source: palm/trunk/SOURCE/modules.f90 @ 1221

Last change on this file since 1221 was 1221, checked in by raasch, 8 years ago

New:


openACC porting of reduction operations
additional 3D-flag arrays for replacing the 2D-index arrays nzb_s_inner and nzb_diff_s_inner
(flow_statistics, init_grid, init_3d_model, modules, palm, pres, time_integration)

Changed:


for PGI/openACC performance reasons set default compile options for openACC to "-ta=nocache",
and set environment variable PGI_ACC_SYNCHRONOUS=1
(MAKE.inc.pgi.openacc, palm_simple_run)

wall_flags_0 changed to 32bit INTEGER, additional array wall_flags_00 introduced to hold
bits 32-63
(advec_ws, init_grid, modules, palm)

Errors:


dummy argument tri in 1d-routines replaced by tri_for_1d because of name
conflict with arry tri in module arrays_3d
(tridia_solver)

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 74.4 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! wall_flags_0 changed to 32bit int, +wall_flags_00,
23! +rflags_s_inner, rflags_invers
24!
25! Former revisions:
26! -----------------
27! $Id: modules.f90 1221 2013-09-10 08:59:13Z raasch $
28!
29! 1216 2013-08-26 09:31:42Z raasch
30! +transpose_compute_overlap,
31! several variables are now defined in the serial (non-parallel) case also
32!
33! 1212 2013-08-15 08:46:27Z raasch
34! +tri
35!
36! 1179 2013-06-14 05:57:58Z raasch
37! +reference_state, ref_state, use_initial_profile_as_reference, vpt_reference,
38! use_reference renamed use_single_reference_value
39!
40! 1159 2013-05-21 11:58:22Z fricke
41! -bc_lr_dirneu, bc_lr_neudir, bc_ns_dirneu, bc_ns_neudir
42! +use_cmax
43!
44! 1128 2013-04-12 06:19:32Z raasch
45! +background_communication, i_left, i_right, j_north, j_south, req, req_count,
46! send_receive, sendrecv_in_background, wait_stat
47!
48! 1115 2013-03-26 18:16:16Z hoffmann
49! unused variables removed
50!
51! 1113 2013-03-10 02:48:14Z raasch
52! +on_device
53!
54! 1111 2013-03-08 23:54:10Z raasch
55! +tric, nr_timesteps_this_run
56!
57! 1106 2013-03-04 05:31:38Z raasch
58! array_kind renamed precision_kind, pdims defined in serial code
59! bugfix: default value assigned to coupling_start_time
60!
61! 1095 2013-02-03 02:21:01Z raasch
62! FORTRAN error in r1092 removed
63!
64! 1092 2013-02-02 11:24:22Z raasch
65! character length in some derived type changed for better alignment
66!
67! 1065 2012-11-22 17:42:36Z hoffmann
68! + c_sedimentation, limiter_sedimentation, turbulence, a_1, a_2, a_3, b_1, b_2,
69! + b_3, c_1, c_2, c_3, beta_cc
70!
71! bottom boundary condition of qr, nr changed from Dirichlet to Neumann
72!
73! 1053 2012-11-13 17:11:03Z hoffmann
74! necessary expansions according to the two new prognostic equations (nr, qr)
75! of the two-moment cloud physics scheme:
76! +*_init, flux_l_*, diss_l_*, flux_s_*, diss_s_*, *sws, *swst, tend_*, *, *_p
77! +t*_m, *_1, *_2, *_3, *_av, bc_*_b, bc_*_t, ibc_*_b, ibc_*_t, bc_*_t_val,
78! +*_vertical_gradient, *_surface_initial_change, *_vertical_gradient_level,
79! +*_vertical_gradient_level_ind, *_surface, constant_waterflux_*, 
80! +cloud_scheme, icloud_scheme, surface_waterflux_*, sums_ws*s_ws_l, wall_*flux
81!
82! constants for the two-moment scheme:
83! +a_vent, a_term, b_vent, b_term, c_evap, c_term, cof, eps_sb, k_cc, k_cr, k_rr,
84! +k_br, kappa_rr, kin_vis_air, mu_constant_value, nc, pirho_l, dpirho_l, rho_1,
85! +schmidt, schmidt_p_1d3, stp, x0, xmin, xmax, dt_precipitation, w_precipitation
86!
87! steering parameters for the two_moment scheme:
88! +mu_constant, ventilation_effect
89!
90! 1036 2012-10-22 13:43:42Z raasch
91! code put under GPL (PALM 3.9)
92!
93! 1031 2012-10-19 14:35:30Z raasch
94! +output_format_netcdf
95!
96! 1015 2012-09-27 09:23:24Z raasch
97! +acc_rank, num_acc_per_node,
98! -adjust_mixing_length
99!
100! 1010 2012-09-20 07:59:54Z raasch
101! pointer free version can be generated with cpp switch __nopointer
102!
103! 1003 2012-09-14 14:35:53Z raasch
104! -grid_matching, nxa, nya, etc., nnx_pe, nny_pe, spl_*
105!
106! 1001 2012-09-13 14:08:46Z raasch
107! -asselin_filter_factor, cut_spline_overshoot, dt_changed, last_dt_change,
108! last_dt_change_1d, long_filter_factor, overshoot_limit_*, ups_limit_*
109! several pointer/target arrays converted to normal ones
110!
111! 996 2012-09-07 10:41:47Z raasch
112! -use_prior_plot1d_parameters
113!
114! 978 2012-08-09 08:28:32Z fricke
115! +c_u_m, c_u_m_l, c_v_m, c_v_m_l, c_w_m, c_w_m_l,
116! +bc_lr_dirneu, bc_lr_neudir, bc_ns_dirneu, bc_ns_neudir
117! -km_damp_x, km_damp_y, km_damp_max, outflow_damping_width
118! +z0h, z0h_av, z0h_factor, z0h1d
119! +ptdf_x, ptdf_y, pt_damping_width, pt_damping_factor
120!
121! 964 2012-07-26 09:14:24Z raasch
122! -cross_linecolors, cross_linestyles, cross_normalized_x, cross_normx_factor,
123! cross_normalized_y, cross_normy_factor, cross_pnc_local,
124! cross_profile_numbers, cross_profile_number_counter, cross_uxmax,
125! cross_uxmax_computed, cross_uxmax_normalized,
126! cross_uxmax_normalized_computed, cross_uxmin, cross_uxmin_computed,
127! cross_uxmin_normalized, cross_uxmin_normalized_computed, cross_uymax,
128! cross_uymin, cross_xtext, dopr_crossindex, dopr_label, linecolors, linestyles,
129! nz_do1d, profil_output, z_max_do1d, z_max_do1d_normalized
130!
131! 951 2012-07-19 14:22:52Z hoffmann
132! changing profile_columns and profile_rows
133!
134! 940 2012-07-09 14:31:00Z raasch
135! +neutral
136!
137! 927 2012-06-06 19:15:04Z raasch
138! +masking_method
139!
140! 880 2012-04-13 06:28:59Z raasch
141! gathered_size, subdomain_size moved to control_parameters
142!
143! 866 2012-03-28 06:44:41Z raasch
144! interface for global_min_max changed
145!
146! 861 2012-03-26 14:18:34Z suehring
147! +wall_flags_0
148! -boundary_flags
149! +nzb_max
150! +adv_sca_1, +adv_mom_1
151!
152! 849 2012-03-15 10:35:09Z raasch
153! +deleted_particles, deleted_tails, tr.._count_sum, tr.._count_recv_sum in
154! particle_attributes,
155! +de_dx, de_dy, de_dz in arrays_3d,
156! first_call_advec_particles renamed first_call_lpm
157!
158! 828 2012-02-21 12:00:36Z raasch
159! +dissipation_classes, radius_classes, use_kernel_tables,
160! particle feature color renamed class
161!
162! 825 2012-02-19 03:03:44Z raasch
163! +bfactor, curvature_solution_effects, eps_ros, molecular_weight_of_water,
164! vanthoff, -b_cond in cloud_parameters,
165! dopts_num increased to 29, particle attributes speed_x|y|z_sgs renamed
166! rvar1|2|3
167! wang_collision_kernel and turbulence_effects_on_collision replaced by
168! collision_kernel, hall_kernel, palm_kernel, wang_kernel
169!
170! 809 2012-01-30 13:32:58Z marongas
171! Bugfix: replaced .AND. and .NOT. with && and ! in the preprocessor directives
172!
173! 807 2012-01-25 11:53:51Z maronga
174! New cpp directive "__check" implemented which is used by check_namelist_files.
175! New parameter check_restart has been defined which is needed by
176! check_namelist_files only.
177!
178! 805 2012-01-17 15:53:28Z franke
179! Bugfix collective_wait must be out of parallel branch for runs in serial mode
180!
181! 801 2012-01-10 17:30:36Z suehring
182! Dimesion of sums_wsus_ws_l, ! sums_wsvs_ws_l, sums_us2_ws_l, sums_vs2_ws_l,
183! sums_ws2_ws_l, sums_wspts_ws_l, sums_wsqs_ws_l, sums_wssas_ws_l increased.
184! for thread-safe summation in advec_ws.
185!
186! 792 2011-12-01 01:23:23Z raasch
187! particle arrays (particles, parrticles_temp) implemented as pointers,
188! +particles_1, particles_2, sort_count
189!
190! 790 2011-11-29 03:11:20Z raasch
191! +turbulence_effects_on_collision, wang_collision_kernel
192!
193! 785 2011-11-28 09:47:19Z raasch
194! +scalar_rayleigh_damping, rdf_sc
195!
