source: palm/trunk/SOURCE/modules.f90 @ 1216

Last change on this file since 1216 was 1216, checked in by raasch, 8 years ago

overlapping execution of fft and transpositions (MPI_ALLTOALL), but real overlapping is not activated so far,
fftw implemented for 1D-decomposition
resorting of arrays moved to separate routines resort_for_...
bugfix in mbuild concerning Makefile_check

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 74.3 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! +transpose_compute_overlap,
23! several variables are now defined in the serial (non-parallel) case also
24!
25! Former revisions:
26! -----------------
27! $Id: modules.f90 1216 2013-08-26 09:31:42Z raasch $
28!
29! 1212 2013-08-15 08:46:27Z raasch
30! +tri
31!
32! 1179 2013-06-14 05:57:58Z raasch
33! +reference_state, ref_state, use_initial_profile_as_reference, vpt_reference,
34! use_reference renamed use_single_reference_value
35!
36! 1159 2013-05-21 11:58:22Z fricke
37! -bc_lr_dirneu, bc_lr_neudir, bc_ns_dirneu, bc_ns_neudir
38! +use_cmax
39!
40! 1128 2013-04-12 06:19:32Z raasch
41! +background_communication, i_left, i_right, j_north, j_south, req, req_count,
42! send_receive, sendrecv_in_background, wait_stat
43!
44! 1115 2013-03-26 18:16:16Z hoffmann
45! unused variables removed
46!
47! 1113 2013-03-10 02:48:14Z raasch
48! +on_device
49!
50! 1111 2013-03-08 23:54:10Z raasch
51! +tric, nr_timesteps_this_run
52!
53! 1106 2013-03-04 05:31:38Z raasch
54! array_kind renamed precision_kind, pdims defined in serial code
55! bugfix: default value assigned to coupling_start_time
56!
57! 1095 2013-02-03 02:21:01Z raasch
58! FORTRAN error in r1092 removed
59!
60! 1092 2013-02-02 11:24:22Z raasch
61! character length in some derived type changed for better alignment
62!
63! 1065 2012-11-22 17:42:36Z hoffmann
64! + c_sedimentation, limiter_sedimentation, turbulence, a_1, a_2, a_3, b_1, b_2,
65! + b_3, c_1, c_2, c_3, beta_cc
66!
67! bottom boundary condition of qr, nr changed from Dirichlet to Neumann
68!
69! 1053 2012-11-13 17:11:03Z hoffmann
70! necessary expansions according to the two new prognostic equations (nr, qr)
71! of the two-moment cloud physics scheme:
72! +*_init, flux_l_*, diss_l_*, flux_s_*, diss_s_*, *sws, *swst, tend_*, *, *_p
73! +t*_m, *_1, *_2, *_3, *_av, bc_*_b, bc_*_t, ibc_*_b, ibc_*_t, bc_*_t_val,
74! +*_vertical_gradient, *_surface_initial_change, *_vertical_gradient_level,
75! +*_vertical_gradient_level_ind, *_surface, constant_waterflux_*, 
76! +cloud_scheme, icloud_scheme, surface_waterflux_*, sums_ws*s_ws_l, wall_*flux
77!
78! constants for the two-moment scheme:
79! +a_vent, a_term, b_vent, b_term, c_evap, c_term, cof, eps_sb, k_cc, k_cr, k_rr,
80! +k_br, kappa_rr, kin_vis_air, mu_constant_value, nc, pirho_l, dpirho_l, rho_1,
81! +schmidt, schmidt_p_1d3, stp, x0, xmin, xmax, dt_precipitation, w_precipitation
82!
83! steering parameters for the two_moment scheme:
84! +mu_constant, ventilation_effect
85!
86! 1036 2012-10-22 13:43:42Z raasch
87! code put under GPL (PALM 3.9)
88!
89! 1031 2012-10-19 14:35:30Z raasch
90! +output_format_netcdf
91!
92! 1015 2012-09-27 09:23:24Z raasch
93! +acc_rank, num_acc_per_node,
94! -adjust_mixing_length
95!
96! 1010 2012-09-20 07:59:54Z raasch
97! pointer free version can be generated with cpp switch __nopointer
98!
99! 1003 2012-09-14 14:35:53Z raasch
100! -grid_matching, nxa, nya, etc., nnx_pe, nny_pe, spl_*
101!
102! 1001 2012-09-13 14:08:46Z raasch
103! -asselin_filter_factor, cut_spline_overshoot, dt_changed, last_dt_change,
104! last_dt_change_1d, long_filter_factor, overshoot_limit_*, ups_limit_*
105! several pointer/target arrays converted to normal ones
106!
107! 996 2012-09-07 10:41:47Z raasch
108! -use_prior_plot1d_parameters
109!
110! 978 2012-08-09 08:28:32Z fricke
111! +c_u_m, c_u_m_l, c_v_m, c_v_m_l, c_w_m, c_w_m_l,
112! +bc_lr_dirneu, bc_lr_neudir, bc_ns_dirneu, bc_ns_neudir
113! -km_damp_x, km_damp_y, km_damp_max, outflow_damping_width
114! +z0h, z0h_av, z0h_factor, z0h1d
115! +ptdf_x, ptdf_y, pt_damping_width, pt_damping_factor
116!
117! 964 2012-07-26 09:14:24Z raasch
118! -cross_linecolors, cross_linestyles, cross_normalized_x, cross_normx_factor,
119! cross_normalized_y, cross_normy_factor, cross_pnc_local,
120! cross_profile_numbers, cross_profile_number_counter, cross_uxmax,
121! cross_uxmax_computed, cross_uxmax_normalized,
122! cross_uxmax_normalized_computed, cross_uxmin, cross_uxmin_computed,
123! cross_uxmin_normalized, cross_uxmin_normalized_computed, cross_uymax,
124! cross_uymin, cross_xtext, dopr_crossindex, dopr_label, linecolors, linestyles,
125! nz_do1d, profil_output, z_max_do1d, z_max_do1d_normalized
126!
127! 951 2012-07-19 14:22:52Z hoffmann
128! changing profile_columns and profile_rows
129!
130! 940 2012-07-09 14:31:00Z raasch
131! +neutral
132!
133! 927 2012-06-06 19:15:04Z raasch
134! +masking_method
135!
136! 880 2012-04-13 06:28:59Z raasch
137! gathered_size, subdomain_size moved to control_parameters
138!
139! 866 2012-03-28 06:44:41Z raasch
140! interface for global_min_max changed
141!
142! 861 2012-03-26 14:18:34Z suehring
143! +wall_flags_0
144! -boundary_flags
145! +nzb_max
146! +adv_sca_1, +adv_mom_1
147!
148! 849 2012-03-15 10:35:09Z raasch
149! +deleted_particles, deleted_tails, tr.._count_sum, tr.._count_recv_sum in
150! particle_attributes,
151! +de_dx, de_dy, de_dz in arrays_3d,
152! first_call_advec_particles renamed first_call_lpm
153!
154! 828 2012-02-21 12:00:36Z raasch
155! +dissipation_classes, radius_classes, use_kernel_tables,
156! particle feature color renamed class
157!
158! 825 2012-02-19 03:03:44Z raasch
159! +bfactor, curvature_solution_effects, eps_ros, molecular_weight_of_water,
160! vanthoff, -b_cond in cloud_parameters,
161! dopts_num increased to 29, particle attributes speed_x|y|z_sgs renamed
162! rvar1|2|3
163! wang_collision_kernel and turbulence_effects_on_collision replaced by
164! collision_kernel, hall_kernel, palm_kernel, wang_kernel
165!
166! 809 2012-01-30 13:32:58Z marongas
167! Bugfix: replaced .AND. and .NOT. with && and ! in the preprocessor directives
168!
169! 807 2012-01-25 11:53:51Z maronga
170! New cpp directive "__check" implemented which is used by check_namelist_files.
171! New parameter check_restart has been defined which is needed by
172! check_namelist_files only.
173!
174! 805 2012-01-17 15:53:28Z franke
175! Bugfix collective_wait must be out of parallel branch for runs in serial mode
176!
177! 801 2012-01-10 17:30:36Z suehring
178! Dimesion of sums_wsus_ws_l, ! sums_wsvs_ws_l, sums_us2_ws_l, sums_vs2_ws_l,
179! sums_ws2_ws_l, sums_wspts_ws_l, sums_wsqs_ws_l, sums_wssas_ws_l increased.
180! for thread-safe summation in advec_ws.
181!
182! 792 2011-12-01 01:23:23Z raasch
183! particle arrays (particles, parrticles_temp) implemented as pointers,
184! +particles_1, particles_2, sort_count
185!
186! 790 2011-11-29 03:11:20Z raasch
187! +turbulence_effects_on_collision, wang_collision_kernel
188!
189! 785 2011-11-28 09:47:19Z raasch
190! +scalar_rayleigh_damping, rdf_sc
191!
192! 778 2011-11-07 14:18:25Z fricke
193! +gathered_size, subdomain_size
194!
195! 771 2011-10-27 10:56:21Z heinze
196! +lpt_av
197!
198! 767 2011-10-14 06:39:12Z raasch
199! +u_profile, v_profile, uv_heights, use_prescribed_profile_data
200!
201! 759 2011-09-15 13:58:31Z raasch
202! +io_blocks, io_group, maximum_parallel_io_streams,
203! synchronous_exchange moved to control_parameters
204!
205! 743 2011-08-18 16:10:16Z suehring
206! Dimension of sums_wsus_ws_l, sums_wsvs_ws_l, sums_us2_ws_l, sums_vs2_ws_l,
207! sums_ws2_ws_l, sums_wspts_ws_l, sums_wssas_ws_l,sums_wsqs_ws_l needed for
208! statistical evaluation of turbulent fluxes in WS-scheme decreased.
209! 736 2011-08-17 14:13:26Z suehring
210! Dimension of fluxes needed for WS-scheme increased.
211!
212! 722 2011-04-11 06:21:09Z raasch
213! Bugfix: default value for south_border_pe changed to .F.
214!
215! 707 2011-03-29 11:39:40Z raasch
216! +bc_lr_dirrad, bc_lr_raddir, bc_ns_dirrad, bc_ns_raddir, left_border_pe,
217! north_border_pe, right_border_pe, south_border_pe
218! p_sub renamed p_loc
219!
220! 683 2011-02-09 14:25:15Z raasch
221! +synchronous_exchange
222!
223! 673 2011-01-18 16:19:48Z suehring
224! +weight_pres to weight the respective contribution of the Runge-Kutta
225! substeps. +p_sub to buffer the intermediate contributions for Multigrid and
226! SOR.
227!
228! 667 2010-12-23 12:06:00Z suehring/gryschka
229! Removed u_nzb_p1_for_vfc and v_nzb_p1_for_vfc
230! For coupling with different resolution in ocean and atmophere:
231! +nx_a, +nx_o, ny_a, +ny_o, ngp_a, ngp_o, +total_2d_o, +total_2d_a,
232! +coupling_topology
233! Buffer arrays for the left sided advective fluxes added in arrays_3d.
