d-array,
297! +canyon_height, canyon_width_x, canyon_width_y, canyon_wall_left,
298! canyon_wall_south, conserve_volume_flow_mode, coupling_start_time,
299! dp_external, dp_level_b, dp_level_ind_b, dp_smooth, dp_smooth_factor, dpdxy,
300! run_coupled, time_since_reference_point, u_bulk, v_bulk in control_parameters,
301! default value of grid_matching changed to strict
302! +shf_av, qsws_av
303!
304! 217 2008-12-09 18:00:48Z letzel
305! +topography_grid_convention
306! some dvrp-variables changed to single precision, variables for dvrp-mode
307! pathlines added, +target_id, abort_mode, message_string
308!
309! 197 2008-09-16 15:29:03Z raasch
310! allow 100 spectra levels instead of 10 for consistency with
311! define_netcdf_header, +canopy_heat_flux, cthf, lai,
312! +leaf_surface_concentration, scalar_exchange_coefficient, sec, sls
313! +hor_index_bounds, hor_index_bounds_previous_run, id_inflow, id_recycling,
314! inflow_damping_*, mean_inflow_profiles, numprocs_previous_run, nx_on_file,
315! ny_on_file, offset_ocean_*, recycling_plane, recycling_width, turbulent_inflow
316! -myid_char_14
317!
318! 138 2007-11-28 10:03:58Z letzel
319! +drag_coefficient, pch_index, lad_surface, lad_vertical_gradient,
320! lad_vertical_gradient_level, plant_canopy, lad, lad_s, lad_u, lad_v,
321! lad_w, cdc, lad_vertical_gradient_level_ind, canopy_mode
322! +dt_sort_particles, ngp_2dh_s_inner, time_sort_particles, flags,
323! wall_flags_1..10, wall_humidityflux(0:4), wall_qflux(0:4),
324! wall_salinityflux(0:4), wall_scalarflux(0:4)
325!
326! 108 2007-08-24 15:10:38Z letzel
327! +comm_inter, constant_top_momentumflux, coupling_char, coupling_mode,
328! coupling_mode_remote, c_u, c_v, c_w, dt_coupling, e_init, humidity_remote,
329! ngp_xy, nxlu, nysv, port_name, qswst_remote, terminate_coupled,
330! terminate_coupled_remote, time_coupling, top_momentumflux_u|v, type_xy,
331! uswst*, vswst*
332!
333! 97 2007-06-21 08:23:15Z raasch
334! +atmos_ocean_sign, ocean, r, + salinity variables
335! defaults of .._vertical_gradient_levels changed from -1.0 to -9999999.9
336! hydro_press renamed hyp, use_pt_reference renamed use_reference
337!
338! 89 2007-05-25 12:08:31Z raasch
339! +data_output_pr_user, max_pr_user, size of data_output_pr, dopr_index,
340! dopr_initial_index and dopr_unit enlarged,
341! var_hom and var_sum renamed pr_palm
342!
343! 82 2007-04-16 15:40:52Z raasch
344! +return_addres, return_username
345! Cpp-directive lcmuk renamed lc
346!
347! 75 2007-03-22 09:54:05Z raasch
348! +arrays precipitation_amount, precipitation_rate, precipitation_rate_av,
349! rif_wall, z0_av, +arrays u_m_l, u_m_r, etc. for radiation boundary conditions,
350! +loop_optimization, netcdf_64bit_3d, zu_s_inner, zw_w_inner, id_var_zusi_*,
351! id_var_zwwi_*, ts_value, u_nzb_p1_for_vfc, v_nzb_p1_for_vfc, pt_reference,
352! use_pt_reference, precipitation_amount_interval, revision
353! +age_m in particle_type, moisture renamed humidity,
354! -data_output_ts, dots_n, uvmean_outflow, uxrp, vynp,
355! arrays dots_label and dots_unit now dimensioned with dots_max,
356! setting of palm version moved to main program
357!
358! 37 2007-03-01 08:33:54Z raasch
359! +constant_top_heatflux, top_heatflux, use_top_fluxes, +arrays for top fluxes,
360! +nzt_diff, default of bc_pt_t renamed "initial_gradient"
361! Bugfix: p is not a pointer
362!
363! RCS Log replace by Id keyword, revision history cleaned up
364!
365! Revision 1.95  2007/02/11 13:18:30  raasch
366! version 3.1b (last under RCS control)
367!
368! Revision 1.1  1997/07/24 11:21:26  raasch
369! Initial revision
370!
371!
372! Description:
373! ------------
374! Definition of variables for special advection schemes
375!------------------------------------------------------------------------------!
376
377    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE   ::  aex, bex, dex, eex
378
379    SAVE
380
381 END MODULE advection
382
383
384
385
386 MODULE precision_kind
387
388!------------------------------------------------------------------------------!
389! Description:
390! ------------
391! Definition of type parameters (used for the definition of single or double
392! precision variables)
393!------------------------------------------------------------------------------!
394
395    INTEGER, PARAMETER ::  dpk = SELECTED_REAL_KIND( 12 ), &
396                           spk = SELECTED_REAL_KIND( 6 )
397
398    SAVE
399
400 END MODULE precision_kind
401
402
403
404
405 MODULE arrays_3d
406
407!------------------------------------------------------------------------------!
408! Description:
409! ------------
410! Definition of all arrays defined on the computational grid
411!------------------------------------------------------------------------------!
412
413    USE precision_kind
414
415    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::                                         &
416          c_u_m, c_u_m_l, c_v_m, c_v_m_l, c_w_m, c_w_m_l, ddzu, ddzu_pres,     &
417          dd2zu, dzu, ddzw, dzw, hyp, inflow_damping_factor, lad, l_grid,      &
418          nc_1d, nr_1d, ptdf_x, ptdf_y, pt_1d, pt_init, q_1d, q_init, qc_1d,   &
419          qr_1d, rdf, rdf_sc, sa_init, ug, u_init, u_nzb_p1_for_vfc, vg,       &
420          v_init, v_nzb_p1_for_vfc, w_subs, zu, zw
421
422    REAL, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::                                       &
423          c_u, c_v, c_w, diss_s_e, diss_s_nr, diss_s_pt, diss_s_q,             &
424          diss_s_qr, diss_s_sa, diss_s_u, diss_s_v, diss_s_w, dzu_mg, dzw_mg,  &
425          flux_s_e, flux_s_nr, flux_s_pt, flux_s_q, flux_s_qr, flux_s_sa,      &
426          flux_s_u, flux_s_v, flux_s_w, f1_mg, f2_mg, f3_mg,                   &
427          mean_inflow_profiles, nrs, nrsws, nrswst, pt_slope_ref, qs, qsws,    &
428          qswst, qswst_remote, qrs, qrsws, qrswst, rif, saswsb, saswst, shf,   &
429          total_2d_a, total_2d_o, ts, tswst, us, usws, uswst, vsws, vswst, z0, &
430          z0h
431
432    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::                                     &
433          canopy_heat_flux, cdc, d, de_dx, de_dy, de_dz, diss, diss_l_e,       &
434          diss_l_nr, diss_l_pt, diss_l_q, diss_l_qr, diss_l_sa, diss_l_u,      &
435          diss_l_v, diss_l_w, flux_l_e, flux_l_nr, flux_l_pt, flux_l_q,        &
436          flux_l_qr, flux_l_sa, flux_l_u, flux_l_v, flux_l_w, kh, km, lad_s,   &
437          lad_u, lad_v, lad_w, lai, l_wall, p_loc, sec, sls, tend, tend_pt,    &
438          tend_nr, tend_q, tend_qr, tric, u_m_l, u_m_n, u_m_r, u_m_s, v_m_l,   &
439          v_m_n, v_m_r, v_m_s, w_m_l, w_m_n, w_m_r, w_m_s
440
441#if defined( __nopointer )
442    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE, TARGET ::                             &
443          e, e_p, nr, nr_p, p, prho, pt, pt_p, q, q_p, qc, ql, ql_c, ql_v,     &
444          ql_vp, qr, qr_p, rho, sa, sa_p, te_m, tnr_m, tpt_m, tq_m, tqr_m,     &
445          tsa_m, tu_m, tv_m, tw_m, u, u_p, v, v_p, vpt, w, w_p
446#else
447    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE, TARGET ::                             &
448          e_1, e_2, e_3, p, prho_1, nr_1, nr_2, nr_3, pt_1, pt_2, pt_3, q_1,   &
449          q_2, q_3, qc_1, ql_v, ql_vp, ql_1, ql_2, qr_1, qr_2, qr_3, rho_1,    &
450          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
451
452    REAL, DIMENSION(:,:,:), POINTER ::                                         &
453          e, e_p, nr, nr_p, prho, pt, pt_p, q, q_p, qc, ql, ql_c, qr, qr_p,    &
454          rho, sa, sa_p, te_m, tnr_m, tpt_m, tq_m, tqr_m, tsa_m, tu_m, tv_m,   &
455          tw_m, u, u_p, v, v_p, vpt, w, w_p
456#endif
457
458    REAL, DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  rif_wall
459
460    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE :: var_x, var_y, var_z, gamma_x,       &
461                                           gamma_y, gamma_z
462
463    SAVE
464
465 END MODULE arrays_3d
466
467
468
469
470 MODULE averaging
471
472!------------------------------------------------------------------------------!