196! 778 2011-11-07 14:18:25Z fricke
197! +gathered_size, subdomain_size
198!
199! 771 2011-10-27 10:56:21Z heinze
200! +lpt_av
201!
202! 767 2011-10-14 06:39:12Z raasch
203! +u_profile, v_profile, uv_heights, use_prescribed_profile_data
204!
205! 759 2011-09-15 13:58:31Z raasch
206! +io_blocks, io_group, maximum_parallel_io_streams,
207! synchronous_exchange moved to control_parameters
208!
209! 743 2011-08-18 16:10:16Z suehring
210! Dimension of sums_wsus_ws_l, sums_wsvs_ws_l, sums_us2_ws_l, sums_vs2_ws_l,
211! sums_ws2_ws_l, sums_wspts_ws_l, sums_wssas_ws_l,sums_wsqs_ws_l needed for
212! statistical evaluation of turbulent fluxes in WS-scheme decreased.
213! 736 2011-08-17 14:13:26Z suehring
214! Dimension of fluxes needed for WS-scheme increased.
215!
216! 722 2011-04-11 06:21:09Z raasch
217! Bugfix: default value for south_border_pe changed to .F.
218!
219! 707 2011-03-29 11:39:40Z raasch
220! +bc_lr_dirrad, bc_lr_raddir, bc_ns_dirrad, bc_ns_raddir, left_border_pe,
221! north_border_pe, right_border_pe, south_border_pe
222! p_sub renamed p_loc
223!
224! 683 2011-02-09 14:25:15Z raasch
225! +synchronous_exchange
226!
227! 673 2011-01-18 16:19:48Z suehring
228! +weight_pres to weight the respective contribution of the Runge-Kutta
229! substeps. +p_sub to buffer the intermediate contributions for Multigrid and
230! SOR.
231!
232! 667 2010-12-23 12:06:00Z suehring/gryschka
233! Removed u_nzb_p1_for_vfc and v_nzb_p1_for_vfc
234! For coupling with different resolution in ocean and atmophere:
235! +nx_a, +nx_o, ny_a, +ny_o, ngp_a, ngp_o, +total_2d_o, +total_2d_a,
236! +coupling_topology
237! Buffer arrays for the left sided advective fluxes added in arrays_3d.
238! +flux_s_u, +flux_s_v, +flux_s_w, +diss_s_u, +diss_s_v, +diss_s_w,
239! +flux_s_pt, +diss_s_pt, +flux_s_e, +diss_s_e, +flux_s_q, +diss_s_q,
240! +flux_s_sa, +diss_s_sa
241! 3d arrays for dissipation control added. (only necessary for vector arch.)
242! +var_x, +var_y, +var_z, +gamma_x, +gamma_y, +gamma_z
243! Default of momentum_advec and scalar_advec changed to 'ws-scheme' .
244! +exchange_mg added in control_parameters to steer the data exchange.
245! Parameters +nbgp, +nxlg, +nxrg, +nysg, +nyng added in indices.
246! flag array +boundary_flags added in indices to steer the degradation of order
247! of the advective fluxes when non-cyclic boundaries are used.
248! MPI-datatypes +type_y, +type_y_int and +type_yz for data_exchange added in
249! pegrid.
250! +sums_wsus_ws_l, +sums_wsvs_ws_l, +sums_us2_ws_l, +sums_vs2_ws_l,
251! +sums_ws2_ws_l, +sums_wspts_ws_l, +sums_wssas_ws_l, +sums_wsqs_ws_l
252! and +weight_substep added in statistics to steer the statistical evaluation
253! of turbulent fluxes in the advection routines.
254! LOGICALS +ws_scheme_sca and +ws_scheme_mom added to get a better performance
255! in prognostic_equations.
256! LOGICAL +dissipation_control control added to steer numerical dissipation
257! in ws-scheme.
258! Changed length of string run_description_header
259!
260! 622 2010-12-10 08:08:13Z raasch
261! +collective_wait in pegrid
262!
263! 600 2010-11-24 16:10:51Z raasch
264! default values of surface_scalarflux and surface_waterflux changed
265! to 9999999.9
266!
267! 580 2010-10-05 13:59:11Z heinze
268! Renaming of ws_vertical_gradient to subs_vertical_gradient,
269! ws_vertical_gradient_level to subs_vertical_gradient_level and
270! ws_vertical_gradient_level_ind to subs_vertical_gradient_level_i
271!
272! 564 2010-09-30 13:18:59Z helmke
273! nc_precision and netcdf_precision dimension changed to 11, all default
274! values of mask_xyz_loop changed to -1.0, dimension of openfile changed to
275! 200+2*max_masks, max_masks changed to 50
276!
277! 553 2010-09-01 14:09:06Z weinreis
278! parameters for masked output are replaced by arrays
279!
280! 531 2010-04-21 06:47:21Z heinze
281! character length of dopr_unit enlarged
282!
283! 519 2010-03-19 05:30:02Z raasch
284! -replace_char, replace_by
285!
286! 493 2010-03-01 08:30:24Z raasch
287! +netcdf_data_format, -netcdf_64bit, -netcdf_64bit_3d, -netcdf_format_mask*,
288! -nc_format_mask, -format_parallel_io
289!
290! 485 2010-02-05 10:57:51Z raasch
291! ngp_3d, ngp_3d_inner changed to 64 bit
292!
293! 449 2010-02-02 11:23:59Z raasch
294! -var_ts: replaced by dots_max,
295! initial data assignments to some dvrp arrays changed due to error messages
296! from gfortran compiler
297! +large_scale_subsidence, ws_vertical_gradient, ws_vertical_gradient_level,
298! ws_vertical_gradient_level_ind, w_subs
299!
300! 388 2009-09-23 09:40:33Z raasch
301! +prho, prho_1
302! +bc_lr_cyc, bc_ns_cyc
303! +output_for_t0
304! translation error of actual -> current revisions fixed
305! +q* in dots_label, dots_unit. increased dots_num respectively
306! typographical error in dots_unit fixed
307! +clip_dvrp_*, cluster_size, color_interval, dvrpsize_interval, dvrp_overlap,
308! dvrp_total_overlap, groundplate_color, local_dvrserver_running, n*_dvrp,
309! interval_*_dvrp_prt, isosurface_color, particle_color, particle_dvrpsize,
310! topography color in dvrp_variables,
311! vertical_particle_advection is a 1d-array,
312! +canyon_height, canyon_width_x, canyon_width_y, canyon_wall_left,
313! canyon_wall_south, conserve_volume_flow_mode, coupling_start_time,
314! dp_external, dp_level_b, dp_level_ind_b, dp_smooth, dp_smooth_factor, dpdxy,
315! run_coupled, time_since_reference_point, u_bulk, v_bulk in control_parameters,
316! default value of grid_matching changed to strict
317! +shf_av, qsws_av
318!
319! 217 2008-12-09 18:00:48Z letzel
320! +topography_grid_convention
321! some dvrp-variables changed to single precision, variables for dvrp-mode
322! pathlines added, +target_id, abort_mode, message_string
323!
324! 197 2008-09-16 15:29:03Z raasch
325! allow 100 spectra levels instead of 10 for consistency with
326! define_netcdf_header, +canopy_heat_flux, cthf, lai,
327! +leaf_surface_concentration, scalar_exchange_coefficient, sec, sls
328! +hor_index_bounds, hor_index_bounds_previous_run, id_inflow, id_recycling,
329! inflow_damping_*, mean_inflow_profiles, numprocs_previous_run, nx_on_file,
330! ny_on_file, offset_ocean_*, recycling_plane, recycling_width, turbulent_inflow
331! -myid_char_14
332!
333! 138 2007-11-28 10:03:58Z letzel
334! +drag_coefficient, pch_index, lad_surface, lad_vertical_gradient,
335! lad_vertical_gradient_level, plant_canopy, lad, lad_s, lad_u, lad_v,
336! lad_w, cdc, lad_vertical_gradient_level_ind, canopy_mode
337! +dt_sort_particles, ngp_2dh_s_inner, time_sort_particles, flags,
338! wall_flags_1..10, wall_humidityflux(0:4), wall_qflux(0:4),
339! wall_salinityflux(0:4), wall_scalarflux(0:4)
340!
341! 108 2007-08-24 15:10:38Z letzel
342! +comm_inter, constant_top_momentumflux, coupling_char, coupling_mode,
343! coupling_mode_remote, c_u, c_v, c_w, dt_coupling, e_init, humidity_remote,
344! ngp_xy, nxlu, nysv, port_name, qswst_remote, terminate_coupled,
345! terminate_coupled_remote, time_coupling, top_momentumflux_u|v, type_xy,
346! uswst*, vswst*
347!
348! 97 2007-06-21 08:23:15Z raasch
349! +atmos_ocean_sign, ocean, r, + salinity variables
350! defaults of .._vertical_gradient_levels changed from -1.0 to -9999999.9
351! hydro_press renamed hyp, use_pt_reference renamed use_reference
352!
353! 89 2007-05-25 12:08:31Z raasch
354! +data_output_pr_user, max_pr_user, size of data_output_pr, dopr_index,
355! dopr_initial_index and dopr_unit enlarged,
356! var_hom and var_sum renamed pr_palm
357!
358! 82 2007-04-16 15:40:52Z raasch
359! +return_addres, return_username
360! Cpp-directive lcmuk renamed lc
361!