234! +flux_s_u, +flux_s_v, +flux_s_w, +diss_s_u, +diss_s_v, +diss_s_w,
235! +flux_s_pt, +diss_s_pt, +flux_s_e, +diss_s_e, +flux_s_q, +diss_s_q,
236! +flux_s_sa, +diss_s_sa
237! 3d arrays for dissipation control added. (only necessary for vector arch.)
238! +var_x, +var_y, +var_z, +gamma_x, +gamma_y, +gamma_z
239! Default of momentum_advec and scalar_advec changed to 'ws-scheme' .
240! +exchange_mg added in control_parameters to steer the data exchange.
241! Parameters +nbgp, +nxlg, +nxrg, +nysg, +nyng added in indices.
242! flag array +boundary_flags added in indices to steer the degradation of order
243! of the advective fluxes when non-cyclic boundaries are used.
244! MPI-datatypes +type_y, +type_y_int and +type_yz for data_exchange added in
245! pegrid.
246! +sums_wsus_ws_l, +sums_wsvs_ws_l, +sums_us2_ws_l, +sums_vs2_ws_l,
247! +sums_ws2_ws_l, +sums_wspts_ws_l, +sums_wssas_ws_l, +sums_wsqs_ws_l
248! and +weight_substep added in statistics to steer the statistical evaluation
249! of turbulent fluxes in the advection routines.
250! LOGICALS +ws_scheme_sca and +ws_scheme_mom added to get a better performance
251! in prognostic_equations.
252! LOGICAL +dissipation_control control added to steer numerical dissipation
253! in ws-scheme.
254! Changed length of string run_description_header
255!
256! 622 2010-12-10 08:08:13Z raasch
257! +collective_wait in pegrid
258!
259! 600 2010-11-24 16:10:51Z raasch
260! default values of surface_scalarflux and surface_waterflux changed
261! to 9999999.9
262!
263! 580 2010-10-05 13:59:11Z heinze
264! Renaming of ws_vertical_gradient to subs_vertical_gradient,
265! ws_vertical_gradient_level to subs_vertical_gradient_level and
266! ws_vertical_gradient_level_ind to subs_vertical_gradient_level_i
267!
268! 564 2010-09-30 13:18:59Z helmke
269! nc_precision and netcdf_precision dimension changed to 11, all default
270! values of mask_xyz_loop changed to -1.0, dimension of openfile changed to
271! 200+2*max_masks, max_masks changed to 50
272!
273! 553 2010-09-01 14:09:06Z weinreis
274! parameters for masked output are replaced by arrays
275!
276! 531 2010-04-21 06:47:21Z heinze
277! character length of dopr_unit enlarged
278!
279! 519 2010-03-19 05:30:02Z raasch
280! -replace_char, replace_by
281!
282! 493 2010-03-01 08:30:24Z raasch
283! +netcdf_data_format, -netcdf_64bit, -netcdf_64bit_3d, -netcdf_format_mask*,
284! -nc_format_mask, -format_parallel_io
285!
286! 485 2010-02-05 10:57:51Z raasch
287! ngp_3d, ngp_3d_inner changed to 64 bit
288!
289! 449 2010-02-02 11:23:59Z raasch
290! -var_ts: replaced by dots_max,
291! initial data assignments to some dvrp arrays changed due to error messages
292! from gfortran compiler
293! +large_scale_subsidence, ws_vertical_gradient, ws_vertical_gradient_level,
294! ws_vertical_gradient_level_ind, w_subs
295!
296! 388 2009-09-23 09:40:33Z raasch
297! +prho, prho_1
298! +bc_lr_cyc, bc_ns_cyc
299! +output_for_t0
300! translation error of actual -> current revisions fixed
301! +q* in dots_label, dots_unit. increased dots_num respectively
302! typographical error in dots_unit fixed
303! +clip_dvrp_*, cluster_size, color_interval, dvrpsize_interval, dvrp_overlap,
304! dvrp_total_overlap, groundplate_color, local_dvrserver_running, n*_dvrp,
305! interval_*_dvrp_prt, isosurface_color, particle_color, particle_dvrpsize,
306! topography color in dvrp_variables,
307! vertical_particle_advection is a 1d-array,
308! +canyon_height, canyon_width_x, canyon_width_y, canyon_wall_left,
309! canyon_wall_south, conserve_volume_flow_mode, coupling_start_time,
310! dp_external, dp_level_b, dp_level_ind_b, dp_smooth, dp_smooth_factor, dpdxy,
311! run_coupled, time_since_reference_point, u_bulk, v_bulk in control_parameters,
312! default value of grid_matching changed to strict
313! +shf_av, qsws_av
314!
315! 217 2008-12-09 18:00:48Z letzel
316! +topography_grid_convention
317! some dvrp-variables changed to single precision, variables for dvrp-mode
318! pathlines added, +target_id, abort_mode, message_string
319!
320! 197 2008-09-16 15:29:03Z raasch
321! allow 100 spectra levels instead of 10 for consistency with
322! define_netcdf_header, +canopy_heat_flux, cthf, lai,
323! +leaf_surface_concentration, scalar_exchange_coefficient, sec, sls
324! +hor_index_bounds, hor_index_bounds_previous_run, id_inflow, id_recycling,
325! inflow_damping_*, mean_inflow_profiles, numprocs_previous_run, nx_on_file,
326! ny_on_file, offset_ocean_*, recycling_plane, recycling_width, turbulent_inflow
327! -myid_char_14
328!
329! 138 2007-11-28 10:03:58Z letzel
330! +drag_coefficient, pch_index, lad_surface, lad_vertical_gradient,
331! lad_vertical_gradient_level, plant_canopy, lad, lad_s, lad_u, lad_v,
332! lad_w, cdc, lad_vertical_gradient_level_ind, canopy_mode
333! +dt_sort_particles, ngp_2dh_s_inner, time_sort_particles, flags,
334! wall_flags_1..10, wall_humidityflux(0:4), wall_qflux(0:4),
335! wall_salinityflux(0:4), wall_scalarflux(0:4)
336!
337! 108 2007-08-24 15:10:38Z letzel
338! +comm_inter, constant_top_momentumflux, coupling_char, coupling_mode,
339! coupling_mode_remote, c_u, c_v, c_w, dt_coupling, e_init, humidity_remote,
340! ngp_xy, nxlu, nysv, port_name, qswst_remote, terminate_coupled,
341! terminate_coupled_remote, time_coupling, top_momentumflux_u|v, type_xy,
342! uswst*, vswst*
343!
344! 97 2007-06-21 08:23:15Z raasch
345! +atmos_ocean_sign, ocean, r, + salinity variables
346! defaults of .._vertical_gradient_levels changed from -1.0 to -9999999.9
347! hydro_press renamed hyp, use_pt_reference renamed use_reference
348!
349! 89 2007-05-25 12:08:31Z raasch
350! +data_output_pr_user, max_pr_user, size of data_output_pr, dopr_index,
351! dopr_initial_index and dopr_unit enlarged,
352! var_hom and var_sum renamed pr_palm
353!
354! 82 2007-04-16 15:40:52Z raasch
355! +return_addres, return_username
356! Cpp-directive lcmuk renamed lc
357!
358! 75 2007-03-22 09:54:05Z raasch
359! +arrays precipitation_amount, precipitation_rate, precipitation_rate_av,
360! rif_wall, z0_av, +arrays u_m_l, u_m_r, etc. for radiation boundary conditions,
361! +loop_optimization, netcdf_64bit_3d, zu_s_inner, zw_w_inner, id_var_zusi_*,
362! id_var_zwwi_*, ts_value, u_nzb_p1_for_vfc, v_nzb_p1_for_vfc, pt_reference,
363! use_pt_reference, precipitation_amount_interval, revision
364! +age_m in particle_type, moisture renamed humidity,
365! -data_output_ts, dots_n, uvmean_outflow, uxrp, vynp,
366! arrays dots_label and dots_unit now dimensioned with dots_max,
367! setting of palm version moved to main program
368!
369! 37 2007-03-01 08:33:54Z raasch
370! +constant_top_heatflux, top_heatflux, use_top_fluxes, +arrays for top fluxes,
371! +nzt_diff, default of bc_pt_t renamed "initial_gradient"
372! Bugfix: p is not a pointer
373!
374! RCS Log replace by Id keyword, revision history cleaned up
375!
376! Revision 1.95  2007/02/11 13:18:30  raasch
377! version 3.1b (last under RCS control)
378!
379! Revision 1.1  1997/07/24 11:21:26  raasch
380! Initial revision
381!
382!
383! Description:
384! ------------
385! Definition of variables for special advection schemes
386!------------------------------------------------------------------------------!
387
388    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE   ::  aex, bex, dex, eex
389
390    SAVE
391
392 END MODULE advection
393
394
395
396
397 MODULE precision_kind
398
399!------------------------------------------------------------------------------!
400! Description:
401! ------------
402! Definition of type parameters (used for the definition of single or double
403! precision variables)
404!------------------------------------------------------------------------------!
405
406    INTEGER, PARAMETER ::  dpk = SELECTED_REAL_KIND( 12 ), &
407                           spk = SELECTED_REAL_KIND( 6 )
408
409    SAVE
410
411 END MODULE precision_kind
412
413
414
415
416 MODULE arrays_3d
417
418!------------------------------------------------------------------------------!
419! Description:
420! ------------
421! Definition of all arrays defined on the computational grid
422!------------------------------------------------------------------------------!