473! Description:
474! ------------
475! Definition of variables needed for time-averaging of 2d/3d data
476!------------------------------------------------------------------------------!
477
478    REAL, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  lwp_av, precipitation_rate_av,       &
479                                          qsws_av, shf_av,ts_av, us_av, z0_av, &
480                                          z0h_av
481
482    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE, TARGET :: &
483          e_av, lpt_av, nr_av, p_av, pc_av, pr_av, prr_av, pt_av, q_av, qc_av, &
484          ql_av, ql_c_av, ql_v_av, ql_vp_av, qr_av, qv_av, rho_av, s_av, sa_av,&
485          u_av, v_av, vpt_av, w_av
486 
487 END MODULE averaging
488
489
490
491 MODULE cloud_parameters
492
493!------------------------------------------------------------------------------!
494! Description:
495! ------------
496! Definition of variables and constants for cloud physics
497!------------------------------------------------------------------------------!
498
499    LOGICAL ::  curvature_solution_effects = .FALSE., &
500                limiter_sedimentation = .TRUE., &
501                ventilation_effect = .FALSE.
502               
503
504    REAL ::  a_1 = 8.69E-4,     & ! coef. in turb. parametrization (cm-2 s3)
505             a_2 = -7.38E-5,    & ! coef. in turb. parametrization (cm-2 s3)
506             a_3 = -1.40E-2,    & ! coef. in turb. parametrization
507             a_term = 9.65,     & ! coef. for terminal velocity (m s-1)
508             a_vent = 0.78,     & ! coef. for ventilation effect
509             b_1 = 11.45E-6,    & ! coef. in turb. parametrization (m)
510             b_2 = 9.68E-6,     & ! coef. in turb. parametrization (m)
511             b_3 = 0.62,        & ! coef. in turb. parametrization
512             b_term = 9.8,      & ! coef. for terminal velocity (m s-1)
513             b_vent = 0.308,    & ! coef. for ventilation effect
514             beta_cc = 3.09E-4, & ! coef. in turb. parametrization (cm-2 s3)
515             bfactor,           &
516             c_1 = 4.82E-6,     & ! coef. in turb. parametrization (m)
517             c_2 = 4.8E-6,      & ! coef. in turb. parametrization (m)
518             c_3 = 0.76,        & ! coef. in turb. parametrization
519             c_const = 0.93,    & ! const. in Taylor-microscale Reynolds number
520             c_evap = 0.7,      & ! constant in evaporation
521             c_sedimentation = 2.0, & ! Courant number of sedimentation process
522             c_term = 600.0,    & ! coef. for terminal velocity (m-1)
523             cof(6) = (/ 76.18009172947146,      & ! coefficients in the
524                         -86.50532032941677,     & ! numerical
525                         24.01409824083091,      & ! calculation of the
526                         -1.231739572450155,     & ! gamma function
527                         0.1208650973866179E-2,  &
528                         -0.5395239384953E-5 /), &
529             cp = 1005.0,       & ! heat capacity of dry air (J kg-1 K-1)
530             diff_coeff_l = 0.23E-4, & ! diffusivity of water vapor (m2 s-1)
531             effective_coll_efficiency, &
532             eps_ros = 1.0E-4,  & ! accuracy of Rosenbrock method
533             eps_sb = 1.0E-20,  & ! threshold in two-moments scheme
534             k_cc = 9.44E09,    & ! const. cloud-cloud kernel (m3 kg-2 s-1)
535             k_cr0 = 4.33,      & ! const. cloud-rain kernel (m3 kg-1 s-1)
536             k_rr = 7.12,       & ! const. rain-rain kernel (m3 kg-1 s-1)
537             k_br = 1000.,      & ! const. in breakup parametrization (m-1)
538             k_st = 1.2E8,      & ! const. in drizzle parametrization (m-1 s-1)
539             kappa_rr = 60.7,   & ! const. in collision kernel (kg-1/3)
540             kin_vis_air = 1.4086E-5, & ! kin. viscosity of air (m2 s-1)
541             l_v = 2.5E+06,     & ! latent heat of vaporization (J kg-1)
542             l_d_cp, l_d_r, l_d_rv, & ! l_v / cp, l_v / r_d, l_v / r_v
543             mass_of_solute = 1.0E-17, & ! soluted NaCl (kg)
544             molecular_weight_of_solute = 0.05844, & ! mol. m. NaCl (kg mol-1)
545             molecular_weight_of_water = 0.01801528, & ! mol. m. H2O (kg mol-1)
546             nc_const = 70.0E6, & ! cloud droplet concentration
547             prec_time_const = 0.001, & !coef. in Kessler scheme
548             pirho_l, dpirho_l, & ! pi * rho_l / 6.0; 6.0 / ( pi * rho_l )
549             rho_l = 1.0E3,     & ! density of water (kg m-3)
550             ql_crit = 0.0005,  & ! coef. in Kessler scheme
551             r_d = 287.0,       & ! sp. gas const. dry air (J kg-1 K-1)
552             r_v = 461.51,      & ! sp. gas const. water vapor (J kg-1 K-1)
553             schmidt = 0.71,    & ! Schmidt number
554             schmidt_p_1d3,     & ! schmidt**( 1.0 / 3.0 )
555             sigma_gc = 1.3,    & ! log-normal geometric standard deviation
556             stp = 2.5066282746310005, & ! parameter in gamma function
557             thermal_conductivity_l = 2.43E-2, & ! therm. cond. air (J m-1 s-1 K-1)
558             vanthoff = 2.0,    & ! van't Hoff factor for NaCl
559             x0 = 2.6E-10,      & ! separating drop mass (kg)
560             xrmin = 2.6E-10,   & ! minimum rain drop size (kg)
561             xrmax = 5.0E-6,    & ! maximum rain drop site (kg)
562             dt_precipitation = 100.0, & ! timestep precipitation (s)
563             w_precipitation = 9.65      ! maximum terminal velocity (m s-1)
564
565    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE     ::  hyrho, pt_d_t, t_d_pt 
566
567    REAL, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  precipitation_amount, &
568                                            precipitation_rate
569!
570!-- 3D array of precipitation rate
571    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  prr
572
573    SAVE
574
575 END MODULE cloud_parameters
576
577
578
579
580 MODULE constants
581
582!------------------------------------------------------------------------------!
583! Description:
584! ------------
585! Definition of general constants
586!------------------------------------------------------------------------------!
587
588    REAL    ::  pi = 3.141592654
589    REAL    ::  adv_mom_1, adv_mom_3, adv_mom_5, adv_sca_1, adv_sca_3, adv_sca_5
590   
591
592    SAVE
593
594 END MODULE constants
595
596
597
598
599 MODULE control_parameters
600
601!------------------------------------------------------------------------------!
602! Description:
603! ------------
604! Definition of parameters for program control
605!------------------------------------------------------------------------------!
606
607    TYPE plot_precision
608       CHARACTER (LEN=8) ::  variable
609       INTEGER           ::  precision
610    END TYPE plot_precision
611
612    TYPE(plot_precision), DIMENSION(100) ::  plot_3d_precision =               &
613                        (/ plot_precision( 'u', 2 ), plot_precision( 'v', 2 ), &
614                           plot_precision( 'w', 2 ), plot_precision( 'p', 5 ), &
615                           plot_precision( 'pt', 2 ),                          &
616                           ( plot_precision( ' ', 1 ), i9 = 1,95 ) /)
617
618    TYPE file_status
619       LOGICAL ::  opened, opened_before
620    END TYPE file_status
621   
622    INTEGER, PARAMETER :: mask_xyz_dimension = 100, max_masks = 50
623
624    TYPE(file_status), DIMENSION(200+2*max_masks) ::                &
625                             openfile = file_status(.FALSE.,.FALSE.)