362! 75 2007-03-22 09:54:05Z raasch
363! +arrays precipitation_amount, precipitation_rate, precipitation_rate_av,
364! rif_wall, z0_av, +arrays u_m_l, u_m_r, etc. for radiation boundary conditions,
365! +loop_optimization, netcdf_64bit_3d, zu_s_inner, zw_w_inner, id_var_zusi_*,
366! id_var_zwwi_*, ts_value, u_nzb_p1_for_vfc, v_nzb_p1_for_vfc, pt_reference,
367! use_pt_reference, precipitation_amount_interval, revision
368! +age_m in particle_type, moisture renamed humidity,
369! -data_output_ts, dots_n, uvmean_outflow, uxrp, vynp,
370! arrays dots_label and dots_unit now dimensioned with dots_max,
371! setting of palm version moved to main program
372!
373! 37 2007-03-01 08:33:54Z raasch
374! +constant_top_heatflux, top_heatflux, use_top_fluxes, +arrays for top fluxes,
375! +nzt_diff, default of bc_pt_t renamed "initial_gradient"
376! Bugfix: p is not a pointer
377!
378! RCS Log replace by Id keyword, revision history cleaned up
379!
380! Revision 1.95  2007/02/11 13:18:30  raasch
381! version 3.1b (last under RCS control)
382!
383! Revision 1.1  1997/07/24 11:21:26  raasch
384! Initial revision
385!
386!
387! Description:
388! ------------
389! Definition of variables for special advection schemes
390!------------------------------------------------------------------------------!
391
392    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE   ::  aex, bex, dex, eex
393
394    SAVE
395
396 END MODULE advection
397
398
399
400
401 MODULE precision_kind
402
403!------------------------------------------------------------------------------!
404! Description:
405! ------------
406! Definition of type parameters (used for the definition of single or double
407! precision variables)
408!------------------------------------------------------------------------------!
409
410    INTEGER, PARAMETER ::  dpk = SELECTED_REAL_KIND( 12 ), &
411                           spk = SELECTED_REAL_KIND( 6 )
412
413    SAVE
414
415 END MODULE precision_kind
416
417
418
419
420 MODULE arrays_3d
421
422!------------------------------------------------------------------------------!
423! Description:
424! ------------
425! Definition of all arrays defined on the computational grid
426!------------------------------------------------------------------------------!
427
428    USE precision_kind
429
430    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::                                         &
431          c_u_m, c_u_m_l, c_v_m, c_v_m_l, c_w_m, c_w_m_l, ddzu, ddzu_pres,     &
432          dd2zu, dzu, ddzw, dzw, hyp, inflow_damping_factor, lad, l_grid,      &
433          nc_1d, nr_1d, ptdf_x, ptdf_y, pt_1d, pt_init, q_1d, q_init, qc_1d,   &
434          qr_1d, rdf, rdf_sc, ref_state, sa_init, ug, u_init,                  &
435          u_nzb_p1_for_vfc, vg, v_init, v_nzb_p1_for_vfc, w_subs, zu, zw
436
437    REAL, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::                                       &
438          c_u, c_v, c_w, diss_s_e, diss_s_nr, diss_s_pt, diss_s_q,             &
439          diss_s_qr, diss_s_sa, diss_s_u, diss_s_v, diss_s_w, dzu_mg, dzw_mg,  &
440          flux_s_e, flux_s_nr, flux_s_pt, flux_s_q, flux_s_qr, flux_s_sa,      &
441          flux_s_u, flux_s_v, flux_s_w, f1_mg, f2_mg, f3_mg,                   &
442          mean_inflow_profiles, nrs, nrsws, nrswst, pt_slope_ref, qs, qsws,    &
443          qswst, qswst_remote, qrs, qrsws, qrswst, rif, saswsb, saswst, shf,   &
444          total_2d_a, total_2d_o, ts, tswst, us, usws, uswst, vsws, vswst, z0, &
445          z0h
446
447    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::                                     &
448          canopy_heat_flux, cdc, d, de_dx, de_dy, de_dz, diss, diss_l_e,       &
449          diss_l_nr, diss_l_pt, diss_l_q, diss_l_qr, diss_l_sa, diss_l_u,      &
450          diss_l_v, diss_l_w, flux_l_e, flux_l_nr, flux_l_pt, flux_l_q,        &
451          flux_l_qr, flux_l_sa, flux_l_u, flux_l_v, flux_l_w, kh, km, lad_s,   &
452          lad_u, lad_v, lad_w, lai, l_wall, p_loc, sec, sls, tend, tend_pt,    &
453          tend_nr, tend_q, tend_qr, tric, u_m_l, u_m_n, u_m_r, u_m_s, v_m_l,   &
454          v_m_n, v_m_r, v_m_s, w_m_l, w_m_n, w_m_r, w_m_s
455
456#if defined( __nopointer )
457    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE, TARGET ::                             &
458          e, e_p, nr, nr_p, p, prho, pt, pt_p, q, q_p, qc, ql, ql_c, ql_v,     &
459          ql_vp, qr, qr_p, rho, sa, sa_p, te_m, tnr_m, tpt_m, tq_m, tqr_m,     &
460          tsa_m, tu_m, tv_m, tw_m, u, u_p, v, v_p, vpt, w, w_p
461#else
462    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE, TARGET ::                             &
463          e_1, e_2, e_3, p, prho_1, nr_1, nr_2, nr_3, pt_1, pt_2, pt_3, q_1,   &
464          q_2, q_3, qc_1, ql_v, ql_vp, ql_1, ql_2, qr_1, qr_2, qr_3, rho_1,    &
465          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
466
467    REAL, DIMENSION(:,:,:), POINTER ::                                         &
468          e, e_p, nr, nr_p, prho, pt, pt_p, q, q_p, qc, ql, ql_c, qr, qr_p,    &
469          rho, sa, sa_p, te_m, tnr_m, tpt_m, tq_m, tqr_m, tsa_m, tu_m, tv_m,   &
470          tw_m, u, u_p, v, v_p, vpt, w, w_p
471#endif
472
473    REAL, DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  rif_wall, tri
474
475    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE :: var_x, var_y, var_z, gamma_x,       &
476                                           gamma_y, gamma_z
477
478    SAVE
479
480 END MODULE arrays_3d
481
482
483
484
485 MODULE averaging
486
487!------------------------------------------------------------------------------!
488! Description:
489! ------------
490! Definition of variables needed for time-averaging of 2d/3d data
491!------------------------------------------------------------------------------!
492
493    REAL, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  lwp_av, precipitation_rate_av,       &
494                                          qsws_av, shf_av,ts_av, us_av, z0_av, &
495                                          z0h_av
496
497    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE, TARGET :: &
498          e_av, lpt_av, nr_av, p_av, pc_av, pr_av, prr_av, pt_av, q_av, qc_av, &
499          ql_av, ql_c_av, ql_v_av, ql_vp_av, qr_av, qv_av, rho_av, s_av, sa_av,&
500          u_av, v_av, vpt_av, w_av
501 
502 END MODULE averaging
503
504
505
506 MODULE cloud_parameters
507
508!------------------------------------------------------------------------------!
509! Description:
510! ------------
511! Definition of variables and constants for cloud physics
512!------------------------------------------------------------------------------!
513
514    LOGICAL ::  curvature_solution_effects = .FALSE., &
515                limiter_sedimentation = .TRUE., &
516                ventilation_effect = .FALSE.
517               
518
519    REAL ::  a_1 = 8.69E-4,     & ! coef. in turb. parametrization (cm-2 s3)
520             a_2 = -7.38E-5,    & ! coef. in turb. parametrization (cm-2 s3)
521             a_3 = -1.40E-2,    & ! coef. in turb. parametrization
522             a_term = 9.65,     & ! coef. for terminal velocity (m s-1)
523             a_vent = 0.78,     & ! coef. for ventilation effect
524             b_1 = 11.45E-6,    & ! coef. in turb. parametrization (m)
525             b_2 = 9.68E-6,     & ! coef. in turb. parametrization (m)
526             b_3 = 0.62,        & ! coef. in turb. parametrization
527             b_term = 9.8,      & ! coef. for terminal velocity (m s-1)
528             b_vent = 0.308,    & ! coef. for ventilation effect
529             beta_cc = 3.09E-4, & ! coef. in turb. parametrization (cm-2 s3)
530             bfactor,           &
531             c_1 = 4.82E-6,     & ! coef. in turb. parametrization (m)
532             c_2 = 4.8E-6,      & ! coef. in turb. parametrization (m)
533             c_3 = 0.76,        & ! coef. in turb. parametrization
534             c_const = 0.93,    & ! const. in Taylor-microscale Reynolds number
535             c_evap = 0.7,      & ! constant in evaporation
536             c_sedimentation = 2.0, & ! Courant number of sedimentation process
537             c_term = 600.0,    & ! coef. for terminal velocity (m-1)
538             cof(6) = (/ 76.18009172947146,      & ! coefficients in the
539                         -86.50532032941677,     & ! numerical
540                         24.01409824083091,      & ! calculation of the
541                         -1.231739572450155,     & ! gamma function
542                         0.1208650973866179E-2,  &
543                         -0.5395239384953E-5 /), &
544             cp = 1005.0,       & ! heat capacity of dry air (J kg-1 K-1)
545             diff_coeff_l = 0.23E-4, & ! diffusivity of water vapor (m2 s-1)
546             effective_coll_efficiency, &
547             eps_ros = 1.0E-4,  & ! accuracy of Rosenbrock method
548             eps_sb = 1.0E-20,  & ! threshold in two-moments scheme
549             k_cc = 9.44E09,    & ! const. cloud-cloud kernel (m3 kg-2 s-1)
550             k_cr0 = 4.33,      & ! const. cloud-rain kernel (m3 kg-1 s-1)
551             k_rr = 7.12,       & ! const. rain-rain kernel (m3 kg-1 s-1)
552             k_br = 1000.,      & ! const. in breakup parametrization (m-1)
553             k_st = 1.2E8,      & ! const. in drizzle parametrization (m-1 s-1)
554             kappa_rr = 60.7,   & ! const. in collision kernel (kg-1/3)
555             kin_vis_air = 1.4086E-5, & ! kin. viscosity of air (m2 s-1)
556             l_v = 2.5E+06,     & ! latent heat of vaporization (J kg-1)
557             l_d_cp, l_d_r, l_d_rv, & ! l_v / cp, l_v / r_d, l_v / r_v
558             mass_of_solute = 1.0E-17, & ! soluted NaCl (kg)
559             molecular_weight_of_solute = 0.05844, & ! mol. m. NaCl (kg mol-1)
560             molecular_weight_of_water = 0.01801528, & ! mol. m. H2O (kg mol-1)
561             nc_const = 70.0E6, & ! cloud droplet concentration
562             prec_time_const = 0.001, & !coef. in Kessler scheme
563             pirho_l, dpirho_l, & ! pi * rho_l / 6.0; 6.0 / ( pi * rho_l )
564             rho_l = 1.0E3,     & ! density of water (kg m-3)
565             ql_crit = 0.0005,  & ! coef. in Kessler scheme
566             r_d = 287.0,       & ! sp. gas const. dry air (J kg-1 K-1)
567             r_v = 461.51,      & ! sp. gas const. water vapor (J kg-1 K-1)
568             schmidt = 0.71,    & ! Schmidt number
569             schmidt_p_1d3,     & ! schmidt**( 1.0 / 3.0 )
570             sigma_gc = 1.3,    & ! log-normal geometric standard deviation
571             stp = 2.5066282746310005, & ! parameter in gamma function
572             thermal_conductivity_l = 2.43E-2, & ! therm. cond. air (J m-1 s-1 K-1)
573             vanthoff = 2.0,    & ! van't Hoff factor for NaCl
574             x0 = 2.6E-10,      & ! separating drop mass (kg)
575             xrmin = 2.6E-10,   & ! minimum rain drop size (kg)
576             xrmax = 5.0E-6,    & ! maximum rain drop site (kg)
577             dt_precipitation = 100.0, & ! timestep precipitation (s)
578             w_precipitation = 9.65      ! maximum terminal velocity (m s-1)
579
580    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE     ::  hyrho, pt_d_t, t_d_pt 
581
582    REAL, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  precipitation_amount, &
583                                            precipitation_rate
584!