423
424    USE precision_kind
425
426    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::                                         &
427          c_u_m, c_u_m_l, c_v_m, c_v_m_l, c_w_m, c_w_m_l, ddzu, ddzu_pres,     &
428          dd2zu, dzu, ddzw, dzw, hyp, inflow_damping_factor, lad, l_grid,      &
429          nc_1d, nr_1d, ptdf_x, ptdf_y, pt_1d, pt_init, q_1d, q_init, qc_1d,   &
430          qr_1d, rdf, rdf_sc, ref_state, sa_init, ug, u_init,                  &
431          u_nzb_p1_for_vfc, vg, v_init, v_nzb_p1_for_vfc, w_subs, zu, zw
432
433    REAL, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::                                       &
434          c_u, c_v, c_w, diss_s_e, diss_s_nr, diss_s_pt, diss_s_q,             &
435          diss_s_qr, diss_s_sa, diss_s_u, diss_s_v, diss_s_w, dzu_mg, dzw_mg,  &
436          flux_s_e, flux_s_nr, flux_s_pt, flux_s_q, flux_s_qr, flux_s_sa,      &
437          flux_s_u, flux_s_v, flux_s_w, f1_mg, f2_mg, f3_mg,                   &
438          mean_inflow_profiles, nrs, nrsws, nrswst, pt_slope_ref, qs, qsws,    &
439          qswst, qswst_remote, qrs, qrsws, qrswst, rif, saswsb, saswst, shf,   &
440          total_2d_a, total_2d_o, ts, tswst, us, usws, uswst, vsws, vswst, z0, &
441          z0h
442
443    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::                                     &
444          canopy_heat_flux, cdc, d, de_dx, de_dy, de_dz, diss, diss_l_e,       &
445          diss_l_nr, diss_l_pt, diss_l_q, diss_l_qr, diss_l_sa, diss_l_u,      &
446          diss_l_v, diss_l_w, flux_l_e, flux_l_nr, flux_l_pt, flux_l_q,        &
447          flux_l_qr, flux_l_sa, flux_l_u, flux_l_v, flux_l_w, kh, km, lad_s,   &
448          lad_u, lad_v, lad_w, lai, l_wall, p_loc, sec, sls, tend, tend_pt,    &
449          tend_nr, tend_q, tend_qr, tric, u_m_l, u_m_n, u_m_r, u_m_s, v_m_l,   &
450          v_m_n, v_m_r, v_m_s, w_m_l, w_m_n, w_m_r, w_m_s
451
452#if defined( __nopointer )
453    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE, TARGET ::                             &
454          e, e_p, nr, nr_p, p, prho, pt, pt_p, q, q_p, qc, ql, ql_c, ql_v,     &
455          ql_vp, qr, qr_p, rho, sa, sa_p, te_m, tnr_m, tpt_m, tq_m, tqr_m,     &
456          tsa_m, tu_m, tv_m, tw_m, u, u_p, v, v_p, vpt, w, w_p
457#else
458    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE, TARGET ::                             &
459          e_1, e_2, e_3, p, prho_1, nr_1, nr_2, nr_3, pt_1, pt_2, pt_3, q_1,   &
460          q_2, q_3, qc_1, ql_v, ql_vp, ql_1, ql_2, qr_1, qr_2, qr_3, rho_1,    &
461          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
462
463    REAL, DIMENSION(:,:,:), POINTER ::                                         &
464          e, e_p, nr, nr_p, prho, pt, pt_p, q, q_p, qc, ql, ql_c, qr, qr_p,    &
465          rho, sa, sa_p, te_m, tnr_m, tpt_m, tq_m, tqr_m, tsa_m, tu_m, tv_m,   &
466          tw_m, u, u_p, v, v_p, vpt, w, w_p
467#endif
468
469    REAL, DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  rif_wall, tri
470
471    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE :: var_x, var_y, var_z, gamma_x,       &
472                                           gamma_y, gamma_z
473
474    SAVE
475
476 END MODULE arrays_3d
477
478
479
480
481 MODULE averaging
482
483!------------------------------------------------------------------------------!
484! Description:
485! ------------
486! Definition of variables needed for time-averaging of 2d/3d data
487!------------------------------------------------------------------------------!
488
489    REAL, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  lwp_av, precipitation_rate_av,       &
490                                          qsws_av, shf_av,ts_av, us_av, z0_av, &
491                                          z0h_av
492
493    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE, TARGET :: &
494          e_av, lpt_av, nr_av, p_av, pc_av, pr_av, prr_av, pt_av, q_av, qc_av, &
495          ql_av, ql_c_av, ql_v_av, ql_vp_av, qr_av, qv_av, rho_av, s_av, sa_av,&
496          u_av, v_av, vpt_av, w_av
497 
498 END MODULE averaging
499
500
501
502 MODULE cloud_parameters
503
504!------------------------------------------------------------------------------!
505! Description:
506! ------------
507! Definition of variables and constants for cloud physics
508!------------------------------------------------------------------------------!
509
510    LOGICAL ::  curvature_solution_effects = .FALSE., &
511                limiter_sedimentation = .TRUE., &
512                ventilation_effect = .FALSE.
513               
514
515    REAL ::  a_1 = 8.69E-4,     & ! coef. in turb. parametrization (cm-2 s3)
516             a_2 = -7.38E-5,    & ! coef. in turb. parametrization (cm-2 s3)
517             a_3 = -1.40E-2,    & ! coef. in turb. parametrization
518             a_term = 9.65,     & ! coef. for terminal velocity (m s-1)
519             a_vent = 0.78,     & ! coef. for ventilation effect
520             b_1 = 11.45E-6,    & ! coef. in turb. parametrization (m)
521             b_2 = 9.68E-6,     & ! coef. in turb. parametrization (m)
522             b_3 = 0.62,        & ! coef. in turb. parametrization
523             b_term = 9.8,      & ! coef. for terminal velocity (m s-1)
524             b_vent = 0.308,    & ! coef. for ventilation effect
525             beta_cc = 3.09E-4, & ! coef. in turb. parametrization (cm-2 s3)
526             bfactor,           &
527             c_1 = 4.82E-6,     & ! coef. in turb. parametrization (m)
528             c_2 = 4.8E-6,      & ! coef. in turb. parametrization (m)
529             c_3 = 0.76,        & ! coef. in turb. parametrization
530             c_const = 0.93,    & ! const. in Taylor-microscale Reynolds number
531             c_evap = 0.7,      & ! constant in evaporation
532             c_sedimentation = 2.0, & ! Courant number of sedimentation process
533             c_term = 600.0,    & ! coef. for terminal velocity (m-1)
534             cof(6) = (/ 76.18009172947146,      & ! coefficients in the
535                         -86.50532032941677,     & ! numerical
536                         24.01409824083091,      & ! calculation of the
537                         -1.231739572450155,     & ! gamma function
538                         0.1208650973866179E-2,  &
539                         -0.5395239384953E-5 /), &
540             cp = 1005.0,       & ! heat capacity of dry air (J kg-1 K-1)
541             diff_coeff_l = 0.23E-4, & ! diffusivity of water vapor (m2 s-1)
542             effective_coll_efficiency, &
543             eps_ros = 1.0E-4,  & ! accuracy of Rosenbrock method
544             eps_sb = 1.0E-20,  & ! threshold in two-moments scheme
545             k_cc = 9.44E09,    & ! const. cloud-cloud kernel (m3 kg-2 s-1)
546             k_cr0 = 4.33,      & ! const. cloud-rain kernel (m3 kg-1 s-1)
547             k_rr = 7.12,       & ! const. rain-rain kernel (m3 kg-1 s-1)
548             k_br = 1000.,      & ! const. in breakup parametrization (m-1)
549             k_st = 1.2E8,      & ! const. in drizzle parametrization (m-1 s-1)
550             kappa_rr = 60.7,   & ! const. in collision kernel (kg-1/3)
551             kin_vis_air = 1.4086E-5, & ! kin. viscosity of air (m2 s-1)
552             l_v = 2.5E+06,     & ! latent heat of vaporization (J kg-1)
553             l_d_cp, l_d_r, l_d_rv, & ! l_v / cp, l_v / r_d, l_v / r_v
554             mass_of_solute = 1.0E-17, & ! soluted NaCl (kg)
555             molecular_weight_of_solute = 0.05844, & ! mol. m. NaCl (kg mol-1)
556             molecular_weight_of_water = 0.01801528, & ! mol. m. H2O (kg mol-1)
557             nc_const = 70.0E6, & ! cloud droplet concentration
558             prec_time_const = 0.001, & !coef. in Kessler scheme
559             pirho_l, dpirho_l, & ! pi * rho_l / 6.0; 6.0 / ( pi * rho_l )
560             rho_l = 1.0E3,     & ! density of water (kg m-3)
561             ql_crit = 0.0005,  & ! coef. in Kessler scheme
562             r_d = 287.0,       & ! sp. gas const. dry air (J kg-1 K-1)
563             r_v = 461.51,      & ! sp. gas const. water vapor (J kg-1 K-1)
564             schmidt = 0.71,    & ! Schmidt number
565             schmidt_p_1d3,     & ! schmidt**( 1.0 / 3.0 )
566             sigma_gc = 1.3,    & ! log-normal geometric standard deviation
567             stp = 2.5066282746310005, & ! parameter in gamma function
568             thermal_conductivity_l = 2.43E-2, & ! therm. cond. air (J m-1 s-1 K-1)
569             vanthoff = 2.0,    & ! van't Hoff factor for NaCl
570             x0 = 2.6E-10,      & ! separating drop mass (kg)
571             xrmin = 2.6E-10,   & ! minimum rain drop size (kg)
572             xrmax = 5.0E-6,    & ! maximum rain drop site (kg)
573             dt_precipitation = 100.0, & ! timestep precipitation (s)
574             w_precipitation = 9.65      ! maximum terminal velocity (m s-1)
575
576    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE     ::  hyrho, pt_d_t, t_d_pt 
577
578    REAL, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  precipitation_amount, &
579                                            precipitation_rate
580!
581!-- 3D array of precipitation rate
582    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  prr
583
584    SAVE
585
586 END MODULE cloud_parameters
587
588
589
590
591 MODULE constants
592
593!------------------------------------------------------------------------------!
594! Description:
595! ------------
596! Definition of general constants
597!------------------------------------------------------------------------------!
598
599    REAL    ::  pi = 3.141592654
600    REAL    ::  adv_mom_1, adv_mom_3, adv_mom_5, adv_sca_1, adv_sca_3, adv_sca_5
601   
602
603    SAVE
604
605 END MODULE constants
606
607
608
609
610 MODULE control_parameters
611
612!------------------------------------------------------------------------------!
613! Description:
614! ------------
615! Definition of parameters for program control
616!------------------------------------------------------------------------------!
617
618    TYPE plot_precision
619       CHARACTER (LEN=8) ::  variable
620       INTEGER           ::  precision
621    END TYPE plot_precision
622
623    TYPE(plot_precision), DIMENSION(100) ::  plot_3d_precision =               &
624                        (/ plot_precision( 'u', 2 ), plot_precision( 'v', 2 ), &
625                           plot_precision( 'w', 2 ), plot_precision( 'p', 5 ), &
626                           plot_precision( 'pt', 2 ),                          &
627                           ( plot_precision( ' ', 1 ), i9 = 1,95 ) /)
628
629    TYPE file_status
630       LOGICAL ::  opened, opened_before
631    END TYPE file_status
632   
633    INTEGER, PARAMETER :: mask_xyz_dimension = 100, max_masks = 50
634
635    TYPE(file_status), DIMENSION(200+2*max_masks) ::                &
636                             openfile = file_status(.FALSE.,.FALSE.)