626
627    CHARACTER (LEN=1)    ::  cycle_mg = 'w', timestep_reason = ' '
628    CHARACTER (LEN=2)    ::  coupling_char = ''
629    CHARACTER (LEN=5)    ::  write_binary = 'false'
630    CHARACTER (LEN=8)    ::  run_date, run_time
631    CHARACTER (LEN=9)    ::  simulated_time_chr
632    CHARACTER (LEN=11)   ::  topography_grid_convention = ' '
633    CHARACTER (LEN=12)   ::  version = ' ', revision = ' '
634    CHARACTER (LEN=16)   ::  conserve_volume_flow_mode = 'default', &
635                             loop_optimization = 'default', &
636                             momentum_advec = 'ws-scheme', &
637                             psolver = 'poisfft', &
638                             scalar_advec = 'ws-scheme'
639    CHARACTER (LEN=20)   ::  bc_e_b = 'neumann', bc_lr = 'cyclic', &
640                             bc_ns = 'cyclic', bc_p_b = 'neumann', &
641                             bc_p_t = 'dirichlet', bc_pt_b = 'dirichlet', &
642                             bc_pt_t = 'initial_gradient', &
643                             bc_q_b = 'dirichlet', bc_q_t = 'neumann', &
644                             bc_s_b = 'dirichlet', bc_s_t = 'neumann', &
645                             bc_sa_t = 'neumann', &
646                             bc_uv_b = 'dirichlet', bc_uv_t = 'dirichlet', &
647                             canopy_mode = 'block', &
648                             cloud_scheme = 'seifert_beheng', &
649                             coupling_mode = 'uncoupled', &
650                             coupling_mode_remote = 'uncoupled', &
651                             dissipation_1d = 'as_in_3d_model', &
652                             fft_method = 'system-specific', &
653                             mixing_length_1d = 'as_in_3d_model', &
654                             random_generator = 'numerical-recipes', &
655                             return_addres, return_username, &
656                             timestep_scheme = 'runge-kutta-3'                             
657    CHARACTER (LEN=40)   ::  avs_data_file, output_format_netcdf, &
658                             topography = 'flat'
659    CHARACTER (LEN=64)   ::  host = ' '
660    CHARACTER (LEN=80)   ::  log_message, run_identifier
661    CHARACTER (LEN=100)  ::  initializing_actions = ' ' 
662    CHARACTER (LEN=110)  ::  run_description_header
663    CHARACTER (LEN=1000) ::  message_string = ' '
664
665    CHARACTER (LEN=7),  DIMENSION(100) ::  do3d_comp_prec = ' '
666    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(10)  ::  data_output_format = ' '
667    CHARACTER (LEN=11), DIMENSION(100) ::  data_output = ' ',    &
668                                           data_output_user = ' ', doav = ' '
669    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(max_masks,100) ::  &
670         data_output_masks = ' ', data_output_masks_user = ' '
671
672    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(300) ::  data_output_pr = ' '
673    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(200) ::  data_output_pr_user = ' '
674    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(11)  ::  netcdf_precision = ' '
675
676    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(max_masks,0:1,100) ::  domask = ' '
677    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(0:1,100) ::  do2d = ' ', do3d = ' '
678
679    INTEGER ::  abort_mode = 1, average_count_pr = 0, average_count_sp = 0, &
680                average_count_3d = 0, current_timestep_number = 0, &
681                coupling_topology = 0, &
682                dist_range = 0, disturbance_level_ind_b, &
683                disturbance_level_ind_t, doav_n = 0, dopr_n = 0, &
684                dopr_time_count = 0, dopts_time_count = 0, &
685                dosp_time_count = 0, dots_time_count = 0, &
686                do2d_xy_n = 0, do2d_xz_n = 0, do2d_yz_n = 0, do3d_avs_n = 0, &
687                dp_level_ind_b = 0, dvrp_filecount = 0, &
688                dz_stretch_level_index, gamma_mg, gathered_size, &
689                grid_level, ibc_e_b, ibc_p_b, ibc_p_t, &
690                ibc_pt_b, ibc_pt_t, ibc_q_b, ibc_q_t, &
691                ibc_sa_t, ibc_uv_b, ibc_uv_t, icloud_scheme, &
692                inflow_disturbance_begin = -1, inflow_disturbance_end = -1, &
693                intermediate_timestep_count, intermediate_timestep_count_max, &
694                io_group = 0, io_blocks = 1, iran = -1234567, &
695                masks = 0, maximum_grid_level, &
696                maximum_parallel_io_streams = -1, max_pr_user = 0, &
697                mgcycles = 0, mg_cycles = -1, mg_switch_to_pe0_level = 0, mid, &
698                netcdf_data_format = 2, ngsrb = 2, nr_timesteps_this_run = 0, &
699                nsor = 20, nsor_ini = 100, n_sor, normalizing_region = 0, &
700                nz_do3d = -9999, pch_index = 0, prt_time_count = 0, &
701                recycling_plane, runnr = 0, &
702                skip_do_avs = 0, subdomain_size, terminate_coupled = 0, &
703                terminate_coupled_remote = 0, timestep_count = 0
704
705    INTEGER ::  dist_nxl(0:1), dist_nxr(0:1), dist_nyn(0:1), dist_nys(0:1), &
706                do2d_no(0:1) = 0, do2d_xy_time_count(0:1), &
707                do2d_xz_time_count(0:1), do2d_yz_time_count(0:1), &
708                do3d_no(0:1) = 0, do3d_time_count(0:1), &
709                domask_no(max_masks,0:1) = 0, domask_time_count(max_masks,0:1),&
710                lad_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
711                mask_size(max_masks,3) = -1, mask_size_l(max_masks,3) = -1, &
712                mask_start_l(max_masks,3) = -1, &
713                pt_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
714                q_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
715                sa_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
716                section(100,3), section_xy(100) = -9999, &
717                section_xz(100) = -9999, section_yz(100) = -9999, &
718                ug_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
719                vg_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
720                subs_vertical_gradient_level_i(10) = -9999
721
722#if defined ( __check )
723    INTEGER :: check_restart = 0
724#endif
725
726    INTEGER, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  grid_level_count
727
728    INTEGER, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  mask_i, mask_j, mask_k
729    INTEGER, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  &
730                mask_i_global, mask_j_global, mask_k_global
731
732    LOGICAL ::  avs_output = .FALSE., &
733                bc_lr_cyc =.TRUE., bc_lr_dirrad = .FALSE., &
734                bc_lr_raddir = .FALSE., bc_ns_cyc = .TRUE., &
735                bc_ns_dirrad = .FALSE., bc_ns_raddir = .FALSE.,&
736                call_psolver_at_all_substeps = .TRUE., &
737                cloud_droplets = .FALSE., cloud_physics = .FALSE., &
738                conserve_volume_flow = .FALSE., constant_diffusion = .FALSE., &
739                constant_heatflux = .TRUE., constant_top_heatflux = .TRUE., &
740                constant_top_momentumflux = .FALSE., &
741                constant_top_salinityflux = .TRUE., &
742                constant_waterflux = .TRUE., create_disturbances = .TRUE., &
743                data_output_2d_on_each_pe = .TRUE., & 
744                dissipation_control = .FALSE., disturbance_created = .FALSE., &
745                do2d_at_begin = .FALSE., do3d_at_begin = .FALSE., &
746                do3d_compress = .FALSE., do_sum = .FALSE., &
747                dp_external = .FALSE., dp_smooth = .FALSE., &
748                drizzle = .FALSE., dt_fixed = .FALSE., &
749                dt_3d_reached, dt_3d_reached_l, exchange_mg = .FALSE., &
750                first_call_lpm = .TRUE., &
751                force_print_header = .FALSE., galilei_transformation = .FALSE.,&
752                humidity = .FALSE., humidity_remote = .FALSE., &
753                inflow_l = .FALSE., inflow_n = .FALSE., &
754                inflow_r = .FALSE., inflow_s = .FALSE., &
755                iso2d_output = .FALSE., large_scale_subsidence = .FALSE., &
756                masking_method = .FALSE., mg_switch_to_pe0 = .FALSE., &
757                netcdf_output = .FALSE., neutral = .FALSE., ocean = .FALSE., &
758                on_device = .FALSE., &
759                outflow_l = .FALSE., outflow_n = .FALSE., outflow_r = .FALSE., &
760                outflow_s = .FALSE., passive_scalar = .FALSE., &
761                plant_canopy = .FALSE., prandtl_layer = .TRUE., &
762                precipitation = .FALSE., &
763                radiation = .FALSE., random_heatflux = .FALSE., &
764                run_control_header = .FALSE., run_coupled = .TRUE., &
765                scalar_rayleigh_damping = .TRUE., sloping_surface = .FALSE., &
766                stop_dt = .FALSE., synchronous_exchange = .FALSE., &
767                terminate_run = .FALSE., turbulence = .FALSE., &
768                turbulent_inflow = .FALSE., use_cmax = .TRUE., &
769                use_prescribed_profile_data = .FALSE., use_reference = .FALSE.,&
770                use_surface_fluxes = .FALSE., use_top_fluxes = .FALSE., &
771                use_ug_for_galilei_tr = .TRUE., use_upstream_for_tke = .FALSE.,&
772                wall_adjustment = .TRUE., ws_scheme_sca = .FALSE., &
773                ws_scheme_mom = .FALSE.
774
775    LOGICAL ::  data_output_xy(0:1) = .FALSE., data_output_xz(0:1) = .FALSE., &
776                data_output_yz(0:1) = .FALSE.