585!-- 3D array of precipitation rate
586    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  prr
587
588    SAVE
589
590 END MODULE cloud_parameters
591
592
593
594
595 MODULE constants
596
597!------------------------------------------------------------------------------!
598! Description:
599! ------------
600! Definition of general constants
601!------------------------------------------------------------------------------!
602
603    REAL    ::  pi = 3.141592654
604    REAL    ::  adv_mom_1, adv_mom_3, adv_mom_5, adv_sca_1, adv_sca_3, adv_sca_5
605   
606
607    SAVE
608
609 END MODULE constants
610
611
612
613
614 MODULE control_parameters
615
616!------------------------------------------------------------------------------!
617! Description:
618! ------------
619! Definition of parameters for program control
620!------------------------------------------------------------------------------!
621
622    TYPE plot_precision
623       CHARACTER (LEN=8) ::  variable
624       INTEGER           ::  precision
625    END TYPE plot_precision
626
627    TYPE(plot_precision), DIMENSION(100) ::  plot_3d_precision =               &
628                        (/ plot_precision( 'u', 2 ), plot_precision( 'v', 2 ), &
629                           plot_precision( 'w', 2 ), plot_precision( 'p', 5 ), &
630                           plot_precision( 'pt', 2 ),                          &
631                           ( plot_precision( ' ', 1 ), i9 = 1,95 ) /)
632
633    TYPE file_status
634       LOGICAL ::  opened, opened_before
635    END TYPE file_status
636   
637    INTEGER, PARAMETER :: mask_xyz_dimension = 100, max_masks = 50
638
639    TYPE(file_status), DIMENSION(200+2*max_masks) ::                &
640                             openfile = file_status(.FALSE.,.FALSE.)
641
642    CHARACTER (LEN=1)    ::  cycle_mg = 'w', timestep_reason = ' '
643    CHARACTER (LEN=2)    ::  coupling_char = ''
644    CHARACTER (LEN=5)    ::  write_binary = 'false'
645    CHARACTER (LEN=8)    ::  run_date, run_time
646    CHARACTER (LEN=9)    ::  simulated_time_chr
647    CHARACTER (LEN=11)   ::  topography_grid_convention = ' '
648    CHARACTER (LEN=12)   ::  version = ' ', revision = ' '
649    CHARACTER (LEN=16)   ::  conserve_volume_flow_mode = 'default', &
650                             loop_optimization = 'default', &
651                             momentum_advec = 'ws-scheme', &
652                             psolver = 'poisfft', &
653                             scalar_advec = 'ws-scheme'
654    CHARACTER (LEN=20)   ::  bc_e_b = 'neumann', bc_lr = 'cyclic', &
655                             bc_ns = 'cyclic', bc_p_b = 'neumann', &
656                             bc_p_t = 'dirichlet', bc_pt_b = 'dirichlet', &
657                             bc_pt_t = 'initial_gradient', &
658                             bc_q_b = 'dirichlet', bc_q_t = 'neumann', &
659                             bc_s_b = 'dirichlet', bc_s_t = 'neumann', &
660                             bc_sa_t = 'neumann', &
661                             bc_uv_b = 'dirichlet', bc_uv_t = 'dirichlet', &
662                             canopy_mode = 'block', &
663                             cloud_scheme = 'seifert_beheng', &
664                             coupling_mode = 'uncoupled', &
665                             coupling_mode_remote = 'uncoupled', &
666                             dissipation_1d = 'as_in_3d_model', &
667                             fft_method = 'system-specific', &
668                             mixing_length_1d = 'as_in_3d_model', &
669                             random_generator = 'numerical-recipes', &
670                             reference_state = 'initial_profile', &
671                             return_addres, return_username, &
672                             timestep_scheme = 'runge-kutta-3'                             
673    CHARACTER (LEN=40)   ::  avs_data_file, output_format_netcdf, &
674                             topography = 'flat'
675    CHARACTER (LEN=64)   ::  host = ' '
676    CHARACTER (LEN=80)   ::  log_message, run_identifier
677    CHARACTER (LEN=100)  ::  initializing_actions = ' ' 
678    CHARACTER (LEN=110)  ::  run_description_header
679    CHARACTER (LEN=1000) ::  message_string = ' '
680
681    CHARACTER (LEN=7),  DIMENSION(100) ::  do3d_comp_prec = ' '
682    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(10)  ::  data_output_format = ' '
683    CHARACTER (LEN=11), DIMENSION(100) ::  data_output = ' ',    &
684                                           data_output_user = ' ', doav = ' '
685    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(max_masks,100) ::  &
686         data_output_masks = ' ', data_output_masks_user = ' '
687
688    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(300) ::  data_output_pr = ' '
689    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(200) ::  data_output_pr_user = ' '
690    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(11)  ::  netcdf_precision = ' '
691
692    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(max_masks,0:1,100) ::  domask = ' '
693    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(0:1,100) ::  do2d = ' ', do3d = ' '
694
695    INTEGER ::  abort_mode = 1, average_count_pr = 0, average_count_sp = 0, &
696                average_count_3d = 0, current_timestep_number = 0, &
697                coupling_topology = 0, &
698                dist_range = 0, disturbance_level_ind_b, &
699                disturbance_level_ind_t, doav_n = 0, dopr_n = 0, &
700                dopr_time_count = 0, dopts_time_count = 0, &
701                dosp_time_count = 0, dots_time_count = 0, &
702                do2d_xy_n = 0, do2d_xz_n = 0, do2d_yz_n = 0, do3d_avs_n = 0, &
703                dp_level_ind_b = 0, dvrp_filecount = 0, &
704                dz_stretch_level_index, gamma_mg, gathered_size, &
705                grid_level, ibc_e_b, ibc_p_b, ibc_p_t, &
706                ibc_pt_b, ibc_pt_t, ibc_q_b, ibc_q_t, &
707                ibc_sa_t, ibc_uv_b, ibc_uv_t, icloud_scheme, &
708                inflow_disturbance_begin = -1, inflow_disturbance_end = -1, &
709                intermediate_timestep_count, intermediate_timestep_count_max, &
710                io_group = 0, io_blocks = 1, iran = -1234567, &
711                masks = 0, maximum_grid_level, &
712                maximum_parallel_io_streams = -1, max_pr_user = 0, &
713                mgcycles = 0, mg_cycles = -1, mg_switch_to_pe0_level = 0, mid, &
714                netcdf_data_format = 2, ngsrb = 2, nr_timesteps_this_run = 0, &
715                nsor = 20, nsor_ini = 100, n_sor, normalizing_region = 0, &
716                nz_do3d = -9999, pch_index = 0, prt_time_count = 0, &
717                recycling_plane, runnr = 0, &
718                skip_do_avs = 0, subdomain_size, terminate_coupled = 0, &
719                terminate_coupled_remote = 0, timestep_count = 0
720
721    INTEGER ::  dist_nxl(0:1), dist_nxr(0:1), dist_nyn(0:1), dist_nys(0:1), &
722                do2d_no(0:1) = 0, do2d_xy_time_count(0:1), &
723                do2d_xz_time_count(0:1), do2d_yz_time_count(0:1), &
724                do3d_no(0:1) = 0, do3d_time_count(0:1), &
725                domask_no(max_masks,0:1) = 0, domask_time_count(max_masks,0:1),&
726                lad_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
727                mask_size(max_masks,3) = -1, mask_size_l(max_masks,3) = -1, &
728                mask_start_l(max_masks,3) = -1, &
729                pt_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
730                q_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
731                sa_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
732                section(100,3), section_xy(100) = -9999, &
733                section_xz(100) = -9999, section_yz(100) = -9999, &
734                ug_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
735                vg_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
736                subs_vertical_gradient_level_i(10) = -9999
737
738#if defined ( __check )
739    INTEGER :: check_restart = 0
740#endif
741
742    INTEGER, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  grid_level_count
743
744    INTEGER, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  mask_i, mask_j, mask_k
745    INTEGER, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  &
746                mask_i_global, mask_j_global, mask_k_global
747
748    LOGICAL ::  avs_output = .FALSE., &
749                bc_lr_cyc =.TRUE., bc_lr_dirrad = .FALSE., &
750                bc_lr_raddir = .FALSE., bc_ns_cyc = .TRUE., &
751                bc_ns_dirrad = .FALSE., bc_ns_raddir = .FALSE.,&
752                call_psolver_at_all_substeps = .TRUE., &
753                cloud_droplets = .FALSE., cloud_physics = .FALSE., &
754                conserve_volume_flow = .FALSE., constant_diffusion = .FALSE., &
755                constant_heatflux = .TRUE., constant_top_heatflux = .TRUE., &
756                constant_top_momentumflux = .FALSE., &
757                constant_top_salinityflux = .TRUE., &
758                constant_waterflux = .TRUE., create_disturbances = .TRUE., &
759                data_output_2d_on_each_pe = .TRUE., & 
760                dissipation_control = .FALSE., disturbance_created = .FALSE., &