637
638    CHARACTER (LEN=1)    ::  cycle_mg = 'w', timestep_reason = ' '
639    CHARACTER (LEN=2)    ::  coupling_char = ''
640    CHARACTER (LEN=5)    ::  write_binary = 'false'
641    CHARACTER (LEN=8)    ::  run_date, run_time
642    CHARACTER (LEN=9)    ::  simulated_time_chr
643    CHARACTER (LEN=11)   ::  topography_grid_convention = ' '
644    CHARACTER (LEN=12)   ::  version = ' ', revision = ' '
645    CHARACTER (LEN=16)   ::  conserve_volume_flow_mode = 'default', &
646                             loop_optimization = 'default', &
647                             momentum_advec = 'ws-scheme', &
648                             psolver = 'poisfft', &
649                             scalar_advec = 'ws-scheme'
650    CHARACTER (LEN=20)   ::  bc_e_b = 'neumann', bc_lr = 'cyclic', &
651                             bc_ns = 'cyclic', bc_p_b = 'neumann', &
652                             bc_p_t = 'dirichlet', bc_pt_b = 'dirichlet', &
653                             bc_pt_t = 'initial_gradient', &
654                             bc_q_b = 'dirichlet', bc_q_t = 'neumann', &
655                             bc_s_b = 'dirichlet', bc_s_t = 'neumann', &
656                             bc_sa_t = 'neumann', &
657                             bc_uv_b = 'dirichlet', bc_uv_t = 'dirichlet', &
658                             canopy_mode = 'block', &
659                             cloud_scheme = 'seifert_beheng', &
660                             coupling_mode = 'uncoupled', &
661                             coupling_mode_remote = 'uncoupled', &
662                             dissipation_1d = 'as_in_3d_model', &
663                             fft_method = 'system-specific', &
664                             mixing_length_1d = 'as_in_3d_model', &
665                             random_generator = 'numerical-recipes', &
666                             reference_state = 'initial_profile', &
667                             return_addres, return_username, &
668                             timestep_scheme = 'runge-kutta-3'                             
669    CHARACTER (LEN=40)   ::  avs_data_file, output_format_netcdf, &
670                             topography = 'flat'
671    CHARACTER (LEN=64)   ::  host = ' '
672    CHARACTER (LEN=80)   ::  log_message, run_identifier
673    CHARACTER (LEN=100)  ::  initializing_actions = ' ' 
674    CHARACTER (LEN=110)  ::  run_description_header
675    CHARACTER (LEN=1000) ::  message_string = ' '
676
677    CHARACTER (LEN=7),  DIMENSION(100) ::  do3d_comp_prec = ' '
678    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(10)  ::  data_output_format = ' '
679    CHARACTER (LEN=11), DIMENSION(100) ::  data_output = ' ',    &
680                                           data_output_user = ' ', doav = ' '
681    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(max_masks,100) ::  &
682         data_output_masks = ' ', data_output_masks_user = ' '
683
684    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(300) ::  data_output_pr = ' '
685    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(200) ::  data_output_pr_user = ' '
686    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(11)  ::  netcdf_precision = ' '
687
688    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(max_masks,0:1,100) ::  domask = ' '
689    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(0:1,100) ::  do2d = ' ', do3d = ' '
690
691    INTEGER ::  abort_mode = 1, average_count_pr = 0, average_count_sp = 0, &
692                average_count_3d = 0, current_timestep_number = 0, &
693                coupling_topology = 0, &
694                dist_range = 0, disturbance_level_ind_b, &
695                disturbance_level_ind_t, doav_n = 0, dopr_n = 0, &
696                dopr_time_count = 0, dopts_time_count = 0, &
697                dosp_time_count = 0, dots_time_count = 0, &
698                do2d_xy_n = 0, do2d_xz_n = 0, do2d_yz_n = 0, do3d_avs_n = 0, &
699                dp_level_ind_b = 0, dvrp_filecount = 0, &
700                dz_stretch_level_index, gamma_mg, gathered_size, &
701                grid_level, ibc_e_b, ibc_p_b, ibc_p_t, &
702                ibc_pt_b, ibc_pt_t, ibc_q_b, ibc_q_t, &
703                ibc_sa_t, ibc_uv_b, ibc_uv_t, icloud_scheme, &
704                inflow_disturbance_begin = -1, inflow_disturbance_end = -1, &
705                intermediate_timestep_count, intermediate_timestep_count_max, &
706                io_group = 0, io_blocks = 1, iran = -1234567, &
707                masks = 0, maximum_grid_level, &
708                maximum_parallel_io_streams = -1, max_pr_user = 0, &
709                mgcycles = 0, mg_cycles = -1, mg_switch_to_pe0_level = 0, mid, &
710                netcdf_data_format = 2, ngsrb = 2, nr_timesteps_this_run = 0, &
711                nsor = 20, nsor_ini = 100, n_sor, normalizing_region = 0, &
712                nz_do3d = -9999, pch_index = 0, prt_time_count = 0, &
713                recycling_plane, runnr = 0, &
714                skip_do_avs = 0, subdomain_size, terminate_coupled = 0, &
715                terminate_coupled_remote = 0, timestep_count = 0
716
717    INTEGER ::  dist_nxl(0:1), dist_nxr(0:1), dist_nyn(0:1), dist_nys(0:1), &
718                do2d_no(0:1) = 0, do2d_xy_time_count(0:1), &
719                do2d_xz_time_count(0:1), do2d_yz_time_count(0:1), &
720                do3d_no(0:1) = 0, do3d_time_count(0:1), &
721                domask_no(max_masks,0:1) = 0, domask_time_count(max_masks,0:1),&
722                lad_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
723                mask_size(max_masks,3) = -1, mask_size_l(max_masks,3) = -1, &
724                mask_start_l(max_masks,3) = -1, &
725                pt_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
726                q_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
727                sa_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
728                section(100,3), section_xy(100) = -9999, &
729                section_xz(100) = -9999, section_yz(100) = -9999, &
730                ug_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
731                vg_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
732                subs_vertical_gradient_level_i(10) = -9999
733
734#if defined ( __check )
735    INTEGER :: check_restart = 0
736#endif
737
738    INTEGER, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  grid_level_count
739
740    INTEGER, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  mask_i, mask_j, mask_k
741    INTEGER, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  &
742                mask_i_global, mask_j_global, mask_k_global
743
744    LOGICAL ::  avs_output = .FALSE., &
745                bc_lr_cyc =.TRUE., bc_lr_dirrad = .FALSE., &
746                bc_lr_raddir = .FALSE., bc_ns_cyc = .TRUE., &
747                bc_ns_dirrad = .FALSE., bc_ns_raddir = .FALSE.,&
748                call_psolver_at_all_substeps = .TRUE., &
749                cloud_droplets = .FALSE., cloud_physics = .FALSE., &
750                conserve_volume_flow = .FALSE., constant_diffusion = .FALSE., &
751                constant_heatflux = .TRUE., constant_top_heatflux = .TRUE., &
752                constant_top_momentumflux = .FALSE., &
753                constant_top_salinityflux = .TRUE., &
754                constant_waterflux = .TRUE., create_disturbances = .TRUE., &
755                data_output_2d_on_each_pe = .TRUE., & 
756                dissipation_control = .FALSE., disturbance_created = .FALSE., &
757                do2d_at_begin = .FALSE., do3d_at_begin = .FALSE., &
758                do3d_compress = .FALSE., do_sum = .FALSE., &
759                dp_external = .FALSE., dp_smooth = .FALSE., &
760                drizzle = .FALSE., dt_fixed = .FALSE., &
761                dt_3d_reached, dt_3d_reached_l, exchange_mg = .FALSE., &
762                first_call_lpm = .TRUE., &
763                force_print_header = .FALSE., galilei_transformation = .FALSE.,&
764                humidity = .FALSE., humidity_remote = .FALSE., &
765                inflow_l = .FALSE., inflow_n = .FALSE., &
766                inflow_r = .FALSE., inflow_s = .FALSE., &
767                iso2d_output = .FALSE., large_scale_subsidence = .FALSE., &
768                masking_method = .FALSE., mg_switch_to_pe0 = .FALSE., &
769                netcdf_output = .FALSE., neutral = .FALSE., ocean = .FALSE., &
770                on_device = .FALSE., &
771                outflow_l = .FALSE., outflow_n = .FALSE., outflow_r = .FALSE., &
772                outflow_s = .FALSE., passive_scalar = .FALSE., &
773                plant_canopy = .FALSE., prandtl_layer = .TRUE., &
774                precipitation = .FALSE., &
775                radiation = .FALSE., random_heatflux = .FALSE., &
776                run_control_header = .FALSE., run_coupled = .TRUE., &
777                scalar_rayleigh_damping = .TRUE., sloping_surface = .FALSE., &
778                stop_dt = .FALSE., synchronous_exchange = .FALSE., &
779                terminate_run = .FALSE., transpose_compute_overlap = .FALSE., &
780                turbulence = .FALSE., turbulent_inflow = .FALSE., &
781                use_cmax = .TRUE., use_initial_profile_as_reference = .FALSE., &
782                use_prescribed_profile_data = .FALSE., &
783                use_single_reference_value = .FALSE., &
784                use_surface_fluxes = .FALSE., use_top_fluxes = .FALSE., &
785                use_ug_for_galilei_tr = .TRUE., use_upstream_for_tke = .FALSE.,&
786                wall_adjustment = .TRUE., ws_scheme_sca = .FALSE., &
787                ws_scheme_mom = .FALSE.
788
789    LOGICAL ::  data_output_xy(0:1) = .FALSE., data_output_xz(0:1) = .FALSE., &
790                data_output_yz(0:1) = .FALSE.