777
778    REAL ::  advected_distance_x = 0.0, advected_distance_y = 0.0, &
779             alpha_surface = 0.0, atmos_ocean_sign = 1.0, &
780             averaging_interval = 0.0, averaging_interval_pr = 9999999.9, &
781             averaging_interval_sp = 9999999.9, bc_pt_t_val, bc_q_t_val, &
782             bottom_salinityflux = 0.0, &
783             building_height = 50.0, building_length_x = 50.0, &
784             building_length_y = 50.0, building_wall_left = 9999999.9, &
785             building_wall_south = 9999999.9, canyon_height = 50.0, &
786             canyon_width_x = 9999999.9, canyon_width_y = 9999999.9, &
787             canyon_wall_left = 9999999.9, canyon_wall_south = 9999999.9, &
788             cthf = 0.0, cfl_factor = -1.0, cos_alpha_surface, &
789             coupling_start_time = 0.0, disturbance_amplitude = 0.25, &
790             disturbance_energy_limit = 0.01, &
791             disturbance_level_b = -9999999.9, &
792             disturbance_level_t = -9999999.9, &
793             dp_level_b = 0.0, drag_coefficient = 0.0, &
794             dt = -1.0, dt_averaging_input = 0.0, &
795             dt_averaging_input_pr = 9999999.9, dt_coupling = 9999999.9, &
796             dt_data_output = 9999999.9, &
797             dt_data_output_av = 9999999.9, dt_disturb = 9999999.9, &
798             dt_dopr = 9999999.9, dt_dopr_listing = 9999999.9, &
799             dt_dopts = 9999999.9, dt_dosp = 9999999.9, dt_dots = 9999999.9, &
800             dt_do2d_xy = 9999999.9, dt_do2d_xz = 9999999.9, &
801             dt_do2d_yz = 9999999.9, dt_do3d = 9999999.9, dt_dvrp = 9999999.9, &
802             dt_max = 20.0, dt_micro = -1.0, dt_restart = 9999999.9, &
803             dt_run_control = 60.0, dt_3d = -1.0, dz = -1.0, &
804             dz_max = 9999999.9, dz_stretch_factor = 1.08, &
805             dz_stretch_level = 100000.0, e_init = 0.0, e_min = 0.0, &
806             end_time = 0.0, &
807             f = 0.0, fs = 0.0, g = 9.81, inflow_damping_height = 9999999.9, &
808             inflow_damping_width = 9999999.9, kappa = 0.4, km_constant = -1.0,&
809             lad_surface = 0.0, leaf_surface_concentration = 0.0, &
810             mask_scale_x = 1.0, mask_scale_y = 1.0, mask_scale_z = 1.0, &
811             maximum_cpu_time_allowed = 0.0,  &
812             molecular_viscosity = 1.461E-5, &
813             old_dt = 1.0E-10, omega = 7.29212E-5, omega_sor = 1.8, &
814             particle_maximum_age = 9999999.9, &
815             phi = 55.0, prandtl_number = 1.0, &
816             precipitation_amount_interval = 9999999.9, prho_reference, &
817             pt_damping_factor = 0.0, pt_damping_width = 0.0, &
818             pt_reference = 9999999.9, pt_slope_offset = 0.0, &
819             pt_surface = 300.0, pt_surface_initial_change = 0.0, &
820             q_surface = 0.0, q_surface_initial_change = 0.0, &
821             rayleigh_damping_factor = -1.0, rayleigh_damping_height = -1.0, &
822             recycling_width = 9999999.9, residual_limit = 1.0E-4, &
823             restart_time = 9999999.9, rho_reference, rho_surface, &
824             rif_max = 1.0, rif_min = -5.0, roughness_length = 0.1, &
825             sa_surface = 35.0, scalar_exchange_coefficient = 0.0, &
826             simulated_time = 0.0, simulated_time_at_begin, sin_alpha_surface, &
827             skip_time_data_output = 0.0, skip_time_data_output_av = 9999999.9,&
828             skip_time_dopr = 9999999.9, skip_time_dosp = 9999999.9, &
829             skip_time_do2d_xy = 9999999.9, skip_time_do2d_xz = 9999999.9, &
830             skip_time_do2d_yz = 9999999.9, skip_time_do3d = 9999999.9, &
831             surface_heatflux = 9999999.9, surface_pressure = 1013.25, &
832             surface_scalarflux = 9999999.9, surface_waterflux = 9999999.9, &
833             s_surface = 0.0, s_surface_initial_change = 0.0, &
834             termination_time_needed = -1.0, time_coupling = 0.0, &
835             time_disturb = 0.0, time_dopr = 0.0, time_dopr_av = 0.0, &
836             time_dopr_listing = 0.0, time_dopts = 0.0, time_dosp = 0.0, &
837             time_dosp_av = 0.0, time_dots = 0.0, time_do2d_xy = 0.0, &
838             time_do2d_xz = 0.0, time_do2d_yz = 0.0, time_do3d = 0.0, &
839             time_do_av = 0.0, time_do_sla = 0.0, time_dvrp = 0.0, &
840             time_restart = 9999999.9, time_run_control = 0.0,&
841             time_since_reference_point, top_heatflux = 9999999.9, &
842             top_momentumflux_u = 9999999.9, &
843             top_momentumflux_v = 9999999.9, top_salinityflux = 9999999.9, &
844             ug_surface = 0.0, u_bulk = 0.0, u_gtrans = 0.0, &
845             vg_surface = 0.0, &
846             v_bulk = 0.0, v_gtrans = 0.0, wall_adjustment_factor = 1.8, &
847             z_max_do2d = -1.0, z0h_factor = 1.0
848
849    REAL ::  do2d_xy_last_time(0:1) = -1.0, do2d_xz_last_time(0:1) = -1.0, &
850             do2d_yz_last_time(0:1) = -1.0, dpdxy(1:2) = 0.0, &
851             dt_domask(max_masks) = 9999999.9, lad_vertical_gradient(10) = 0.0,&
852             lad_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9, &
853             mask_scale(3), &
854             pt_vertical_gradient(10) = 0.0, &
855             pt_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9, &
856             q_vertical_gradient(10) = 0.0, &
857             q_vertical_gradient_level(10) = -1.0, &
858             s_vertical_gradient(10) = 0.0, &
859             s_vertical_gradient_level(10) = -1.0, &
860             sa_vertical_gradient(10) = 0.0, &
861             sa_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9, &
862             skip_time_domask(max_masks) = 9999999.9, threshold(20) = 0.0, &
863             time_domask(max_masks) = 0.0, &
864             tsc(10) = (/ 1.0, 1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0 /), &
865             u_profile(100) = 9999999.9, uv_heights(100) = 9999999.9, &
866             v_profile(100) = 9999999.9, &
867             ug_vertical_gradient(10) = 0.0, &
868             ug_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9, &
869             vg_vertical_gradient(10) = 0.0, &
870             vg_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9, &
871             volume_flow(1:2) = 0.0, volume_flow_area(1:2) = 0.0, &
872             volume_flow_initial(1:2) = 0.0, wall_heatflux(0:4) = 0.0, &
873             wall_humidityflux(0:4) = 0.0, wall_nrflux(0:4) = 0.0, &
874             wall_qflux(0:4) = 0.0, wall_qrflux(0:4) = 0.0, &
875             wall_salinityflux(0:4) = 0.0, wall_scalarflux(0:4) = 0.0, &
876             subs_vertical_gradient(10) = 0.0, &
877             subs_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9
878
879    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  dp_smooth_factor
880
881    REAL, DIMENSION(max_masks,mask_xyz_dimension) :: &
882        mask_x = -1.0, mask_y = -1.0, mask_z = -1.0
883    REAL, DIMENSION(max_masks,3) ::                  &
884        mask_x_loop = -1.0, mask_y_loop = -1.0, mask_z_loop = -1.0
885   
886!
887!--    internal mask arrays ("mask,dimension,selection")
888       REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  mask, mask_loop
889
890    SAVE
891
892 END MODULE control_parameters
893
894
895
896
897 MODULE cpulog
898
899!------------------------------------------------------------------------------!
900! Description:
901! ------------
902! Definition of variables for cpu-time measurements
903!------------------------------------------------------------------------------!
904
905    REAL ::  initial_wallclock_time
906
907    TYPE logpoint
908       REAL               ::  isum, ivect, mean, mtime, mtimevec, sum, vector
909       INTEGER            ::  counts
910       CHARACTER (LEN=20) ::  place
911    END TYPE logpoint
912
913    TYPE(logpoint), DIMENSION(100) ::  log_point = logpoint( 0.0, 0.0, 0.0,   &
914                                       0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0, ' ' ),          &
915                                       log_point_s = logpoint( 0.0, 0.0, 0.0, &
916                                       0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0, ' ' )
917
918    SAVE
919
920 END MODULE cpulog
921
922
923
924
925 MODULE dvrp_variables
926
927!------------------------------------------------------------------------------!
928! Description:
929! ------------
930! Definition of variables used with dvrp-software
931!------------------------------------------------------------------------------!
932
933    CHARACTER (LEN=10) ::  dvrp_output = 'rtsp', particle_color = 'none', &
934                           particle_dvrpsize = 'none'
935
936    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(10) ::  mode_dvrp = &
937                                     (/ ( '                    ', i9 = 1,10 ) /)
938
939    CHARACTER (LEN=80) ::  dvrp_directory = 'default',                    &
940                           dvrp_file      = 'default',                    &
941                           dvrp_host      = 'origin.rvs.uni-hannover.de', &
942                           dvrp_password  = '********',                   &
943                           dvrp_username  = ' '
944
945    INTEGER ::  cluster_size = 1, dvrp_colortable_entries = 4,                 &
946                dvrp_colortable_entries_prt = 22, islice_dvrp,                 &
947                nx_dvrp, nxl_dvrp, nxr_dvrp, ny_dvrp, nyn_dvrp, nys_dvrp,      &
948                nz_dvrp, pathlines_fadeintime = 5, pathlines_fadeouttime = 5,  &
949                pathlines_linecount = 1000, pathlines_maxhistory = 40,         &
950                pathlines_wavecount = 10, pathlines_wavetime = 50,             &
951                vc_gradient_normals = 0, vc_mode = 0, vc_size_x = 2,           &
952                vc_size_y = 2, vc_size_z = 2
953
954    INTEGER, DIMENSION(10) ::  slicer_position_dvrp
955
956    LOGICAL ::  cyclic_dvrp = .FALSE., dvrp_overlap, dvrp_total_overlap, &
957                local_dvrserver_running, lock_steering_update = .FALSE., &
958                use_seperate_pe_for_dvrp_output = .FALSE.