761                do2d_at_begin = .FALSE., do3d_at_begin = .FALSE., &
762                do3d_compress = .FALSE., do_sum = .FALSE., &
763                dp_external = .FALSE., dp_smooth = .FALSE., &
764                drizzle = .FALSE., dt_fixed = .FALSE., &
765                dt_3d_reached, dt_3d_reached_l, exchange_mg = .FALSE., &
766                first_call_lpm = .TRUE., &
767                force_print_header = .FALSE., galilei_transformation = .FALSE.,&
768                humidity = .FALSE., humidity_remote = .FALSE., &
769                inflow_l = .FALSE., inflow_n = .FALSE., &
770                inflow_r = .FALSE., inflow_s = .FALSE., &
771                iso2d_output = .FALSE., large_scale_subsidence = .FALSE., &
772                masking_method = .FALSE., mg_switch_to_pe0 = .FALSE., &
773                netcdf_output = .FALSE., neutral = .FALSE., ocean = .FALSE., &
774                on_device = .FALSE., &
775                outflow_l = .FALSE., outflow_n = .FALSE., outflow_r = .FALSE., &
776                outflow_s = .FALSE., passive_scalar = .FALSE., &
777                plant_canopy = .FALSE., prandtl_layer = .TRUE., &
778                precipitation = .FALSE., &
779                radiation = .FALSE., random_heatflux = .FALSE., &
780                run_control_header = .FALSE., run_coupled = .TRUE., &
781                scalar_rayleigh_damping = .TRUE., sloping_surface = .FALSE., &
782                stop_dt = .FALSE., synchronous_exchange = .FALSE., &
783                terminate_run = .FALSE., transpose_compute_overlap = .FALSE., &
784                turbulence = .FALSE., turbulent_inflow = .FALSE., &
785                use_cmax = .TRUE., use_initial_profile_as_reference = .FALSE., &
786                use_prescribed_profile_data = .FALSE., &
787                use_single_reference_value = .FALSE., &
788                use_surface_fluxes = .FALSE., use_top_fluxes = .FALSE., &
789                use_ug_for_galilei_tr = .TRUE., use_upstream_for_tke = .FALSE.,&
790                wall_adjustment = .TRUE., ws_scheme_sca = .FALSE., &
791                ws_scheme_mom = .FALSE.
792
793    LOGICAL ::  data_output_xy(0:1) = .FALSE., data_output_xz(0:1) = .FALSE., &
794                data_output_yz(0:1) = .FALSE.
795
796    REAL ::  advected_distance_x = 0.0, advected_distance_y = 0.0, &
797             alpha_surface = 0.0, atmos_ocean_sign = 1.0, &
798             averaging_interval = 0.0, averaging_interval_pr = 9999999.9, &
799             averaging_interval_sp = 9999999.9, bc_pt_t_val, bc_q_t_val, &
800             bottom_salinityflux = 0.0, &
801             building_height = 50.0, building_length_x = 50.0, &
802             building_length_y = 50.0, building_wall_left = 9999999.9, &
803             building_wall_south = 9999999.9, canyon_height = 50.0, &
804             canyon_width_x = 9999999.9, canyon_width_y = 9999999.9, &
805             canyon_wall_left = 9999999.9, canyon_wall_south = 9999999.9, &
806             cthf = 0.0, cfl_factor = -1.0, cos_alpha_surface, &
807             coupling_start_time = 0.0, disturbance_amplitude = 0.25, &
808             disturbance_energy_limit = 0.01, &
809             disturbance_level_b = -9999999.9, &
810             disturbance_level_t = -9999999.9, &
811             dp_level_b = 0.0, drag_coefficient = 0.0, &
812             dt = -1.0, dt_averaging_input = 0.0, &
813             dt_averaging_input_pr = 9999999.9, dt_coupling = 9999999.9, &
814             dt_data_output = 9999999.9, &
815             dt_data_output_av = 9999999.9, dt_disturb = 9999999.9, &
816             dt_dopr = 9999999.9, dt_dopr_listing = 9999999.9, &
817             dt_dopts = 9999999.9, dt_dosp = 9999999.9, dt_dots = 9999999.9, &
818             dt_do2d_xy = 9999999.9, dt_do2d_xz = 9999999.9, &
819             dt_do2d_yz = 9999999.9, dt_do3d = 9999999.9, dt_dvrp = 9999999.9, &
820             dt_max = 20.0, dt_micro = -1.0, dt_restart = 9999999.9, &
821             dt_run_control = 60.0, dt_3d = -1.0, dz = -1.0, &
822             dz_max = 9999999.9, dz_stretch_factor = 1.08, &
823             dz_stretch_level = 100000.0, e_init = 0.0, e_min = 0.0, &
824             end_time = 0.0, &
825             f = 0.0, fs = 0.0, g = 9.81, inflow_damping_height = 9999999.9, &
826             inflow_damping_width = 9999999.9, kappa = 0.4, km_constant = -1.0,&
827             lad_surface = 0.0, leaf_surface_concentration = 0.0, &
828             mask_scale_x = 1.0, mask_scale_y = 1.0, mask_scale_z = 1.0, &
829             maximum_cpu_time_allowed = 0.0,  &
830             molecular_viscosity = 1.461E-5, &
831             old_dt = 1.0E-10, omega = 7.29212E-5, omega_sor = 1.8, &
832             particle_maximum_age = 9999999.9, &
833             phi = 55.0, prandtl_number = 1.0, &
834             precipitation_amount_interval = 9999999.9, prho_reference, &
835             pt_damping_factor = 0.0, pt_damping_width = 0.0, &
836             pt_reference = 9999999.9, pt_slope_offset = 0.0, &
837             pt_surface = 300.0, pt_surface_initial_change = 0.0, &
838             q_surface = 0.0, q_surface_initial_change = 0.0, &
839             rayleigh_damping_factor = -1.0, rayleigh_damping_height = -1.0, &
840             recycling_width = 9999999.9, residual_limit = 1.0E-4, &
841             restart_time = 9999999.9, rho_reference, rho_surface, &
842             rif_max = 1.0, rif_min = -5.0, roughness_length = 0.1, &
843             sa_surface = 35.0, scalar_exchange_coefficient = 0.0, &
844             simulated_time = 0.0, simulated_time_at_begin, sin_alpha_surface, &
845             skip_time_data_output = 0.0, skip_time_data_output_av = 9999999.9,&
846             skip_time_dopr = 9999999.9, skip_time_dosp = 9999999.9, &
847             skip_time_do2d_xy = 9999999.9, skip_time_do2d_xz = 9999999.9, &
848             skip_time_do2d_yz = 9999999.9, skip_time_do3d = 9999999.9, &
849             surface_heatflux = 9999999.9, surface_pressure = 1013.25, &
850             surface_scalarflux = 9999999.9, surface_waterflux = 9999999.9, &
851             s_surface = 0.0, s_surface_initial_change = 0.0, &
852             termination_time_needed = -1.0, time_coupling = 0.0, &
853             time_disturb = 0.0, time_dopr = 0.0, time_dopr_av = 0.0, &
854             time_dopr_listing = 0.0, time_dopts = 0.0, time_dosp = 0.0, &
855             time_dosp_av = 0.0, time_dots = 0.0, time_do2d_xy = 0.0, &
856             time_do2d_xz = 0.0, time_do2d_yz = 0.0, time_do3d = 0.0, &
857             time_do_av = 0.0, time_do_sla = 0.0, time_dvrp = 0.0, &
858             time_restart = 9999999.9, time_run_control = 0.0,&
859             time_since_reference_point, top_heatflux = 9999999.9, &
860             top_momentumflux_u = 9999999.9, &
861             top_momentumflux_v = 9999999.9, top_salinityflux = 9999999.9, &
862             ug_surface = 0.0, u_bulk = 0.0, u_gtrans = 0.0, &
863             vg_surface = 0.0, vpt_reference = 9999999.9, &
864             v_bulk = 0.0, v_gtrans = 0.0, wall_adjustment_factor = 1.8, &
865             z_max_do2d = -1.0, z0h_factor = 1.0
866
867    REAL ::  do2d_xy_last_time(0:1) = -1.0, do2d_xz_last_time(0:1) = -1.0, &
868             do2d_yz_last_time(0:1) = -1.0, dpdxy(1:2) = 0.0, &
869             dt_domask(max_masks) = 9999999.9, lad_vertical_gradient(10) = 0.0,&
870             lad_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9, &
871             mask_scale(3), &
872             pt_vertical_gradient(10) = 0.0, &
873             pt_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9, &
874             q_vertical_gradient(10) = 0.0, &
875             q_vertical_gradient_level(10) = -1.0, &
876             s_vertical_gradient(10) = 0.0, &
877             s_vertical_gradient_level(10) = -1.0, &
878             sa_vertical_gradient(10) = 0.0, &
879             sa_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9, &
880             skip_time_domask(max_masks) = 9999999.9, threshold(20) = 0.0, &
881             time_domask(max_masks) = 0.0, &
882             tsc(10) = (/ 1.0, 1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0 /), &
883             u_profile(100) = 9999999.9, uv_heights(100) = 9999999.9, &
884             v_profile(100) = 9999999.9, &
885             ug_vertical_gradient(10) = 0.0, &
886             ug_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9, &
887             vg_vertical_gradient(10) = 0.0, &
888             vg_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9, &
889             volume_flow(1:2) = 0.0, volume_flow_area(1:2) = 0.0, &
890             volume_flow_initial(1:2) = 0.0, wall_heatflux(0:4) = 0.0, &
891             wall_humidityflux(0:4) = 0.0, wall_nrflux(0:4) = 0.0, &
892             wall_qflux(0:4) = 0.0, wall_qrflux(0:4) = 0.0, &
893             wall_salinityflux(0:4) = 0.0, wall_scalarflux(0:4) = 0.0, &
894             subs_vertical_gradient(10) = 0.0, &
895             subs_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9
896
897    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  dp_smooth_factor
898
899    REAL, DIMENSION(max_masks,mask_xyz_dimension) :: &
900        mask_x = -1.0, mask_y = -1.0, mask_z = -1.0
901    REAL, DIMENSION(max_masks,3) ::                  &
902        mask_x_loop = -1.0, mask_y_loop = -1.0, mask_z_loop = -1.0
903   
904!