791
792    REAL ::  advected_distance_x = 0.0, advected_distance_y = 0.0, &
793             alpha_surface = 0.0, atmos_ocean_sign = 1.0, &
794             averaging_interval = 0.0, averaging_interval_pr = 9999999.9, &
795             averaging_interval_sp = 9999999.9, bc_pt_t_val, bc_q_t_val, &
796             bottom_salinityflux = 0.0, &
797             building_height = 50.0, building_length_x = 50.0, &
798             building_length_y = 50.0, building_wall_left = 9999999.9, &
799             building_wall_south = 9999999.9, canyon_height = 50.0, &
800             canyon_width_x = 9999999.9, canyon_width_y = 9999999.9, &
801             canyon_wall_left = 9999999.9, canyon_wall_south = 9999999.9, &
802             cthf = 0.0, cfl_factor = -1.0, cos_alpha_surface, &
803             coupling_start_time = 0.0, disturbance_amplitude = 0.25, &
804             disturbance_energy_limit = 0.01, &
805             disturbance_level_b = -9999999.9, &
806             disturbance_level_t = -9999999.9, &
807             dp_level_b = 0.0, drag_coefficient = 0.0, &
808             dt = -1.0, dt_averaging_input = 0.0, &
809             dt_averaging_input_pr = 9999999.9, dt_coupling = 9999999.9, &
810             dt_data_output = 9999999.9, &
811             dt_data_output_av = 9999999.9, dt_disturb = 9999999.9, &
812             dt_dopr = 9999999.9, dt_dopr_listing = 9999999.9, &
813             dt_dopts = 9999999.9, dt_dosp = 9999999.9, dt_dots = 9999999.9, &
814             dt_do2d_xy = 9999999.9, dt_do2d_xz = 9999999.9, &
815             dt_do2d_yz = 9999999.9, dt_do3d = 9999999.9, dt_dvrp = 9999999.9, &
816             dt_max = 20.0, dt_micro = -1.0, dt_restart = 9999999.9, &
817             dt_run_control = 60.0, dt_3d = -1.0, dz = -1.0, &
818             dz_max = 9999999.9, dz_stretch_factor = 1.08, &
819             dz_stretch_level = 100000.0, e_init = 0.0, e_min = 0.0, &
820             end_time = 0.0, &
821             f = 0.0, fs = 0.0, g = 9.81, inflow_damping_height = 9999999.9, &
822             inflow_damping_width = 9999999.9, kappa = 0.4, km_constant = -1.0,&
823             lad_surface = 0.0, leaf_surface_concentration = 0.0, &
824             mask_scale_x = 1.0, mask_scale_y = 1.0, mask_scale_z = 1.0, &
825             maximum_cpu_time_allowed = 0.0,  &
826             molecular_viscosity = 1.461E-5, &
827             old_dt = 1.0E-10, omega = 7.29212E-5, omega_sor = 1.8, &
828             particle_maximum_age = 9999999.9, &
829             phi = 55.0, prandtl_number = 1.0, &
830             precipitation_amount_interval = 9999999.9, prho_reference, &
831             pt_damping_factor = 0.0, pt_damping_width = 0.0, &
832             pt_reference = 9999999.9, pt_slope_offset = 0.0, &
833             pt_surface = 300.0, pt_surface_initial_change = 0.0, &
834             q_surface = 0.0, q_surface_initial_change = 0.0, &
835             rayleigh_damping_factor = -1.0, rayleigh_damping_height = -1.0, &
836             recycling_width = 9999999.9, residual_limit = 1.0E-4, &
837             restart_time = 9999999.9, rho_reference, rho_surface, &
838             rif_max = 1.0, rif_min = -5.0, roughness_length = 0.1, &
839             sa_surface = 35.0, scalar_exchange_coefficient = 0.0, &
840             simulated_time = 0.0, simulated_time_at_begin, sin_alpha_surface, &
841             skip_time_data_output = 0.0, skip_time_data_output_av = 9999999.9,&
842             skip_time_dopr = 9999999.9, skip_time_dosp = 9999999.9, &
843             skip_time_do2d_xy = 9999999.9, skip_time_do2d_xz = 9999999.9, &
844             skip_time_do2d_yz = 9999999.9, skip_time_do3d = 9999999.9, &
845             surface_heatflux = 9999999.9, surface_pressure = 1013.25, &
846             surface_scalarflux = 9999999.9, surface_waterflux = 9999999.9, &
847             s_surface = 0.0, s_surface_initial_change = 0.0, &
848             termination_time_needed = -1.0, time_coupling = 0.0, &
849             time_disturb = 0.0, time_dopr = 0.0, time_dopr_av = 0.0, &
850             time_dopr_listing = 0.0, time_dopts = 0.0, time_dosp = 0.0, &
851             time_dosp_av = 0.0, time_dots = 0.0, time_do2d_xy = 0.0, &
852             time_do2d_xz = 0.0, time_do2d_yz = 0.0, time_do3d = 0.0, &
853             time_do_av = 0.0, time_do_sla = 0.0, time_dvrp = 0.0, &
854             time_restart = 9999999.9, time_run_control = 0.0,&
855             time_since_reference_point, top_heatflux = 9999999.9, &
856             top_momentumflux_u = 9999999.9, &
857             top_momentumflux_v = 9999999.9, top_salinityflux = 9999999.9, &
858             ug_surface = 0.0, u_bulk = 0.0, u_gtrans = 0.0, &
859             vg_surface = 0.0, vpt_reference = 9999999.9, &
860             v_bulk = 0.0, v_gtrans = 0.0, wall_adjustment_factor = 1.8, &
861             z_max_do2d = -1.0, z0h_factor = 1.0
862
863    REAL ::  do2d_xy_last_time(0:1) = -1.0, do2d_xz_last_time(0:1) = -1.0, &
864             do2d_yz_last_time(0:1) = -1.0, dpdxy(1:2) = 0.0, &
865             dt_domask(max_masks) = 9999999.9, lad_vertical_gradient(10) = 0.0,&
866             lad_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9, &
867             mask_scale(3), &
868             pt_vertical_gradient(10) = 0.0, &
869             pt_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9, &
870             q_vertical_gradient(10) = 0.0, &
871             q_vertical_gradient_level(10) = -1.0, &
872             s_vertical_gradient(10) = 0.0, &
873             s_vertical_gradient_level(10) = -1.0, &
874             sa_vertical_gradient(10) = 0.0, &
875             sa_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9, &
876             skip_time_domask(max_masks) = 9999999.9, threshold(20) = 0.0, &
877             time_domask(max_masks) = 0.0, &
878             tsc(10) = (/ 1.0, 1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0 /), &
879             u_profile(100) = 9999999.9, uv_heights(100) = 9999999.9, &
880             v_profile(100) = 9999999.9, &
881             ug_vertical_gradient(10) = 0.0, &
882             ug_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9, &
883             vg_vertical_gradient(10) = 0.0, &
884             vg_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9, &
885             volume_flow(1:2) = 0.0, volume_flow_area(1:2) = 0.0, &
886             volume_flow_initial(1:2) = 0.0, wall_heatflux(0:4) = 0.0, &
887             wall_humidityflux(0:4) = 0.0, wall_nrflux(0:4) = 0.0, &
888             wall_qflux(0:4) = 0.0, wall_qrflux(0:4) = 0.0, &
889             wall_salinityflux(0:4) = 0.0, wall_scalarflux(0:4) = 0.0, &
890             subs_vertical_gradient(10) = 0.0, &
891             subs_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9
892
893    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  dp_smooth_factor
894
895    REAL, DIMENSION(max_masks,mask_xyz_dimension) :: &
896        mask_x = -1.0, mask_y = -1.0, mask_z = -1.0
897    REAL, DIMENSION(max_masks,3) ::                  &
898        mask_x_loop = -1.0, mask_y_loop = -1.0, mask_z_loop = -1.0
899   
900!
901!--    internal mask arrays ("mask,dimension,selection")
902       REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  mask, mask_loop
903
904    SAVE
905
906 END MODULE control_parameters
907
908
909
910
911 MODULE cpulog
912
913!------------------------------------------------------------------------------!
914! Description:
915! ------------
916! Definition of variables for cpu-time measurements
917!------------------------------------------------------------------------------!
918
919    REAL ::  initial_wallclock_time
920
921    TYPE logpoint
922       REAL               ::  isum, ivect, mean, mtime, mtimevec, sum, vector
923       INTEGER            ::  counts
924       CHARACTER (LEN=20) ::  place
925    END TYPE logpoint
926
927    TYPE(logpoint), DIMENSION(100) ::  log_point = logpoint( 0.0, 0.0, 0.0,   &
928                                       0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0, ' ' ),          &
929                                       log_point_s = logpoint( 0.0, 0.0, 0.0, &
930                                       0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0, ' ' )
931
932    SAVE
933
934 END MODULE cpulog
935
936
937
938
939 MODULE dvrp_variables
940
941!------------------------------------------------------------------------------!
942! Description:
943! ------------
944! Definition of variables used with dvrp-software
945!------------------------------------------------------------------------------!
946
947    CHARACTER (LEN=10) ::  dvrp_output = 'rtsp', particle_color = 'none', &
948                           particle_dvrpsize = 'none'
949
950    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(10) ::  mode_dvrp = &
951                                     (/ ( '                    ', i9 = 1,10 ) /)
952
953    CHARACTER (LEN=80) ::  dvrp_directory = 'default',                    &
954                           dvrp_file      = 'default',                    &
955                           dvrp_host      = 'origin.rvs.uni-hannover.de', &
956                           dvrp_password  = '********',                   &
957                           dvrp_username  = ' '
958
959    INTEGER ::  cluster_size = 1, dvrp_colortable_entries = 4,                 &
960                dvrp_colortable_entries_prt = 22, islice_dvrp,                 &
961                nx_dvrp, nxl_dvrp, nxr_dvrp, ny_dvrp, nyn_dvrp, nys_dvrp,      &
962                nz_dvrp, pathlines_fadeintime = 5, pathlines_fadeouttime = 5,  &
963                pathlines_linecount = 1000, pathlines_maxhistory = 40,         &
964                pathlines_wavecount = 10, pathlines_wavetime = 50,             &
965                vc_gradient_normals = 0, vc_mode = 0, vc_size_x = 2,           &
966                vc_size_y = 2, vc_size_z = 2
967
968    INTEGER, DIMENSION(10) ::  slicer_position_dvrp
969
970    LOGICAL ::  cyclic_dvrp = .FALSE., dvrp_overlap, dvrp_total_overlap, &
971                local_dvrserver_running, lock_steering_update = .FALSE., &
972                use_seperate_pe_for_dvrp_output = .FALSE.
973
974    REAL    ::  clip_dvrp_l = 9999999.9, clip_dvrp_n = 9999999.9, &
975                clip_dvrp_r = 9999999.9, clip_dvrp_s = 9999999.9, &
976                superelevation = 1.0, superelevation_x = 1.0,     &
977                superelevation_y = 1.0, vc_alpha = 38.0
978
979    REAL, DIMENSION(2) ::  color_interval = (/ 0.0, 1.0 /), &
980                           dvrpsize_interval = (/ 0.0, 1.0 /)
981
982    REAL, DIMENSION(3) ::  groundplate_color = (/ 0.0, 0.6, 0.0 /), &
983                           topography_color = (/ 0.8, 0.7, 0.6 /)
984
985#if defined( __decalpha )
986    REAL, DIMENSION(2,10)  ::  slicer_range_limits_dvrp = RESHAPE( (/       &
987                                -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, &
988                                -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, &
989                                -1.0, 1.0, -1.0, 1.0 /), (/ 2, 10 /) )
990
991    REAL, DIMENSION(3,10)  ::  isosurface_color = RESHAPE( (/                  &
992                                0.9, 0.9, 0.9,  0.8, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.8, &
993                                0.1, 0.8, 0.1,  0.6, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.6, &
994                                0.1, 0.6, 0.1,  0.4, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.4, &
995                                0.1, 0.4, 0.1 /), (/ 3, 10 /) )
996
997    REAL(4), DIMENSION(2,100) ::  interval_values_dvrp, interval_h_dvrp =      &
998                                  RESHAPE( (/ 270.0, 225.0, 225.0, 180.0,      &
999                                               70.0,  25.0,  25.0, -25.0,      &
1000                                              ( 0.0, i9 = 1, 192 ) /),         &
1001                                           (/ 2, 100 /) ),                     &
1002                                  interval_l_dvrp = 0.5, interval_s_dvrp = 1.0,&
1003                                  interval_a_dvrp = 0.0,                       &
1004                                  interval_values_dvrp_prt,                    &
1005                                  interval_h_dvrp_prt = RESHAPE(               &
1006                                  (/ 270.0, 225.0, 225.0, 180.0, 70.0, 25.0,   &
1007                                     25.0, -25.0, ( 0.0, i9 = 1, 192 ) /),     &
1008                                                  (/ 2, 100 /) ),              &
1009                                  interval_l_dvrp_prt = 0.5,                   &
1010                                  interval_s_dvrp_prt = 1.0,                   &
1011                                  interval_a_dvrp_prt = 0.0
1012#else
1013    REAL, DIMENSION(2,10)     ::  slicer_range_limits_dvrp
1014
1015    REAL, DIMENSION(3,10)     ::  isosurface_color
1016
1017    REAL(4), DIMENSION(2,100) ::  interval_values_dvrp,                       &
1018                                  interval_values_dvrp_prt, interval_h_dvrp,  &
1019                                  interval_h_dvrp_prt, interval_l_dvrp = 0.5, &
1020                                  interval_l_dvrp_prt = 0.5, interval_s_dvrp = 1.0, &
1021                                  interval_s_dvrp_prt = 1.0, interval_a_dvrp = 0.0, &
1022                                  interval_a_dvrp_prt = 0.0
1023
1024    DATA  slicer_range_limits_dvrp / -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, &
1025                                     -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, &
1026                                     -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, &
1027                                     -1.0, 1.0 /
1028
1029    DATA  isosurface_color / 0.9, 0.9, 0.9,  0.8, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.8, &
1030                             0.1, 0.8, 0.1,  0.6, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.6, &
1031                             0.1, 0.6, 0.1,  0.4, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.4, &
1032                             0.1, 0.4, 0.1 /
1033
1034    DATA  interval_h_dvrp / 270.0, 225.0, 225.0, 180.0, 70.0, 25.0, &
1035                            25.0, -25.0, 192 * 0.0 /
1036
1037    DATA  interval_h_dvrp_prt / 270.0, 225.0, 225.0, 180.0, 70.0, 25.0, &
1038                                25.0, -25.0, 192 * 0.0 /
1039#endif
1040
1041    REAL(4), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  xcoor_dvrp, ycoor_dvrp, zcoor_dvrp
1042
1043    TYPE steering
1044       CHARACTER (LEN=24) ::  name
1045       REAL(4)            ::  min, max
1046       INTEGER            ::  imin, imax
1047    END TYPE steering
1048
1049    TYPE(steering), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  steering_dvrp
1050
1051    SAVE
1052
1053 END MODULE dvrp_variables
1054
1055
1056
1057
1058 MODULE grid_variables
1059
1060!------------------------------------------------------------------------------!