959
960    REAL    ::  clip_dvrp_l = 9999999.9, clip_dvrp_n = 9999999.9, &
961                clip_dvrp_r = 9999999.9, clip_dvrp_s = 9999999.9, &
962                superelevation = 1.0, superelevation_x = 1.0,     &
963                superelevation_y = 1.0, vc_alpha = 38.0
964
965    REAL, DIMENSION(2) ::  color_interval = (/ 0.0, 1.0 /), &
966                           dvrpsize_interval = (/ 0.0, 1.0 /)
967
968    REAL, DIMENSION(3) ::  groundplate_color = (/ 0.0, 0.6, 0.0 /), &
969                           topography_color = (/ 0.8, 0.7, 0.6 /)
970
971#if defined( __decalpha )
972    REAL, DIMENSION(2,10)  ::  slicer_range_limits_dvrp = RESHAPE( (/       &
973                                -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, &
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 /), (/ 2, 10 /) )
976
977    REAL, DIMENSION(3,10)  ::  isosurface_color = RESHAPE( (/                  &
978                                0.9, 0.9, 0.9,  0.8, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.8, &
979                                0.1, 0.8, 0.1,  0.6, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.6, &
980                                0.1, 0.6, 0.1,  0.4, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.4, &
981                                0.1, 0.4, 0.1 /), (/ 3, 10 /) )
982
983    REAL(4), DIMENSION(2,100) ::  interval_values_dvrp, interval_h_dvrp =      &
984                                  RESHAPE( (/ 270.0, 225.0, 225.0, 180.0,      &
985                                               70.0,  25.0,  25.0, -25.0,      &
986                                              ( 0.0, i9 = 1, 192 ) /),         &
987                                           (/ 2, 100 /) ),                     &
988                                  interval_l_dvrp = 0.5, interval_s_dvrp = 1.0,&
989                                  interval_a_dvrp = 0.0,                       &
990                                  interval_values_dvrp_prt,                    &
991                                  interval_h_dvrp_prt = RESHAPE(               &
992                                  (/ 270.0, 225.0, 225.0, 180.0, 70.0, 25.0,   &
993                                     25.0, -25.0, ( 0.0, i9 = 1, 192 ) /),     &
994                                                  (/ 2, 100 /) ),              &
995                                  interval_l_dvrp_prt = 0.5,                   &
996                                  interval_s_dvrp_prt = 1.0,                   &
997                                  interval_a_dvrp_prt = 0.0
998#else
999    REAL, DIMENSION(2,10)     ::  slicer_range_limits_dvrp
1000
1001    REAL, DIMENSION(3,10)     ::  isosurface_color
1002
1003    REAL(4), DIMENSION(2,100) ::  interval_values_dvrp,                       &
1004                                  interval_values_dvrp_prt, interval_h_dvrp,  &
1005                                  interval_h_dvrp_prt, interval_l_dvrp = 0.5, &
1006                                  interval_l_dvrp_prt = 0.5, interval_s_dvrp = 1.0, &
1007                                  interval_s_dvrp_prt = 1.0, interval_a_dvrp = 0.0, &
1008                                  interval_a_dvrp_prt = 0.0
1009
1010    DATA  slicer_range_limits_dvrp / -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, &
1011                                     -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 /
1014
1015    DATA  isosurface_color / 0.9, 0.9, 0.9,  0.8, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.8, &
1016                             0.1, 0.8, 0.1,  0.6, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.6, &
1017                             0.1, 0.6, 0.1,  0.4, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.4, &
1018                             0.1, 0.4, 0.1 /
1019
1020    DATA  interval_h_dvrp / 270.0, 225.0, 225.0, 180.0, 70.0, 25.0, &
1021                            25.0, -25.0, 192 * 0.0 /
1022
1023    DATA  interval_h_dvrp_prt / 270.0, 225.0, 225.0, 180.0, 70.0, 25.0, &
1024                                25.0, -25.0, 192 * 0.0 /
1025#endif
1026
1027    REAL(4), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  xcoor_dvrp, ycoor_dvrp, zcoor_dvrp
1028
1029    TYPE steering
1030       CHARACTER (LEN=24) ::  name
1031       REAL(4)            ::  min, max
1032       INTEGER            ::  imin, imax
1033    END TYPE steering
1034
1035    TYPE(steering), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  steering_dvrp
1036
1037    SAVE
1038
1039 END MODULE dvrp_variables
1040
1041
1042
1043
1044 MODULE grid_variables
1045
1046!------------------------------------------------------------------------------!
1047! Description:
1048! ------------
1049! Definition of grid spacings
1050!------------------------------------------------------------------------------!
1051
1052    REAL ::  ddx, ddx2, dx = 1.0, dx2, ddy, ddy2, dy = 1.0, dy2
1053
1054    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  ddx2_mg, ddy2_mg
1055
1056    REAL, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  fwxm, fwxp, fwym, fwyp, fxm, fxp,   &
1057                                          fym, fyp, wall_e_x, wall_e_y,       &
1058                                          wall_u, wall_v, wall_w_x, wall_w_y, &
1059                                          zu_s_inner, zw_w_inner
1060
1061    SAVE
1062
1063 END MODULE grid_variables
1064
1065
1066
1067
1068 MODULE indices
1069
1070!------------------------------------------------------------------------------!
1071! Description:
1072! ------------
1073! Definition of array bounds and number of gridpoints
1074!------------------------------------------------------------------------------!
1075
1076    INTEGER ::  i_left, i_right, j_north, j_south, nbgp = 3, ngp_sums, nnx,    &
1077                nx = 0, nx_a, nx_o, nxl, nxlg, nxlu, nxr, nxrg, nx_on_file,    &
1078                nny, ny = 0, ny_a, ny_o, nyn, nyng, nys, nysg, nysv,           &
1079                ny_on_file, nnz, nz = 0, nzb, nzb_diff, nzb_max, nzt, nzt_diff
1080
1081
1082    INTEGER( KIND = SELECTED_INT_KIND(18) ), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::      &
1083                ngp_3d, ngp_3d_inner   ! need to have 64 bit for grids > 2E9
1084
1085    INTEGER, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::                                      &
1086                ngp_2dh, nxl_mg, nxr_mg, nyn_mg, nys_mg, nzt_mg
1087
1088
1089    INTEGER, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE :: ngp_2dh_outer, ngp_2dh_s_inner,    &
1090                mg_loc_ind, nzb_diff_s_inner, nzb_diff_s_outer, nzb_diff_u,    &
1091                nzb_diff_v, nzb_inner, nzb_outer, nzb_s_inner, nzb_s_outer,    &
1092                nzb_u_inner, nzb_u_outer, nzb_v_inner, nzb_v_outer,            &
1093                nzb_w_inner, nzb_w_outer, nzb_2d
1094
1095    INTEGER, DIMENSION(:,:,:), POINTER ::  flags
1096
1097    INTEGER( KIND = SELECTED_INT_KIND(11) ), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  &
1098                wall_flags_0  ! need to have 34 Bit
1099
1100    INTEGER, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE,  TARGET ::                         &
1101                wall_flags_1, wall_flags_2, wall_flags_3, wall_flags_4,        &
1102                wall_flags_5, wall_flags_6, wall_flags_7, wall_flags_8,        &
1103                wall_flags_9, wall_flags_10
1104
1105
1106    SAVE
1107
1108 END MODULE indices
1109
1110
1111
1112
1113 MODULE interfaces
1114
1115!------------------------------------------------------------------------------!
1116! Description:
1117! ------------
1118! Interfaces for special subroutines which use optional parameters
1119!------------------------------------------------------------------------------!
1120
1121    INTERFACE
1122
1123       SUBROUTINE cpu_log( log_event, place, modus, barrierwait )
1124
1125          USE cpulog
1126
1127          CHARACTER (LEN=*)           ::  modus, place
1128          CHARACTER (LEN=*), OPTIONAL ::  barrierwait
1129          TYPE(logpoint)              ::  log_event
1130
1131       END SUBROUTINE cpu_log
1132
1133    END INTERFACE
1134
1135
1136
1137    INTERFACE
1138
1139       SUBROUTINE global_min_max ( i1, i2, j1, j2, k1, k2, feld, mode, offset, &
1140                                   wert, wert_ijk, wert1, wert1_ijk )
1141          CHARACTER (LEN=*), INTENT(IN) ::  mode
1142          INTEGER, INTENT(IN)           ::  i1, i2, j1, j2, k1, k2
1143          INTEGER                       ::  wert_ijk(3)
1144          INTEGER, OPTIONAL             ::  wert1_ijk(3)
1145          REAL                          ::  offset, wert
1146          REAL, OPTIONAL                ::  wert1
1147          REAL, INTENT(IN)              ::  feld(i1:i2,j1:j2,k1:k2)
1148
1149       END SUBROUTINE global_min_max
1150
1151    END INTERFACE
1152
1153    SAVE
1154
1155 END MODULE interfaces
1156
1157
1158
1159 MODULE pointer_interfaces
1160
1161!------------------------------------------------------------------------------!