905!--    internal mask arrays ("mask,dimension,selection")
906       REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  mask, mask_loop
907
908    SAVE
909
910 END MODULE control_parameters
911
912
913
914
915 MODULE cpulog
916
917!------------------------------------------------------------------------------!
918! Description:
919! ------------
920! Definition of variables for cpu-time measurements
921!------------------------------------------------------------------------------!
922
923    REAL ::  initial_wallclock_time
924
925    TYPE logpoint
926       REAL               ::  isum, ivect, mean, mtime, mtimevec, sum, vector
927       INTEGER            ::  counts
928       CHARACTER (LEN=20) ::  place
929    END TYPE logpoint
930
931    TYPE(logpoint), DIMENSION(100) ::  log_point = logpoint( 0.0, 0.0, 0.0,   &
932                                       0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0, ' ' ),          &
933                                       log_point_s = logpoint( 0.0, 0.0, 0.0, &
934                                       0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0, ' ' )
935
936    SAVE
937
938 END MODULE cpulog
939
940
941
942
943 MODULE dvrp_variables
944
945!------------------------------------------------------------------------------!
946! Description:
947! ------------
948! Definition of variables used with dvrp-software
949!------------------------------------------------------------------------------!
950
951    CHARACTER (LEN=10) ::  dvrp_output = 'rtsp', particle_color = 'none', &
952                           particle_dvrpsize = 'none'
953
954    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(10) ::  mode_dvrp = &
955                                     (/ ( '                    ', i9 = 1,10 ) /)
956
957    CHARACTER (LEN=80) ::  dvrp_directory = 'default',                    &
958                           dvrp_file      = 'default',                    &
959                           dvrp_host      = 'origin.rvs.uni-hannover.de', &
960                           dvrp_password  = '********',                   &
961                           dvrp_username  = ' '
962
963    INTEGER ::  cluster_size = 1, dvrp_colortable_entries = 4,                 &
964                dvrp_colortable_entries_prt = 22, islice_dvrp,                 &
965                nx_dvrp, nxl_dvrp, nxr_dvrp, ny_dvrp, nyn_dvrp, nys_dvrp,      &
966                nz_dvrp, pathlines_fadeintime = 5, pathlines_fadeouttime = 5,  &
967                pathlines_linecount = 1000, pathlines_maxhistory = 40,         &
968                pathlines_wavecount = 10, pathlines_wavetime = 50,             &
969                vc_gradient_normals = 0, vc_mode = 0, vc_size_x = 2,           &
970                vc_size_y = 2, vc_size_z = 2
971
972    INTEGER, DIMENSION(10) ::  slicer_position_dvrp
973
974    LOGICAL ::  cyclic_dvrp = .FALSE., dvrp_overlap, dvrp_total_overlap, &
975                local_dvrserver_running, lock_steering_update = .FALSE., &
976                use_seperate_pe_for_dvrp_output = .FALSE.
977
978    REAL    ::  clip_dvrp_l = 9999999.9, clip_dvrp_n = 9999999.9, &
979                clip_dvrp_r = 9999999.9, clip_dvrp_s = 9999999.9, &
980                superelevation = 1.0, superelevation_x = 1.0,     &
981                superelevation_y = 1.0, vc_alpha = 38.0
982
983    REAL, DIMENSION(2) ::  color_interval = (/ 0.0, 1.0 /), &
984                           dvrpsize_interval = (/ 0.0, 1.0 /)
985
986    REAL, DIMENSION(3) ::  groundplate_color = (/ 0.0, 0.6, 0.0 /), &
987                           topography_color = (/ 0.8, 0.7, 0.6 /)
988
989#if defined( __decalpha )
990    REAL, DIMENSION(2,10)  ::  slicer_range_limits_dvrp = RESHAPE( (/       &
991                                -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, &
992                                -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, &
993                                -1.0, 1.0, -1.0, 1.0 /), (/ 2, 10 /) )
994
995    REAL, DIMENSION(3,10)  ::  isosurface_color = RESHAPE( (/                  &
996                                0.9, 0.9, 0.9,  0.8, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.8, &
997                                0.1, 0.8, 0.1,  0.6, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.6, &
998                                0.1, 0.6, 0.1,  0.4, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.4, &
999                                0.1, 0.4, 0.1 /), (/ 3, 10 /) )
1000
1001    REAL(4), DIMENSION(2,100) ::  interval_values_dvrp, interval_h_dvrp =      &
1002                                  RESHAPE( (/ 270.0, 225.0, 225.0, 180.0,      &
1003                                               70.0,  25.0,  25.0, -25.0,      &
1004                                              ( 0.0, i9 = 1, 192 ) /),         &
1005                                           (/ 2, 100 /) ),                     &
1006                                  interval_l_dvrp = 0.5, interval_s_dvrp = 1.0,&
1007                                  interval_a_dvrp = 0.0,                       &
1008                                  interval_values_dvrp_prt,                    &
1009                                  interval_h_dvrp_prt = RESHAPE(               &
1010                                  (/ 270.0, 225.0, 225.0, 180.0, 70.0, 25.0,   &
1011                                     25.0, -25.0, ( 0.0, i9 = 1, 192 ) /),     &
1012                                                  (/ 2, 100 /) ),              &
1013                                  interval_l_dvrp_prt = 0.5,                   &
1014                                  interval_s_dvrp_prt = 1.0,                   &
1015                                  interval_a_dvrp_prt = 0.0
1016#else
1017    REAL, DIMENSION(2,10)     ::  slicer_range_limits_dvrp
1018
1019    REAL, DIMENSION(3,10)     ::  isosurface_color
1020
1021    REAL(4), DIMENSION(2,100) ::  interval_values_dvrp,                       &
1022                                  interval_values_dvrp_prt, interval_h_dvrp,  &
1023                                  interval_h_dvrp_prt, interval_l_dvrp = 0.5, &
1024                                  interval_l_dvrp_prt = 0.5, interval_s_dvrp = 1.0, &
1025                                  interval_s_dvrp_prt = 1.0, interval_a_dvrp = 0.0, &
1026                                  interval_a_dvrp_prt = 0.0
1027
1028    DATA  slicer_range_limits_dvrp / -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, &
1029                                     -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, &
1030                                     -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, &
1031                                     -1.0, 1.0 /
1032
1033    DATA  isosurface_color / 0.9, 0.9, 0.9,  0.8, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.8, &
1034                             0.1, 0.8, 0.1,  0.6, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.6, &
1035                             0.1, 0.6, 0.1,  0.4, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.4, &
1036                             0.1, 0.4, 0.1 /
1037
1038    DATA  interval_h_dvrp / 270.0, 225.0, 225.0, 180.0, 70.0, 25.0, &
1039                            25.0, -25.0, 192 * 0.0 /
1040
1041    DATA  interval_h_dvrp_prt / 270.0, 225.0, 225.0, 180.0, 70.0, 25.0, &
1042                                25.0, -25.0, 192 * 0.0 /
1043#endif
1044
1045    REAL(4), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  xcoor_dvrp, ycoor_dvrp, zcoor_dvrp
1046
1047    TYPE steering
1048       CHARACTER (LEN=24) ::  name
1049       REAL(4)            ::  min, max
1050       INTEGER            ::  imin, imax
1051    END TYPE steering
1052
1053    TYPE(steering), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  steering_dvrp
1054
1055    SAVE
1056
1057 END MODULE dvrp_variables
1058
1059
1060
1061
1062 MODULE grid_variables
1063
1064!------------------------------------------------------------------------------!