1061! Description:
1062! ------------
1063! Definition of grid spacings
1064!------------------------------------------------------------------------------!
1065
1066    REAL ::  ddx, ddx2, dx = 1.0, dx2, ddy, ddy2, dy = 1.0, dy2
1067
1068    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  ddx2_mg, ddy2_mg
1069
1070    REAL, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  fwxm, fwxp, fwym, fwyp, fxm, fxp,   &
1071                                          fym, fyp, wall_e_x, wall_e_y,       &
1072                                          wall_u, wall_v, wall_w_x, wall_w_y, &
1073                                          zu_s_inner, zw_w_inner
1074
1075    SAVE
1076
1077 END MODULE grid_variables
1078
1079
1080
1081
1082 MODULE indices
1083
1084!------------------------------------------------------------------------------!
1085! Description:
1086! ------------
1087! Definition of array bounds and number of gridpoints
1088!------------------------------------------------------------------------------!
1089
1090    INTEGER ::  i_left, i_right, j_north, j_south, nbgp = 3, ngp_sums, nnx,    &
1091                nx = 0, nx_a, nx_o, nxl, nxlg, nxlu, nxr, nxrg, nx_on_file,    &
1092                nny, ny = 0, ny_a, ny_o, nyn, nyng, nys, nysg, nysv,           &
1093                ny_on_file, nnz, nz = 0, nzb, nzb_diff, nzb_max, nzt, nzt_diff
1094
1095
1096    INTEGER( KIND = SELECTED_INT_KIND(18) ), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::      &
1097                ngp_3d, ngp_3d_inner   ! need to have 64 bit for grids > 2E9
1098
1099    INTEGER, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::                                      &
1100                ngp_2dh, nxl_mg, nxr_mg, nyn_mg, nys_mg, nzt_mg
1101
1102
1103    INTEGER, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE :: ngp_2dh_outer, ngp_2dh_s_inner,    &
1104                mg_loc_ind, nzb_diff_s_inner, nzb_diff_s_outer, nzb_diff_u,    &
1105                nzb_diff_v, nzb_inner, nzb_outer, nzb_s_inner, nzb_s_outer,    &
1106                nzb_u_inner, nzb_u_outer, nzb_v_inner, nzb_v_outer,            &
1107                nzb_w_inner, nzb_w_outer, nzb_2d
1108
1109    INTEGER, DIMENSION(:,:,:), POINTER ::  flags
1110
1111    INTEGER( KIND = SELECTED_INT_KIND(11) ), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  &
1112                wall_flags_0  ! need to have 34 Bit
1113
1114    INTEGER, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE,  TARGET ::                         &
1115                wall_flags_1, wall_flags_2, wall_flags_3, wall_flags_4,        &
1116                wall_flags_5, wall_flags_6, wall_flags_7, wall_flags_8,        &
1117                wall_flags_9, wall_flags_10
1118
1119
1120    SAVE
1121
1122 END MODULE indices
1123
1124
1125
1126
1127 MODULE interfaces
1128
1129!------------------------------------------------------------------------------!
1130! Description:
1131! ------------
1132! Interfaces for special subroutines which use optional parameters
1133!------------------------------------------------------------------------------!
1134
1135    INTERFACE
1136
1137       SUBROUTINE cpu_log( log_event, place, modus, barrierwait )
1138
1139          USE cpulog
1140
1141          CHARACTER (LEN=*)           ::  modus, place
1142          CHARACTER (LEN=*), OPTIONAL ::  barrierwait
1143          TYPE(logpoint)              ::  log_event
1144
1145       END SUBROUTINE cpu_log
1146
1147    END INTERFACE
1148
1149
1150
1151    INTERFACE
1152
1153       SUBROUTINE global_min_max ( i1, i2, j1, j2, k1, k2, feld, mode, offset, &
1154                                   wert, wert_ijk, wert1, wert1_ijk )
1155          CHARACTER (LEN=*), INTENT(IN) ::  mode
1156          INTEGER, INTENT(IN)           ::  i1, i2, j1, j2, k1, k2
1157          INTEGER                       ::  wert_ijk(3)
1158          INTEGER, OPTIONAL             ::  wert1_ijk(3)
1159          REAL                          ::  offset, wert
1160          REAL, OPTIONAL                ::  wert1
1161          REAL, INTENT(IN)              ::  feld(i1:i2,j1:j2,k1:k2)
1162
1163       END SUBROUTINE global_min_max
1164
1165    END INTERFACE
1166
1167    SAVE
1168
1169 END MODULE interfaces
1170
1171
1172
1173 MODULE pointer_interfaces
1174
1175!------------------------------------------------------------------------------!
1176! Description:
1177! ------------
1178! Interfaces for subroutines with pointer arguments called in
1179! prognostic_equations
1180!------------------------------------------------------------------------------!
1181
1182    INTERFACE
1183
1184       SUBROUTINE advec_s_bc( sk, sk_char )
1185
1186          CHARACTER (LEN=*), INTENT(IN)   ::  sk_char
1187#if defined( __nopointer )
1188          REAL, DIMENSION(:,:,:) ::  sk
1189#else
1190          REAL, DIMENSION(:,:,:), POINTER ::  sk
1191#endif
1192       END SUBROUTINE advec_s_bc
1193
1194    END INTERFACE
1195
1196
1197    SAVE
1198
1199 END MODULE pointer_interfaces
1200
1201
1202
1203
1204 MODULE model_1d
1205
1206!------------------------------------------------------------------------------!
1207! Description:
1208! ------------
1209! Definition of variables for the 1D-model
1210!------------------------------------------------------------------------------!
1211
1212    INTEGER ::  current_timestep_number_1d = 0, damp_level_ind_1d
1213
1214    LOGICAL ::  run_control_header_1d = .FALSE., stop_dt_1d = .FALSE. 
1215
1216    REAL ::     damp_level_1d = -1.0, dt_1d = 60.0, dt_max_1d = 300.0, &
1217                dt_pr_1d = 9999999.9, dt_run_control_1d = 60.0, &
1218                end_time_1d = 864000.0, old_dt_1d = 1.0E-10, &
1219                qs1d, simulated_time_1d = 0.0, time_pr_1d = 0.0, &
1220                time_run_control_1d = 0.0, ts1d, us1d, usws1d, &
1221                vsws1d, z01d, z0h1d
1222
1223
1224    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  e1d, e1d_p, kh1d, km1d, l_black, l1d,  &
1225                                        rif1d, te_e, te_em, te_u, te_um, te_v, &
1226                                        te_vm, u1d, u1d_p, v1d, v1d_p
1227
1228    SAVE
1229
1230 END MODULE model_1d
1231
1232
1233
1234
1235 MODULE netcdf_control
1236
1237!------------------------------------------------------------------------------!
1238! Description:
1239! ------------
1240! Definition of parameters and variables for netcdf control.
1241!------------------------------------------------------------------------------!