1162! Description:
1163! ------------
1164! Interfaces for subroutines with pointer arguments called in
1165! prognostic_equations
1166!------------------------------------------------------------------------------!
1167
1168    INTERFACE
1169
1170       SUBROUTINE advec_s_bc( sk, sk_char )
1171
1172          CHARACTER (LEN=*), INTENT(IN)   ::  sk_char
1173#if defined( __nopointer )
1174          REAL, DIMENSION(:,:,:) ::  sk
1175#else
1176          REAL, DIMENSION(:,:,:), POINTER ::  sk
1177#endif
1178       END SUBROUTINE advec_s_bc
1179
1180    END INTERFACE
1181
1182
1183    SAVE
1184
1185 END MODULE pointer_interfaces
1186
1187
1188
1189
1190 MODULE model_1d
1191
1192!------------------------------------------------------------------------------!
1193! Description:
1194! ------------
1195! Definition of variables for the 1D-model
1196!------------------------------------------------------------------------------!
1197
1198    INTEGER ::  current_timestep_number_1d = 0, damp_level_ind_1d
1199
1200    LOGICAL ::  run_control_header_1d = .FALSE., stop_dt_1d = .FALSE. 
1201
1202    REAL ::     damp_level_1d = -1.0, dt_1d = 60.0, dt_max_1d = 300.0, &
1203                dt_pr_1d = 9999999.9, dt_run_control_1d = 60.0, &
1204                end_time_1d = 864000.0, old_dt_1d = 1.0E-10, &
1205                qs1d, simulated_time_1d = 0.0, time_pr_1d = 0.0, &
1206                time_run_control_1d = 0.0, ts1d, us1d, usws1d, &
1207                vsws1d, z01d, z0h1d
1208
1209
1210    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  e1d, e1d_p, kh1d, km1d, l_black, l1d,  &
1211                                        rif1d, te_e, te_em, te_u, te_um, te_v, &
1212                                        te_vm, u1d, u1d_p, v1d, v1d_p
1213
1214    SAVE
1215
1216 END MODULE model_1d
1217
1218
1219
1220
1221 MODULE netcdf_control
1222
1223!------------------------------------------------------------------------------!
1224! Description:
1225! ------------
1226! Definition of parameters and variables for netcdf control.
1227!------------------------------------------------------------------------------!
1228
1229    USE control_parameters
1230#if defined( __netcdf )
1231    USE netcdf
1232#endif
1233
1234    INTEGER, PARAMETER ::  dopr_norm_num = 7, dopts_num = 29, dots_max = 100
1235
1236    INTEGER ::  dots_num = 23
1237
1238    CHARACTER (LEN=6), DIMENSION(dopr_norm_num) ::  dopr_norm_names =   &
1239         (/ 'wpt0  ', 'ws2   ', 'tsw2  ', 'ws3   ', 'ws2tsw', 'wstsw2', &
1240            'z_i   ' /)
1241
1242    CHARACTER (LEN=6), DIMENSION(dopr_norm_num) ::  dopr_norm_longnames = &
1243         (/ 'wpt0  ', 'w*2   ', 't*w2  ', 'w*3   ', 'w*2t*w', 'w*t*w2',   &
1244            'z_i   ' /)
1245
1246    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(dopts_num) :: dopts_label = &
1247          (/ 'tnpt   ', 'x_     ', 'y_     ', 'z_     ', 'z_abs  ', 'u      ', &
1248             'v      ', 'w      ', 'u"     ', 'v"     ', 'w"     ', 'npt_up ', &
1249             'w_up   ', 'w_down ', 'radius ', 'r_min  ', 'r_max  ', 'npt_max', &
1250             'npt_min', 'x*2    ', 'y*2    ', 'z*2    ', 'u*2    ', 'v*2    ', &
1251             'w*2    ', 'u"2    ', 'v"2    ', 'w"2    ', 'npt*2  ' /)
1252
1253    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(dopts_num) :: dopts_unit = &
1254          (/ 'number ', 'm      ', 'm      ', 'm      ', 'm      ', 'm/s    ', &
1255             'm/s    ', 'm/s    ', 'm/s    ', 'm/s    ', 'm/s    ', 'number ', &
1256             'm/s    ', 'm/s    ', 'm      ', 'm      ', 'm      ', 'number ', &
1257             'number ', 'm2     ', 'm2     ', 'm2     ', 'm2/s2  ', 'm2/s2  ', &
1258             'm2/s2  ', 'm2/s2  ', 'm2/s2  ', 'm2/s2  ', 'number2' /)
1259
1260    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(dots_max) :: dots_label = &
1261          (/ 'E      ', 'E*     ', 'dt     ', 'u*     ', 'th*    ', 'umax   ', &
1262             'vmax   ', 'wmax   ', 'div_new', 'div_old', 'z_i_wpt', 'z_i_pt ', &
1263             'w*     ', 'w"pt"0 ', 'w"pt"  ', 'wpt    ', 'pt(0)  ', 'pt(zp) ', &
1264             'w"u"0  ', 'w"v"0  ', 'w"q"0  ', 'mo_L   ', 'q*     ',            &
1265             ( 'unknown', i9 = 1, dots_max-23 ) /)
1266
1267    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(dots_max) :: dots_unit = &
1268          (/ 'm2/s2  ', 'm2/s2  ', 's      ', 'm/s    ', 'K      ', 'm/s    ', &
1269             'm/s    ', 'm/s    ', 's-1    ', 's-1    ', 'm      ', 'm      ', &
1270             'm/s    ', 'K m/s  ', 'K m/s  ', 'K m/s  ', 'K      ', 'K      ', &
1271             'm2/s2  ', 'm2/s2  ', 'kg m/s ', 'm      ', 'kg/kg  ',            &
1272             ( 'unknown', i9 = 1, dots_max-23 ) /)
1273
1274    CHARACTER (LEN=9), DIMENSION(300) ::  dopr_unit = 'unknown'
1275
1276    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(0:1,100) ::  do2d_unit, do3d_unit
1277
1278    CHARACTER (LEN=16), DIMENSION(25) ::  prt_var_names = &
1279          (/ 'pt_age          ', 'pt_dvrp_size    ', 'pt_origin_x     ', &
1280             'pt_origin_y     ', 'pt_origin_z     ', 'pt_radius       ', &
1281             'pt_speed_x      ', 'pt_speed_y      ', 'pt_speed_z      ', &
1282             'pt_weight_factor', 'pt_x            ', 'pt_y            ', &
1283             'pt_z            ', 'pt_color        ', 'pt_group        ', &
1284             'pt_tailpoints   ', 'pt_tail_id      ', 'pt_density_ratio', &
1285             'pt_exp_arg      ', 'pt_exp_term     ', 'not_used        ', &
1286             'not_used        ', 'not_used        ', 'not_used        ', &
1287             'not_used        ' /)
1288
1289    CHARACTER (LEN=16), DIMENSION(25) ::  prt_var_units = &
1290          (/ 'seconds         ', 'meters          ', 'meters          ', &
1291             'meters          ', 'meters          ', 'meters          ', &
1292             'm/s             ', 'm/s             ', 'm/s             ', &
1293             'factor          ', 'meters          ', 'meters          ', &
1294             'meters          ', 'none            ', 'none            ', &
1295             'none            ', 'none            ', 'ratio           ', &
1296             'none            ', 'none            ', 'not_used        ', &
1297             'not_used        ', 'not_used        ', 'not_used        ', &
1298             'not_used        ' /)
1299
1300    INTEGER ::  id_dim_prtnum, id_dim_time_pr, id_dim_time_prt, &
1301                id_dim_time_pts, id_dim_time_sp, id_dim_time_ts, id_dim_x_sp, &
1302                id_dim_y_sp, id_dim_zu_sp, id_dim_zw_sp, id_set_pr, &
1303                id_set_prt, id_set_pts, id_set_sp, id_set_ts, id_var_prtnum, &
1304                id_var_rnop_prt, id_var_time_pr, id_var_time_prt, &
1305                id_var_time_pts, id_var_time_sp, id_var_time_ts, id_var_x_sp, &
1306                id_var_y_sp, id_var_zu_sp, id_var_zw_sp, nc_stat
1307
1308    INTEGER, DIMENSION(0:1) ::  id_dim_time_xy, id_dim_time_xz, &
1309                id_dim_time_yz, id_dim_time_3d, id_dim_x_xy, id_dim_xu_xy, &
1310                id_dim_x_xz, id_dim_xu_xz, id_dim_x_yz, id_dim_xu_yz, &
1311                id_dim_x_3d, id_dim_xu_3d, id_dim_y_xy, id_dim_yv_xy, &
1312                id_dim_y_xz, id_dim_yv_xz, id_dim_y_yz, id_dim_yv_yz, &
1313                id_dim_y_3d, id_dim_yv_3d, id_dim_zu_xy, id_dim_zu1_xy, &
1314                id_dim_zu_xz, id_dim_zu_yz, id_dim_zu_3d, id_dim_zw_xy, &
1315                id_dim_zw_xz, id_dim_zw_yz, id_dim_zw_3d, id_set_xy, &
1316                id_set_xz, id_set_yz, id_set_3d, id_var_ind_x_yz, &
1317                id_var_ind_y_xz, id_var_ind_z_xy, id_var_time_xy, &
1318                id_var_time_xz, id_var_time_yz, id_var_time_3d, id_var_x_xy, &
1319                id_var_xu_xy, id_var_x_xz, id_var_xu_xz, id_var_x_yz, &
1320                id_var_xu_yz, id_var_x_3d, id_var_xu_3d, id_var_y_xy, &
1321                id_var_yv_xy, id_var_y_xz, id_var_yv_xz, id_var_y_yz, &
1322                id_var_yv_yz, id_var_y_3d, id_var_yv_3d, id_var_zusi_xy, &
1323                id_var_zusi_3d, id_var_zu_xy, id_var_zu1_xy, id_var_zu_xz, &
1324                id_var_zu_yz, id_var_zu_3d, id_var_zwwi_xy, id_var_zwwi_3d, &
1325                id_var_zw_xy, id_var_zw_xz, id_var_zw_yz, id_var_zw_3d
1326
1327    INTEGER, DIMENSION(10)  ::  id_var_dospx, id_var_dospy
1328    INTEGER, DIMENSION(20)  ::  id_var_prt
1329    INTEGER, DIMENSION(11)  ::  nc_precision
1330    INTEGER, DIMENSION(dopr_norm_num) ::  id_var_norm_dopr
1331
1332    INTEGER, DIMENSION(dopts_num,0:10) ::  id_var_dopts
1333    INTEGER, DIMENSION(0:1,100)        ::  id_var_do2d, id_var_do3d
1334    INTEGER, DIMENSION(100,0:9)        ::  id_dim_z_pr, id_var_dopr, &
1335                                           id_var_z_pr
1336    INTEGER, DIMENSION(dots_max,0:9)   ::  id_var_dots
1337
1338!