1065! Description:
1066! ------------
1067! Definition of grid spacings
1068!------------------------------------------------------------------------------!
1069
1070    REAL ::  ddx, ddx2, dx = 1.0, dx2, ddy, ddy2, dy = 1.0, dy2
1071
1072    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  ddx2_mg, ddy2_mg
1073
1074    REAL, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  fwxm, fwxp, fwym, fwyp, fxm, fxp,   &
1075                                          fym, fyp, wall_e_x, wall_e_y,       &
1076                                          wall_u, wall_v, wall_w_x, wall_w_y, &
1077                                          zu_s_inner, zw_w_inner
1078
1079    SAVE
1080
1081 END MODULE grid_variables
1082
1083
1084
1085
1086 MODULE indices
1087
1088!------------------------------------------------------------------------------!
1089! Description:
1090! ------------
1091! Definition of array bounds, number of gridpoints, and wall flag arrays
1092!------------------------------------------------------------------------------!
1093
1094    INTEGER ::  i_left, i_right, j_north, j_south, nbgp = 3, ngp_sums, nnx,    &
1095                nx = 0, nx_a, nx_o, nxl, nxlg, nxlu, nxr, nxrg, nx_on_file,    &
1096                nny, ny = 0, ny_a, ny_o, nyn, nyng, nys, nysg, nysv,           &
1097                ny_on_file, nnz, nz = 0, nzb, nzb_diff, nzb_max, nzt, nzt_diff
1098
1099
1100    INTEGER( KIND = SELECTED_INT_KIND(18) ), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::      &
1101                ngp_3d, ngp_3d_inner   ! need to have 64 bit for grids > 2E9
1102
1103    INTEGER, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::                                      &
1104                ngp_2dh, nxl_mg, nxr_mg, nyn_mg, nys_mg, nzt_mg
1105
1106
1107    INTEGER, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE :: ngp_2dh_outer, ngp_2dh_s_inner,    &
1108                mg_loc_ind, nzb_diff_s_inner, nzb_diff_s_outer, nzb_diff_u,    &
1109                nzb_diff_v, nzb_inner, nzb_outer, nzb_s_inner, nzb_s_outer,    &
1110                nzb_u_inner, nzb_u_outer, nzb_v_inner, nzb_v_outer,            &
1111                nzb_w_inner, nzb_w_outer, nzb_2d
1112
1113    INTEGER, DIMENSION(:,:,:), POINTER ::  flags
1114
1115    INTEGER, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  wall_flags_0, wall_flags_00
1116
1117    INTEGER, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE,  TARGET ::                         &
1118                wall_flags_1, wall_flags_2, wall_flags_3, wall_flags_4,        &
1119                wall_flags_5, wall_flags_6, wall_flags_7, wall_flags_8,        &
1120                wall_flags_9, wall_flags_10
1121
1122    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  rflags_s_inner, rflags_invers
1123
1124    SAVE
1125
1126 END MODULE indices
1127
1128
1129
1130
1131 MODULE interfaces
1132
1133!------------------------------------------------------------------------------!
1134! Description:
1135! ------------
1136! Interfaces for special subroutines which use optional parameters
1137!------------------------------------------------------------------------------!
1138
1139    INTERFACE
1140
1141       SUBROUTINE cpu_log( log_event, place, modus, barrierwait )
1142
1143          USE cpulog
1144
1145          CHARACTER (LEN=*)           ::  modus, place
1146          CHARACTER (LEN=*), OPTIONAL ::  barrierwait
1147          TYPE(logpoint)              ::  log_event
1148
1149       END SUBROUTINE cpu_log
1150
1151    END INTERFACE
1152
1153
1154
1155    INTERFACE
1156
1157       SUBROUTINE global_min_max ( i1, i2, j1, j2, k1, k2, feld, mode, offset, &
1158                                   wert, wert_ijk, wert1, wert1_ijk )
1159          CHARACTER (LEN=*), INTENT(IN) ::  mode
1160          INTEGER, INTENT(IN)           ::  i1, i2, j1, j2, k1, k2
1161          INTEGER                       ::  wert_ijk(3)
1162          INTEGER, OPTIONAL             ::  wert1_ijk(3)
1163          REAL                          ::  offset, wert
1164          REAL, OPTIONAL                ::  wert1
1165          REAL, INTENT(IN)              ::  feld(i1:i2,j1:j2,k1:k2)
1166
1167       END SUBROUTINE global_min_max
1168
1169    END INTERFACE
1170
1171    SAVE
1172
1173 END MODULE interfaces
1174
1175
1176
1177 MODULE pointer_interfaces
1178
1179!------------------------------------------------------------------------------!
1180! Description:
1181! ------------
1182! Interfaces for subroutines with pointer arguments called in
1183! prognostic_equations
1184!------------------------------------------------------------------------------!
1185
1186    INTERFACE
1187
1188       SUBROUTINE advec_s_bc( sk, sk_char )
1189
1190          CHARACTER (LEN=*), INTENT(IN)   ::  sk_char
1191#if defined( __nopointer )
1192          REAL, DIMENSION(:,:,:) ::  sk
1193#else
1194          REAL, DIMENSION(:,:,:), POINTER ::  sk
1195#endif
1196       END SUBROUTINE advec_s_bc
1197
1198    END INTERFACE
1199
1200
1201    SAVE
1202
1203 END MODULE pointer_interfaces
1204
1205
1206
1207
1208 MODULE model_1d
1209
1210!------------------------------------------------------------------------------!
1211! Description:
1212! ------------
1213! Definition of variables for the 1D-model
1214!------------------------------------------------------------------------------!
1215
1216    INTEGER ::  current_timestep_number_1d = 0, damp_level_ind_1d
1217
1218    LOGICAL ::  run_control_header_1d = .FALSE., stop_dt_1d = .FALSE. 
1219
1220    REAL ::     damp_level_1d = -1.0, dt_1d = 60.0, dt_max_1d = 300.0, &
1221                dt_pr_1d = 9999999.9, dt_run_control_1d = 60.0, &
1222                end_time_1d = 864000.0, old_dt_1d = 1.0E-10, &
1223                qs1d, simulated_time_1d = 0.0, time_pr_1d = 0.0, &
1224                time_run_control_1d = 0.0, ts1d, us1d, usws1d, &
1225                vsws1d, z01d, z0h1d
1226
1227
1228    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  e1d, e1d_p, kh1d, km1d, l_black, l1d,  &
1229                                        rif1d, te_e, te_em, te_u, te_um, te_v, &
1230                                        te_vm, u1d, u1d_p, v1d, v1d_p
1231
1232    SAVE
1233
1234 END MODULE model_1d
1235
1236
1237
1238
1239 MODULE netcdf_control
1240
1241!------------------------------------------------------------------------------!
1242! Description:
1243! ------------
1244! Definition of parameters and variables for netcdf control.
1245!------------------------------------------------------------------------------!