1242
1243    USE control_parameters
1244#if defined( __netcdf )
1245    USE netcdf
1246#endif
1247
1248    INTEGER, PARAMETER ::  dopr_norm_num = 7, dopts_num = 29, dots_max = 100
1249
1250    INTEGER ::  dots_num = 23
1251
1252    CHARACTER (LEN=6), DIMENSION(dopr_norm_num) ::  dopr_norm_names =   &
1253         (/ 'wpt0  ', 'ws2   ', 'tsw2  ', 'ws3   ', 'ws2tsw', 'wstsw2', &
1254            'z_i   ' /)
1255
1256    CHARACTER (LEN=6), DIMENSION(dopr_norm_num) ::  dopr_norm_longnames = &
1257         (/ 'wpt0  ', 'w*2   ', 't*w2  ', 'w*3   ', 'w*2t*w', 'w*t*w2',   &
1258            'z_i   ' /)
1259
1260    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(dopts_num) :: dopts_label = &
1261          (/ 'tnpt   ', 'x_     ', 'y_     ', 'z_     ', 'z_abs  ', 'u      ', &
1262             'v      ', 'w      ', 'u"     ', 'v"     ', 'w"     ', 'npt_up ', &
1263             'w_up   ', 'w_down ', 'radius ', 'r_min  ', 'r_max  ', 'npt_max', &
1264             'npt_min', 'x*2    ', 'y*2    ', 'z*2    ', 'u*2    ', 'v*2    ', &
1265             'w*2    ', 'u"2    ', 'v"2    ', 'w"2    ', 'npt*2  ' /)
1266
1267    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(dopts_num) :: dopts_unit = &
1268          (/ 'number ', 'm      ', 'm      ', 'm      ', 'm      ', 'm/s    ', &
1269             'm/s    ', 'm/s    ', 'm/s    ', 'm/s    ', 'm/s    ', 'number ', &
1270             'm/s    ', 'm/s    ', 'm      ', 'm      ', 'm      ', 'number ', &
1271             'number ', 'm2     ', 'm2     ', 'm2     ', 'm2/s2  ', 'm2/s2  ', &
1272             'm2/s2  ', 'm2/s2  ', 'm2/s2  ', 'm2/s2  ', 'number2' /)
1273
1274    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(dots_max) :: dots_label = &
1275          (/ 'E      ', 'E*     ', 'dt     ', 'u*     ', 'th*    ', 'umax   ', &
1276             'vmax   ', 'wmax   ', 'div_new', 'div_old', 'z_i_wpt', 'z_i_pt ', &
1277             'w*     ', 'w"pt"0 ', 'w"pt"  ', 'wpt    ', 'pt(0)  ', 'pt(zp) ', &
1278             'w"u"0  ', 'w"v"0  ', 'w"q"0  ', 'mo_L   ', 'q*     ',            &
1279             ( 'unknown', i9 = 1, dots_max-23 ) /)
1280
1281    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(dots_max) :: dots_unit = &
1282          (/ 'm2/s2  ', 'm2/s2  ', 's      ', 'm/s    ', 'K      ', 'm/s    ', &
1283             'm/s    ', 'm/s    ', 's-1    ', 's-1    ', 'm      ', 'm      ', &
1284             'm/s    ', 'K m/s  ', 'K m/s  ', 'K m/s  ', 'K      ', 'K      ', &
1285             'm2/s2  ', 'm2/s2  ', 'kg m/s ', 'm      ', 'kg/kg  ',            &
1286             ( 'unknown', i9 = 1, dots_max-23 ) /)
1287
1288    CHARACTER (LEN=9), DIMENSION(300) ::  dopr_unit = 'unknown'
1289
1290    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(0:1,100) ::  do2d_unit, do3d_unit
1291
1292    CHARACTER (LEN=16), DIMENSION(25) ::  prt_var_names = &
1293          (/ 'pt_age          ', 'pt_dvrp_size    ', 'pt_origin_x     ', &
1294             'pt_origin_y     ', 'pt_origin_z     ', 'pt_radius       ', &
1295             'pt_speed_x      ', 'pt_speed_y      ', 'pt_speed_z      ', &
1296             'pt_weight_factor', 'pt_x            ', 'pt_y            ', &
1297             'pt_z            ', 'pt_color        ', 'pt_group        ', &
1298             'pt_tailpoints   ', 'pt_tail_id      ', 'pt_density_ratio', &
1299             'pt_exp_arg      ', 'pt_exp_term     ', 'not_used        ', &
1300             'not_used        ', 'not_used        ', 'not_used        ', &
1301             'not_used        ' /)
1302
1303    CHARACTER (LEN=16), DIMENSION(25) ::  prt_var_units = &
1304          (/ 'seconds         ', 'meters          ', 'meters          ', &
1305             'meters          ', 'meters          ', 'meters          ', &
1306             'm/s             ', 'm/s             ', 'm/s             ', &
1307             'factor          ', 'meters          ', 'meters          ', &
1308             'meters          ', 'none            ', 'none            ', &
1309             'none            ', 'none            ', 'ratio           ', &
1310             'none            ', 'none            ', 'not_used        ', &
1311             'not_used        ', 'not_used        ', 'not_used        ', &
1312             'not_used        ' /)
1313
1314    INTEGER ::  id_dim_prtnum, id_dim_time_pr, id_dim_time_prt, &
1315                id_dim_time_pts, id_dim_time_sp, id_dim_time_ts, id_dim_x_sp, &
1316                id_dim_y_sp, id_dim_zu_sp, id_dim_zw_sp, id_set_pr, &
1317                id_set_prt, id_set_pts, id_set_sp, id_set_ts, id_var_prtnum, &
1318                id_var_rnop_prt, id_var_time_pr, id_var_time_prt, &
1319                id_var_time_pts, id_var_time_sp, id_var_time_ts, id_var_x_sp, &
1320                id_var_y_sp, id_var_zu_sp, id_var_zw_sp, nc_stat
1321
1322    INTEGER, DIMENSION(0:1) ::  id_dim_time_xy, id_dim_time_xz, &
1323                id_dim_time_yz, id_dim_time_3d, id_dim_x_xy, id_dim_xu_xy, &
1324                id_dim_x_xz, id_dim_xu_xz, id_dim_x_yz, id_dim_xu_yz, &
1325                id_dim_x_3d, id_dim_xu_3d, id_dim_y_xy, id_dim_yv_xy, &
1326                id_dim_y_xz, id_dim_yv_xz, id_dim_y_yz, id_dim_yv_yz, &
1327                id_dim_y_3d, id_dim_yv_3d, id_dim_zu_xy, id_dim_zu1_xy, &
1328                id_dim_zu_xz, id_dim_zu_yz, id_dim_zu_3d, id_dim_zw_xy, &
1329                id_dim_zw_xz, id_dim_zw_yz, id_dim_zw_3d, id_set_xy, &
1330                id_set_xz, id_set_yz, id_set_3d, id_var_ind_x_yz, &
1331                id_var_ind_y_xz, id_var_ind_z_xy, id_var_time_xy, &
1332                id_var_time_xz, id_var_time_yz, id_var_time_3d, id_var_x_xy, &
1333                id_var_xu_xy, id_var_x_xz, id_var_xu_xz, id_var_x_yz, &
1334                id_var_xu_yz, id_var_x_3d, id_var_xu_3d, id_var_y_xy, &
1335                id_var_yv_xy, id_var_y_xz, id_var_yv_xz, id_var_y_yz, &
1336                id_var_yv_yz, id_var_y_3d, id_var_yv_3d, id_var_zusi_xy, &
1337                id_var_zusi_3d, id_var_zu_xy, id_var_zu1_xy, id_var_zu_xz, &
1338                id_var_zu_yz, id_var_zu_3d, id_var_zwwi_xy, id_var_zwwi_3d, &
1339                id_var_zw_xy, id_var_zw_xz, id_var_zw_yz, id_var_zw_3d
1340
1341    INTEGER, DIMENSION(10)  ::  id_var_dospx, id_var_dospy
1342    INTEGER, DIMENSION(20)  ::  id_var_prt
1343    INTEGER, DIMENSION(11)  ::  nc_precision
1344    INTEGER, DIMENSION(dopr_norm_num) ::  id_var_norm_dopr
1345
1346    INTEGER, DIMENSION(dopts_num,0:10) ::  id_var_dopts
1347    INTEGER, DIMENSION(0:1,100)        ::  id_var_do2d, id_var_do3d
1348    INTEGER, DIMENSION(100,0:9)        ::  id_dim_z_pr, id_var_dopr, &
1349                                           id_var_z_pr
1350    INTEGER, DIMENSION(dots_max,0:9)   ::  id_var_dots
1351
1352!
1353!-- masked output
1354    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(max_masks,0:1,100) ::  domask_unit
1355
1356    LOGICAL ::  output_for_t0 = .FALSE.
1357
1358    INTEGER, DIMENSION(1:max_masks,0:1) ::  id_dim_time_mask, id_dim_x_mask, &
1359                id_dim_xu_mask, id_dim_y_mask, id_dim_yv_mask, id_dim_zu_mask, &
1360                id_dim_zw_mask, &
1361                id_set_mask, &
1362                id_var_time_mask, id_var_x_mask, id_var_xu_mask, &
1363                id_var_y_mask, id_var_yv_mask, id_var_zu_mask, id_var_zw_mask, &
1364                id_var_zusi_mask, id_var_zwwi_mask
1365
1366    INTEGER, DIMENSION(1:max_masks,0:1,100)         ::  id_var_domask
1367
1368    SAVE
1369
1370 END MODULE netcdf_control
1371
1372
1373
1374 MODULE particle_attributes
1375
1376!------------------------------------------------------------------------------!
1377! Description:
1378! ------------
1379! Definition of variables used to compute particle transport
1380!------------------------------------------------------------------------------!
1381
1382    USE precision_kind
1383
1384    CHARACTER (LEN=15)  ::  bc_par_lr = 'cyclic',  bc_par_ns = 'cyclic', &
1385                            bc_par_b  = 'reflect', bc_par_t  = 'absorb', &
1386                            collision_kernel = 'none'
1387
1388#if defined( __parallel )
1389    INTEGER ::  mpi_particle_type
1390#endif
1391    INTEGER ::  deleted_particles = 0, deleted_tails = 0,                      &
1392                dissipation_classes = 10, ibc_par_lr,                          &
1393                ibc_par_ns, ibc_par_b, ibc_par_t, iran_part = -1234567,        &
1394                maximum_number_of_particles = 1000,                            &
1395                maximum_number_of_tailpoints = 100,                            &
1396                maximum_number_of_tails = 0,                                   &
1397                number_of_initial_particles = 0, number_of_particles = 0,      &
1398                number_of_particle_groups = 1, number_of_tails = 0,            &
1399                number_of_initial_tails = 0, offset_ocean_nzt = 0,             &
1400                offset_ocean_nzt_m1 = 0, particles_per_point = 1,              &
1401                particle_file_count = 0, radius_classes = 20,                  &
1402                skip_particles_for_tail = 100, sort_count = 0,                 &
1403                total_number_of_particles, total_number_of_tails = 0,          &
1404                trlp_count_sum, trlp_count_recv_sum, trrp_count_sum,           &
1405                trrp_count_recv_sum, trsp_count_sum, trsp_count_recv_sum,      &
1406                trnp_count_sum, trnp_count_recv_sum
1407
1408    INTEGER, PARAMETER ::  max_number_of_particle_groups = 10
1409
1410    INTEGER, DIMENSION(:), ALLOCATABLE     ::  new_tail_id
1411    INTEGER, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  prt_count, prt_start_index
1412
1413    LOGICAL ::  hall_kernel = .FALSE., palm_kernel = .FALSE.,                  &
1414                particle_advection = .FALSE., random_start_position = .FALSE., &
1415                read_particles_from_restartfile = .TRUE.,                      &
1416                uniform_particles = .TRUE., use_kernel_tables = .FALSE.,       &
1417                use_particle_tails = .FALSE., use_sgs_for_particles = .FALSE., &
1418                wang_kernel = .FALSE., write_particle_statistics = .FALSE.
1419
1420    LOGICAL, DIMENSION(max_number_of_particle_groups) ::                       &
1421                vertical_particle_advection = .TRUE.