1339!-- masked output
1340    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(max_masks,0:1,100) ::  domask_unit
1341
1342    LOGICAL ::  output_for_t0 = .FALSE.
1343
1344    INTEGER, DIMENSION(1:max_masks,0:1) ::  id_dim_time_mask, id_dim_x_mask, &
1345                id_dim_xu_mask, id_dim_y_mask, id_dim_yv_mask, id_dim_zu_mask, &
1346                id_dim_zw_mask, &
1347                id_set_mask, &
1348                id_var_time_mask, id_var_x_mask, id_var_xu_mask, &
1349                id_var_y_mask, id_var_yv_mask, id_var_zu_mask, id_var_zw_mask, &
1350                id_var_zusi_mask, id_var_zwwi_mask
1351
1352    INTEGER, DIMENSION(1:max_masks,0:1,100)         ::  id_var_domask
1353
1354    SAVE
1355
1356 END MODULE netcdf_control
1357
1358
1359
1360 MODULE particle_attributes
1361
1362!------------------------------------------------------------------------------!
1363! Description:
1364! ------------
1365! Definition of variables used to compute particle transport
1366!------------------------------------------------------------------------------!
1367
1368    USE precision_kind
1369
1370    CHARACTER (LEN=15)  ::  bc_par_lr = 'cyclic',  bc_par_ns = 'cyclic', &
1371                            bc_par_b  = 'reflect', bc_par_t  = 'absorb', &
1372                            collision_kernel = 'none'
1373
1374#if defined( __parallel )
1375    INTEGER ::  mpi_particle_type
1376#endif
1377    INTEGER ::  deleted_particles = 0, deleted_tails = 0,                      &
1378                dissipation_classes = 10, ibc_par_lr,                          &
1379                ibc_par_ns, ibc_par_b, ibc_par_t, iran_part = -1234567,        &
1380                maximum_number_of_particles = 1000,                            &
1381                maximum_number_of_tailpoints = 100,                            &
1382                maximum_number_of_tails = 0,                                   &
1383                number_of_initial_particles = 0, number_of_particles = 0,      &
1384                number_of_particle_groups = 1, number_of_tails = 0,            &
1385                number_of_initial_tails = 0, offset_ocean_nzt = 0,             &
1386                offset_ocean_nzt_m1 = 0, particles_per_point = 1,              &
1387                particle_file_count = 0, radius_classes = 20,                  &
1388                skip_particles_for_tail = 100, sort_count = 0,                 &
1389                total_number_of_particles, total_number_of_tails = 0,          &
1390                trlp_count_sum, trlp_count_recv_sum, trrp_count_sum,           &
1391                trrp_count_recv_sum, trsp_count_sum, trsp_count_recv_sum,      &
1392                trnp_count_sum, trnp_count_recv_sum
1393
1394    INTEGER, PARAMETER ::  max_number_of_particle_groups = 10
1395
1396    INTEGER, DIMENSION(:), ALLOCATABLE     ::  new_tail_id
1397    INTEGER, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  prt_count, prt_start_index
1398
1399    LOGICAL ::  hall_kernel = .FALSE., palm_kernel = .FALSE.,                  &
1400                particle_advection = .FALSE., random_start_position = .FALSE., &
1401                read_particles_from_restartfile = .TRUE.,                      &
1402                uniform_particles = .TRUE., use_kernel_tables = .FALSE.,       &
1403                use_particle_tails = .FALSE., use_sgs_for_particles = .FALSE., &
1404                wang_kernel = .FALSE., write_particle_statistics = .FALSE.
1405
1406    LOGICAL, DIMENSION(max_number_of_particle_groups) ::                       &
1407                vertical_particle_advection = .TRUE.
1408
1409    LOGICAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  particle_mask, tail_mask
1410
1411    REAL    ::  c_0 = 3.0, dt_min_part = 0.0002, dt_prel = 9999999.9,          &
1412                dt_sort_particles = 0.0, dt_write_particle_data = 9999999.9,   &
1413                dvrp_psize = 9999999.9, end_time_prel = 9999999.9,             &
1414                initial_weighting_factor = 1.0,                                &
1415                maximum_tailpoint_age = 100000.0,                              &
1416                minimum_tailpoint_distance = 0.0,                              &
1417                particle_advection_start = 0.0, sgs_wfu_part = 0.3333333,      &
1418                sgs_wfv_part = 0.3333333, sgs_wfw_part = 0.3333333,            &
1419                time_prel = 0.0, time_sort_particles = 0.0,                    &
1420                time_write_particle_data = 0.0
1421
1422    REAL, DIMENSION(max_number_of_particle_groups) ::  &
1423                density_ratio = 9999999.9, pdx = 9999999.9, pdy = 9999999.9, &
1424                pdz = 9999999.9, psb = 9999999.9, psl = 9999999.9,           &
1425                psn = 9999999.9, psr = 9999999.9, pss = 9999999.9,           &
1426                pst = 9999999.9, radius = 9999999.9
1427
1428    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  particle_tail_coordinates
1429
1430
1431    TYPE particle_type
1432       SEQUENCE
1433       REAL    ::  age, age_m, dt_sum, dvrp_psize, e_m, origin_x, origin_y, &
1434                   origin_z, radius, rvar1, rvar2, rvar3, speed_x, speed_y, &
1435                   speed_z, weight_factor, x, y, z
1436       INTEGER ::  class, group, tailpoints, tail_id
1437    END TYPE particle_type
1438
1439    TYPE(particle_type), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  initial_particles
1440    TYPE(particle_type), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET ::  part_1, part_2
1441    TYPE(particle_type), DIMENSION(:), POINTER  ::  particles
1442
1443    TYPE particle_groups_type
1444       SEQUENCE
1445       REAL    ::  density_ratio, radius, exp_arg, exp_term
1446    END TYPE particle_groups_type
1447
1448    TYPE(particle_groups_type), DIMENSION(max_number_of_particle_groups) ::&
1449                   particle_groups
1450
1451    SAVE
1452
1453 END MODULE particle_attributes
1454
1455
1456
1457
1458
1459 MODULE pegrid
1460
1461!------------------------------------------------------------------------------!
1462! Description:
1463! ------------
1464! Definition of variables which define processor topology and the exchange of
1465! ghost point layers. This modules must be placed in all routines which contain
1466! MPI-calls.
1467!------------------------------------------------------------------------------!
1468
1469#if defined( __parallel ) && ! defined ( __check )
1470#if defined( __lc )
1471    USE MPI
1472#else
1473    INCLUDE "mpif.h"
1474#endif
1475#endif
1476    CHARACTER(LEN=2) ::  send_receive = 'al'
1477    CHARACTER(LEN=5) ::  myid_char = ''
1478    INTEGER          ::  acc_rank, id_inflow = 0, id_recycling = 0,      &
1479                         myid = 0, num_acc_per_node = 0, req_count = 0,  &
1480                         target_id, npex = -1, npey = -1, numprocs = 1,  &
1481                         numprocs_previous_run = -1,                     &
1482                         tasks_per_node = -9999, threads_per_task = 1
1483
1484    INTEGER          ::  pdims(2) = 1, req(100)
1485
1486    INTEGER, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  hor_index_bounds, &
1487                                             hor_index_bounds_previous_run
1488
1489    LOGICAL ::  background_communication =.FALSE., collective_wait = .FALSE., &
1490                sendrecv_in_background = .FALSE.
1491
1492#if defined( __parallel )
1493#if defined( __mpi2 )
1494    CHARACTER (LEN=MPI_MAX_PORT_NAME) ::  port_name
1495#endif
1496
1497    INTEGER ::  comm1dx, comm1dy, comm2d, comm_inter, comm_palm, ierr, myidx,  &
1498                myidy, ndim = 2, ngp_a, ngp_o, ngp_xy, ngp_y, pleft, pnorth,   &
1499                pright, psouth, sendrecvcount_xy, sendrecvcount_yz,            &
1500                sendrecvcount_zx, sendrecvcount_zyd, sendrecvcount_yxd,        &
1501                type_x, type_x_int, type_xy, type_y, type_y_int
1502
1503    INTEGER ::  ibuf(12), pcoord(2)
1504
1505#if ! defined ( __check )
1506    INTEGER ::  status(MPI_STATUS_SIZE)
1507    INTEGER, DIMENSION(MPI_STATUS_SIZE,100) ::  wait_stat
1508#endif
1509
1510
1511    INTEGER, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  ngp_yz, type_xz, type_yz
1512
1513    LOGICAL ::  left_border_pe  = .FALSE., north_border_pe = .FALSE., &
1514                reorder = .TRUE., right_border_pe = .FALSE.,          &
1515                south_border_pe = .FALSE.
1516
1517    LOGICAL, DIMENSION(2) ::  cyclic = (/ .TRUE. , .TRUE. /), &
1518                              remain_dims
1519#endif
1520
1521    SAVE
1522
1523 END MODULE pegrid
1524
1525
1526
1527
1528 MODULE profil_parameter
1529
1530!------------------------------------------------------------------------------!
1531! Description:
1532! ------------
1533! Definition of variables which control PROFIL-output
1534!------------------------------------------------------------------------------!
1535
1536    INTEGER, PARAMETER ::  crmax = 100
1537
1538    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(20) ::  cross_ts_profiles = &
1539                           (/ ' E E*               ', ' dt                 ', &
1540                              ' u* w*              ', ' th*                ', &
1541                              ' umax vmax wmax     ', ' div_old div_new    ', &
1542                              ' z_i_wpt z_i_pt     ', ' w"pt"0 w"pt" wpt   ', &
1543                              ' pt(0) pt(zp)       ', ' splux spluy spluz  ', &
1544                              ' L                  ',                         &
1545                            ( '                    ', i9 = 1, 9 ) /)
1546
1547    CHARACTER (LEN=100), DIMENSION(crmax) ::  cross_profiles = &
1548                           (/ ' u v                           ', &
1549                              ' pt                            ', &
1550                              ' w"pt" w*pt* w*pt*BC wpt wptBC ', &
1551                              ' w"u" w*u* wu w"v" w*v* wv     ', &
1552                              ' km kh                         ', &
1553                              ' l                             ', &
1554                         ( '                               ', i9 = 1, 94 ) /)
1555
1556    INTEGER ::  profile_columns = 2, profile_rows = 3, profile_number = 0
1557
1558    INTEGER ::  cross_ts_numbers(crmax,crmax) = 0, &
1559                cross_ts_number_count(crmax) = 0, &
1560                dopr_index(300) = 0, dopr_initial_index(300) = 0, &
1561                dots_crossindex(100) = 0, dots_index(100) = 0
1562               
1563
1564    REAL ::  cross_ts_uymax(20) = &
1565                             (/ 999.999, 999.999, 999.999, 999.999, 999.999,   &
1566                                999.999, 999.999, 999.999, 999.999, 999.999,   &
1567                                999.999, 999.999, 999.999, 999.999, 999.999,   &
1568                                999.999, 999.999, 999.999, 999.999, 999.999 /),&
1569             cross_ts_uymax_computed(20) = 999.999, &
1570             cross_ts_uymin(20) = &
1571                             (/ 999.999, 999.999, 999.999,  -5.000, 999.999,   &
1572                                999.999,   0.000, 999.999, 999.999, 999.999,   &
1573                                999.999, 999.999, 999.999, 999.999, 999.999,   &
1574                                999.999, 999.999, 999.999, 999.999, 999.999 /),&
1575             cross_ts_uymin_computed(20) = 999.999
1576
1577    SAVE
1578
1579 END MODULE profil_parameter
1580
1581
1582
1583
1584 MODULE spectrum
1585
1586!------------------------------------------------------------------------------!
1587! Description:
1588! ------------
1589! Definition of quantities used for computing spectra
1590!------------------------------------------------------------------------------!
1591
1592    CHARACTER (LEN=6),  DIMENSION(1:5) ::  header_char = (/ 'PS(u) ', 'PS(v) ',&
1593                                           'PS(w) ', 'PS(pt)', 'PS(q) ' /)
1594    CHARACTER (LEN=2),  DIMENSION(10)  ::  spectra_direction = 'x'
1595    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(10)  ::  data_output_sp  = ' '
1596    CHARACTER (LEN=25), DIMENSION(1:5) ::  utext_char =                    &
1597                                           (/ '-power spectrum of u     ', &
1598                                              '-power spectrum of v     ', &
1599                                              '-power spectrum of w     ', &
1600                                              '-power spectrum of ^1185 ', &
1601                                              '-power spectrum of q     ' /)
1602    CHARACTER (LEN=39), DIMENSION(1:5) ::  ytext_char =                        &
1603                                 (/ 'k ^2236 ^2566^2569<u(k) in m>2s>->2    ', &
1604                                    'k ^2236 ^2566^2569<v(k) in m>2s>->2    ', &
1605                                    'k ^2236 ^2566^2569<w(k) in m>2s>->2    ', &
1606                                    'k ^2236 ^2566^2569<^1185(k) in m>2s>->2', &
1607                                    'k ^2236 ^2566^2569<q(k) in m>2s>->2    ' /)
1608
1609    INTEGER ::  klist_x = 0, klist_y = 0, n_sp_x = 0, n_sp_y = 0
1610
1611    INTEGER ::  comp_spectra_level(100) = 999999,                   &
1612                lstyles(100) = (/ 0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1613                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1614                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1615                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1616                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1617                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1618                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1619                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1620                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1621                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8 /), &
1622                plot_spectra_level(100) = 999999
1623
1624    REAL    ::  time_to_start_sp = 0.0
1625
1626    SAVE
1627
1628 END MODULE spectrum
1629
1630
1631
1632
1633 MODULE statistics
1634
1635!------------------------------------------------------------------------------!
1636! Description:
1637! ------------
1638! Definition of statistical quantities, e.g. global sums
1639!------------------------------------------------------------------------------!
1640
1641    CHARACTER (LEN=40) ::  region(0:9)
1642    INTEGER ::  pr_palm = 80, statistic_regions = 0
1643    INTEGER ::  u_max_ijk(3), v_max_ijk(3), w_max_ijk(3)
1644    LOGICAL ::  flow_statistics_called = .FALSE.
1645    REAL ::     u_max, v_max, w_max
1646    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE       ::  sums_divnew_l, sums_divold_l,   &
1647                                              weight_substep, weight_pres
1648    REAL, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE     ::  sums, sums_wsts_bc_l, ts_value, &
1649                                              sums_wsus_ws_l, sums_wsvs_ws_l, &
1650                                              sums_us2_ws_l, sums_vs2_ws_l,   &
1651                                              sums_ws2_ws_l,                  &
1652                                              sums_wsnrs_ws_l,                &
1653                                              sums_wspts_ws_l,                &
1654                                              sums_wssas_ws_l,                &
1655                                              sums_wsqs_ws_l,                 &
1656                                              sums_wsqrs_ws_l
1657                                             
1658    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE   ::  hom_sum, rmask, spectrum_x, &
1659                                              spectrum_y, sums_l, sums_l_l, &
1660                                              sums_up_fraction_l
1661    REAL, DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  hom
1662
1663    SAVE
1664
1665 END MODULE statistics
1666
1667
1668
1669
1670 MODULE transpose_indices
1671
1672!------------------------------------------------------------------------------!
1673! Description:
1674! ------------
1675! Definition of indices for transposed arrays
1676!------------------------------------------------------------------------------!
1677
1678    INTEGER ::  nxl_y, nxl_yd, nxl_z, nxr_y, nxr_yd, nxr_z, nyn_x, nyn_z,      &
1679                nys_x, nys_z, nzb_x, nzb_y, nzb_yd, nzt_x, nzt_y, nzt_yd
1680               
1681
1682    SAVE
1683
1684 END MODULE transpose_indices
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.