1422
1423    LOGICAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  particle_mask, tail_mask
1424
1425    REAL    ::  c_0 = 3.0, dt_min_part = 0.0002, dt_prel = 9999999.9,          &
1426                dt_sort_particles = 0.0, dt_write_particle_data = 9999999.9,   &
1427                dvrp_psize = 9999999.9, end_time_prel = 9999999.9,             &
1428                initial_weighting_factor = 1.0,                                &
1429                maximum_tailpoint_age = 100000.0,                              &
1430                minimum_tailpoint_distance = 0.0,                              &
1431                particle_advection_start = 0.0, sgs_wfu_part = 0.3333333,      &
1432                sgs_wfv_part = 0.3333333, sgs_wfw_part = 0.3333333,            &
1433                time_prel = 0.0, time_sort_particles = 0.0,                    &
1434                time_write_particle_data = 0.0
1435
1436    REAL, DIMENSION(max_number_of_particle_groups) ::  &
1437                density_ratio = 9999999.9, pdx = 9999999.9, pdy = 9999999.9, &
1438                pdz = 9999999.9, psb = 9999999.9, psl = 9999999.9,           &
1439                psn = 9999999.9, psr = 9999999.9, pss = 9999999.9,           &
1440                pst = 9999999.9, radius = 9999999.9
1441
1442    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  particle_tail_coordinates
1443
1444
1445    TYPE particle_type
1446       SEQUENCE
1447       REAL    ::  age, age_m, dt_sum, dvrp_psize, e_m, origin_x, origin_y, &
1448                   origin_z, radius, rvar1, rvar2, rvar3, speed_x, speed_y, &
1449                   speed_z, weight_factor, x, y, z
1450       INTEGER ::  class, group, tailpoints, tail_id
1451    END TYPE particle_type
1452
1453    TYPE(particle_type), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  initial_particles
1454    TYPE(particle_type), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET ::  part_1, part_2
1455    TYPE(particle_type), DIMENSION(:), POINTER  ::  particles
1456
1457    TYPE particle_groups_type
1458       SEQUENCE
1459       REAL    ::  density_ratio, radius, exp_arg, exp_term
1460    END TYPE particle_groups_type
1461
1462    TYPE(particle_groups_type), DIMENSION(max_number_of_particle_groups) ::&
1463                   particle_groups
1464
1465    SAVE
1466
1467 END MODULE particle_attributes
1468
1469
1470
1471
1472
1473 MODULE pegrid
1474
1475!------------------------------------------------------------------------------!
1476! Description:
1477! ------------
1478! Definition of variables which define processor topology and the exchange of
1479! ghost point layers. This modules must be placed in all routines which contain
1480! MPI-calls.
1481!------------------------------------------------------------------------------!
1482
1483#if defined( __parallel ) && ! defined ( __check )
1484#if defined( __lc )
1485    USE MPI
1486#else
1487    INCLUDE "mpif.h"
1488#endif
1489#endif
1490    CHARACTER(LEN=2) ::  send_receive = 'al'
1491    CHARACTER(LEN=5) ::  myid_char = ''
1492    INTEGER          ::  acc_rank, comm1dx, comm1dy, comm2d, comm_inter,       &
1493                         comm_palm, id_inflow = 0, id_recycling = 0, ierr,     &
1494                         myid = 0, myidx = 0, myidy = 0, ndim = 2, ngp_a,      &
1495                         ngp_o, ngp_xy, ngp_y, npex = -1, npey = -1,           &
1496                         numprocs = 1, numprocs_previous_run = -1,             &
1497                         num_acc_per_node = 0, pleft, pnorth, pright, psouth,  &
1498                         req_count = 0, sendrecvcount_xy, sendrecvcount_yz,    &
1499                         sendrecvcount_zx, sendrecvcount_zyd,                  &
1500                         sendrecvcount_yxd, target_id, tasks_per_node = -9999, &
1501                         threads_per_task = 1, type_x, type_x_int, type_xy,    &
1502                         type_y, type_y_int
1503
1504    INTEGER          ::  pdims(2) = 1, req(100)
1505
1506    INTEGER, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  hor_index_bounds, &
1507                                             hor_index_bounds_previous_run
1508
1509    LOGICAL ::  background_communication =.FALSE., collective_wait = .FALSE., &
1510                sendrecv_in_background = .FALSE.
1511
1512#if defined( __parallel )
1513#if defined( __mpi2 )
1514    CHARACTER (LEN=MPI_MAX_PORT_NAME) ::  port_name
1515#endif
1516
1517    INTEGER ::  ibuf(12), pcoord(2)
1518
1519#if ! defined ( __check )
1520    INTEGER ::  status(MPI_STATUS_SIZE)
1521    INTEGER, DIMENSION(MPI_STATUS_SIZE,100) ::  wait_stat
1522#endif
1523
1524
1525    INTEGER, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  ngp_yz, type_xz, type_yz
1526
1527    LOGICAL ::  left_border_pe  = .FALSE., north_border_pe = .FALSE., &
1528                reorder = .TRUE., right_border_pe = .FALSE.,          &
1529                south_border_pe = .FALSE.
1530
1531    LOGICAL, DIMENSION(2) ::  cyclic = (/ .TRUE. , .TRUE. /), &
1532                              remain_dims
1533#endif
1534
1535    SAVE
1536
1537 END MODULE pegrid
1538
1539
1540
1541
1542 MODULE profil_parameter
1543
1544!------------------------------------------------------------------------------!
1545! Description:
1546! ------------
1547! Definition of variables which control PROFIL-output
1548!------------------------------------------------------------------------------!
1549
1550    INTEGER, PARAMETER ::  crmax = 100
1551
1552    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(20) ::  cross_ts_profiles = &
1553                           (/ ' E E*               ', ' dt                 ', &
1554                              ' u* w*              ', ' th*                ', &
1555                              ' umax vmax wmax     ', ' div_old div_new    ', &
1556                              ' z_i_wpt z_i_pt     ', ' w"pt"0 w"pt" wpt   ', &
1557                              ' pt(0) pt(zp)       ', ' splux spluy spluz  ', &
1558                              ' L                  ',                         &
1559                            ( '                    ', i9 = 1, 9 ) /)
1560
1561    CHARACTER (LEN=100), DIMENSION(crmax) ::  cross_profiles = &
1562                           (/ ' u v                           ', &
1563                              ' pt                            ', &
1564                              ' w"pt" w*pt* w*pt*BC wpt wptBC ', &
1565                              ' w"u" w*u* wu w"v" w*v* wv     ', &
1566                              ' km kh                         ', &
1567                              ' l                             ', &
1568                         ( '                               ', i9 = 1, 94 ) /)
1569
1570    INTEGER ::  profile_columns = 2, profile_rows = 3, profile_number = 0
1571
1572    INTEGER ::  cross_ts_numbers(crmax,crmax) = 0, &
1573                cross_ts_number_count(crmax) = 0, &
1574                dopr_index(300) = 0, dopr_initial_index(300) = 0, &
1575                dots_crossindex(100) = 0, dots_index(100) = 0
1576               
1577
1578    REAL ::  cross_ts_uymax(20) = &
1579                             (/ 999.999, 999.999, 999.999, 999.999, 999.999,   &
1580                                999.999, 999.999, 999.999, 999.999, 999.999,   &
1581                                999.999, 999.999, 999.999, 999.999, 999.999,   &
1582                                999.999, 999.999, 999.999, 999.999, 999.999 /),&
1583             cross_ts_uymax_computed(20) = 999.999, &
1584             cross_ts_uymin(20) = &
1585                             (/ 999.999, 999.999, 999.999,  -5.000, 999.999,   &
1586                                999.999,   0.000, 999.999, 999.999, 999.999,   &
1587                                999.999, 999.999, 999.999, 999.999, 999.999,   &
1588                                999.999, 999.999, 999.999, 999.999, 999.999 /),&
1589             cross_ts_uymin_computed(20) = 999.999
1590
1591    SAVE
1592
1593 END MODULE profil_parameter
1594
1595
1596
1597
1598 MODULE spectrum
1599
1600!------------------------------------------------------------------------------!
1601! Description:
1602! ------------
1603! Definition of quantities used for computing spectra
1604!------------------------------------------------------------------------------!
1605
1606    CHARACTER (LEN=6),  DIMENSION(1:5) ::  header_char = (/ 'PS(u) ', 'PS(v) ',&
1607                                           'PS(w) ', 'PS(pt)', 'PS(q) ' /)
1608    CHARACTER (LEN=2),  DIMENSION(10)  ::  spectra_direction = 'x'
1609    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(10)  ::  data_output_sp  = ' '
1610    CHARACTER (LEN=25), DIMENSION(1:5) ::  utext_char =                    &
1611                                           (/ '-power spectrum of u     ', &
1612                                              '-power spectrum of v     ', &
1613                                              '-power spectrum of w     ', &
1614                                              '-power spectrum of ^1185 ', &
1615                                              '-power spectrum of q     ' /)
1616    CHARACTER (LEN=39), DIMENSION(1:5) ::  ytext_char =                        &
1617                                 (/ 'k ^2236 ^2566^2569<u(k) in m>2s>->2    ', &
1618                                    'k ^2236 ^2566^2569<v(k) in m>2s>->2    ', &
1619                                    'k ^2236 ^2566^2569<w(k) in m>2s>->2    ', &
1620                                    'k ^2236 ^2566^2569<^1185(k) in m>2s>->2', &
1621                                    'k ^2236 ^2566^2569<q(k) in m>2s>->2    ' /)
1622
1623    INTEGER ::  klist_x = 0, klist_y = 0, n_sp_x = 0, n_sp_y = 0
1624
1625    INTEGER ::  comp_spectra_level(100) = 999999,                   &
1626                lstyles(100) = (/ 0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1627                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1628                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1629                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1630                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1631                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1632                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1633                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1634                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1635                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8 /), &
1636                plot_spectra_level(100) = 999999
1637
1638    REAL    ::  time_to_start_sp = 0.0
1639
1640    SAVE
1641
1642 END MODULE spectrum
1643
1644
1645
1646
1647 MODULE statistics
1648
1649!------------------------------------------------------------------------------!
1650! Description:
1651! ------------
1652! Definition of statistical quantities, e.g. global sums
1653!------------------------------------------------------------------------------!
1654
1655    CHARACTER (LEN=40) ::  region(0:9)
1656    INTEGER ::  pr_palm = 80, statistic_regions = 0
1657    INTEGER ::  u_max_ijk(3), v_max_ijk(3), w_max_ijk(3)
1658    LOGICAL ::  flow_statistics_called = .FALSE.
1659    REAL ::     u_max, v_max, w_max
1660    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE       ::  sums_divnew_l, sums_divold_l,   &
1661                                              weight_substep, weight_pres
1662    REAL, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE     ::  sums, sums_wsts_bc_l, ts_value, &
1663                                              sums_wsus_ws_l, sums_wsvs_ws_l, &
1664                                              sums_us2_ws_l, sums_vs2_ws_l,   &
1665                                              sums_ws2_ws_l,                  &
1666                                              sums_wsnrs_ws_l,                &
1667                                              sums_wspts_ws_l,                &
1668                                              sums_wssas_ws_l,                &
1669                                              sums_wsqs_ws_l,                 &
1670                                              sums_wsqrs_ws_l
1671                                             
1672    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE   ::  hom_sum, rmask, spectrum_x, &
1673                                              spectrum_y, sums_l, sums_l_l, &
1674                                              sums_up_fraction_l
1675    REAL, DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  hom
1676
1677    SAVE
1678
1679 END MODULE statistics
1680
1681
1682
1683
1684 MODULE transpose_indices
1685
1686!------------------------------------------------------------------------------!
1687! Description:
1688! ------------
1689! Definition of indices for transposed arrays
1690!------------------------------------------------------------------------------!
1691
1692    INTEGER ::  nxl_y, nxl_yd, nxl_z, nxr_y, nxr_yd, nxr_z, nyn_x, nyn_z,      &
1693                nys_x, nys_z, nzb_x, nzb_y, nzb_yd, nzt_x, nzt_y, nzt_yd
1694               
1695
1696    SAVE
1697
1698 END MODULE transpose_indices
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.