1246
1247    USE control_parameters
1248#if defined( __netcdf )
1249    USE netcdf
1250#endif
1251
1252    INTEGER, PARAMETER ::  dopr_norm_num = 7, dopts_num = 29, dots_max = 100
1253
1254    INTEGER ::  dots_num = 23
1255
1256    CHARACTER (LEN=6), DIMENSION(dopr_norm_num) ::  dopr_norm_names =   &
1257         (/ 'wpt0  ', 'ws2   ', 'tsw2  ', 'ws3   ', 'ws2tsw', 'wstsw2', &
1258            'z_i   ' /)
1259
1260    CHARACTER (LEN=6), DIMENSION(dopr_norm_num) ::  dopr_norm_longnames = &
1261         (/ 'wpt0  ', 'w*2   ', 't*w2  ', 'w*3   ', 'w*2t*w', 'w*t*w2',   &
1262            'z_i   ' /)
1263
1264    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(dopts_num) :: dopts_label = &
1265          (/ 'tnpt   ', 'x_     ', 'y_     ', 'z_     ', 'z_abs  ', 'u      ', &
1266             'v      ', 'w      ', 'u"     ', 'v"     ', 'w"     ', 'npt_up ', &
1267             'w_up   ', 'w_down ', 'radius ', 'r_min  ', 'r_max  ', 'npt_max', &
1268             'npt_min', 'x*2    ', 'y*2    ', 'z*2    ', 'u*2    ', 'v*2    ', &
1269             'w*2    ', 'u"2    ', 'v"2    ', 'w"2    ', 'npt*2  ' /)
1270
1271    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(dopts_num) :: dopts_unit = &
1272          (/ 'number ', 'm      ', 'm      ', 'm      ', 'm      ', 'm/s    ', &
1273             'm/s    ', 'm/s    ', 'm/s    ', 'm/s    ', 'm/s    ', 'number ', &
1274             'm/s    ', 'm/s    ', 'm      ', 'm      ', 'm      ', 'number ', &
1275             'number ', 'm2     ', 'm2     ', 'm2     ', 'm2/s2  ', 'm2/s2  ', &
1276             'm2/s2  ', 'm2/s2  ', 'm2/s2  ', 'm2/s2  ', 'number2' /)
1277
1278    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(dots_max) :: dots_label = &
1279          (/ 'E      ', 'E*     ', 'dt     ', 'u*     ', 'th*    ', 'umax   ', &
1280             'vmax   ', 'wmax   ', 'div_new', 'div_old', 'z_i_wpt', 'z_i_pt ', &
1281             'w*     ', 'w"pt"0 ', 'w"pt"  ', 'wpt    ', 'pt(0)  ', 'pt(zp) ', &
1282             'w"u"0  ', 'w"v"0  ', 'w"q"0  ', 'mo_L   ', 'q*     ',            &
1283             ( 'unknown', i9 = 1, dots_max-23 ) /)
1284
1285    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(dots_max) :: dots_unit = &
1286          (/ 'm2/s2  ', 'm2/s2  ', 's      ', 'm/s    ', 'K      ', 'm/s    ', &
1287             'm/s    ', 'm/s    ', 's-1    ', 's-1    ', 'm      ', 'm      ', &
1288             'm/s    ', 'K m/s  ', 'K m/s  ', 'K m/s  ', 'K      ', 'K      ', &
1289             'm2/s2  ', 'm2/s2  ', 'kg m/s ', 'm      ', 'kg/kg  ',            &
1290             ( 'unknown', i9 = 1, dots_max-23 ) /)
1291
1292    CHARACTER (LEN=9), DIMENSION(300) ::  dopr_unit = 'unknown'
1293
1294    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(0:1,100) ::  do2d_unit, do3d_unit
1295
1296    CHARACTER (LEN=16), DIMENSION(25) ::  prt_var_names = &
1297          (/ 'pt_age          ', 'pt_dvrp_size    ', 'pt_origin_x     ', &
1298             'pt_origin_y     ', 'pt_origin_z     ', 'pt_radius       ', &
1299             'pt_speed_x      ', 'pt_speed_y      ', 'pt_speed_z      ', &
1300             'pt_weight_factor', 'pt_x            ', 'pt_y            ', &
1301             'pt_z            ', 'pt_color        ', 'pt_group        ', &
1302             'pt_tailpoints   ', 'pt_tail_id      ', 'pt_density_ratio', &
1303             'pt_exp_arg      ', 'pt_exp_term     ', 'not_used        ', &
1304             'not_used        ', 'not_used        ', 'not_used        ', &
1305             'not_used        ' /)
1306
1307    CHARACTER (LEN=16), DIMENSION(25) ::  prt_var_units = &
1308          (/ 'seconds         ', 'meters          ', 'meters          ', &
1309             'meters          ', 'meters          ', 'meters          ', &
1310             'm/s             ', 'm/s             ', 'm/s             ', &
1311             'factor          ', 'meters          ', 'meters          ', &
1312             'meters          ', 'none            ', 'none            ', &
1313             'none            ', 'none            ', 'ratio           ', &
1314             'none            ', 'none            ', 'not_used        ', &
1315             'not_used        ', 'not_used        ', 'not_used        ', &
1316             'not_used        ' /)
1317
1318    INTEGER ::  id_dim_prtnum, id_dim_time_pr, id_dim_time_prt, &
1319                id_dim_time_pts, id_dim_time_sp, id_dim_time_ts, id_dim_x_sp, &
1320                id_dim_y_sp, id_dim_zu_sp, id_dim_zw_sp, id_set_pr, &
1321                id_set_prt, id_set_pts, id_set_sp, id_set_ts, id_var_prtnum, &
1322                id_var_rnop_prt, id_var_time_pr, id_var_time_prt, &
1323                id_var_time_pts, id_var_time_sp, id_var_time_ts, id_var_x_sp, &
1324                id_var_y_sp, id_var_zu_sp, id_var_zw_sp, nc_stat
1325
1326    INTEGER, DIMENSION(0:1) ::  id_dim_time_xy, id_dim_time_xz, &
1327                id_dim_time_yz, id_dim_time_3d, id_dim_x_xy, id_dim_xu_xy, &
1328                id_dim_x_xz, id_dim_xu_xz, id_dim_x_yz, id_dim_xu_yz, &
1329                id_dim_x_3d, id_dim_xu_3d, id_dim_y_xy, id_dim_yv_xy, &
1330                id_dim_y_xz, id_dim_yv_xz, id_dim_y_yz, id_dim_yv_yz, &
1331                id_dim_y_3d, id_dim_yv_3d, id_dim_zu_xy, id_dim_zu1_xy, &
1332                id_dim_zu_xz, id_dim_zu_yz, id_dim_zu_3d, id_dim_zw_xy, &
1333                id_dim_zw_xz, id_dim_zw_yz, id_dim_zw_3d, id_set_xy, &
1334                id_set_xz, id_set_yz, id_set_3d, id_var_ind_x_yz, &
1335                id_var_ind_y_xz, id_var_ind_z_xy, id_var_time_xy, &
1336                id_var_time_xz, id_var_time_yz, id_var_time_3d, id_var_x_xy, &
1337                id_var_xu_xy, id_var_x_xz, id_var_xu_xz, id_var_x_yz, &
1338                id_var_xu_yz, id_var_x_3d, id_var_xu_3d, id_var_y_xy, &
1339                id_var_yv_xy, id_var_y_xz, id_var_yv_xz, id_var_y_yz, &
1340                id_var_yv_yz, id_var_y_3d, id_var_yv_3d, id_var_zusi_xy, &
1341                id_var_zusi_3d, id_var_zu_xy, id_var_zu1_xy, id_var_zu_xz, &
1342                id_var_zu_yz, id_var_zu_3d, id_var_zwwi_xy, id_var_zwwi_3d, &
1343                id_var_zw_xy, id_var_zw_xz, id_var_zw_yz, id_var_zw_3d
1344
1345    INTEGER, DIMENSION(10)  ::  id_var_dospx, id_var_dospy
1346    INTEGER, DIMENSION(20)  ::  id_var_prt
1347    INTEGER, DIMENSION(11)  ::  nc_precision
1348    INTEGER, DIMENSION(dopr_norm_num) ::  id_var_norm_dopr
1349
1350    INTEGER, DIMENSION(dopts_num,0:10) ::  id_var_dopts
1351    INTEGER, DIMENSION(0:1,100)        ::  id_var_do2d, id_var_do3d
1352    INTEGER, DIMENSION(100,0:9)        ::  id_dim_z_pr, id_var_dopr, &
1353                                           id_var_z_pr
1354    INTEGER, DIMENSION(dots_max,0:9)   ::  id_var_dots
1355
1356!
1357!-- masked output
1358    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(max_masks,0:1,100) ::  domask_unit
1359
1360    LOGICAL ::  output_for_t0 = .FALSE.
1361
1362    INTEGER, DIMENSION(1:max_masks,0:1) ::  id_dim_time_mask, id_dim_x_mask, &
1363                id_dim_xu_mask, id_dim_y_mask, id_dim_yv_mask, id_dim_zu_mask, &
1364                id_dim_zw_mask, &
1365                id_set_mask, &
1366                id_var_time_mask, id_var_x_mask, id_var_xu_mask, &
1367                id_var_y_mask, id_var_yv_mask, id_var_zu_mask, id_var_zw_mask, &
1368                id_var_zusi_mask, id_var_zwwi_mask
1369
1370    INTEGER, DIMENSION(1:max_masks,0:1,100)         ::  id_var_domask
1371
1372    SAVE
1373
1374 END MODULE netcdf_control
1375
1376
1377
1378 MODULE particle_attributes
1379
1380!------------------------------------------------------------------------------!
1381! Description:
1382! ------------
1383! Definition of variables used to compute particle transport
1384!------------------------------------------------------------------------------!
1385
1386    USE precision_kind
1387
1388    CHARACTER (LEN=15)  ::  bc_par_lr = 'cyclic',  bc_par_ns = 'cyclic', &
1389                            bc_par_b  = 'reflect', bc_par_t  = 'absorb', &
1390                            collision_kernel = 'none'
1391
1392#if defined( __parallel )
1393    INTEGER ::  mpi_particle_type
1394#endif
1395    INTEGER ::  deleted_particles = 0, deleted_tails = 0,                      &
1396                dissipation_classes = 10, ibc_par_lr,                          &
1397                ibc_par_ns, ibc_par_b, ibc_par_t, iran_part = -1234567,        &
1398                maximum_number_of_particles = 1000,                            &
1399                maximum_number_of_tailpoints = 100,                            &
1400                maximum_number_of_tails = 0,                                   &
1401                number_of_initial_particles = 0, number_of_particles = 0,      &
1402                number_of_particle_groups = 1, number_of_tails = 0,            &
1403                number_of_initial_tails = 0, offset_ocean_nzt = 0,             &
1404                offset_ocean_nzt_m1 = 0, particles_per_point = 1,              &
1405                particle_file_count = 0, radius_classes = 20,                  &
1406                skip_particles_for_tail = 100, sort_count = 0,                 &
1407                total_number_of_particles, total_number_of_tails = 0,          &
1408                trlp_count_sum, trlp_count_recv_sum, trrp_count_sum,           &
1409                trrp_count_recv_sum, trsp_count_sum, trsp_count_recv_sum,      &
1410                trnp_count_sum, trnp_count_recv_sum
1411
1412    INTEGER, PARAMETER ::  max_number_of_particle_groups = 10
1413
1414    INTEGER, DIMENSION(:), ALLOCATABLE     ::  new_tail_id
1415    INTEGER, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  prt_count, prt_start_index
1416
1417    LOGICAL ::  hall_kernel = .FALSE., palm_kernel = .FALSE.,                  &
1418                particle_advection = .FALSE., random_start_position = .FALSE., &
1419                read_particles_from_restartfile = .TRUE.,                      &
1420                uniform_particles = .TRUE., use_kernel_tables = .FALSE.,       &
1421                use_particle_tails = .FALSE., use_sgs_for_particles = .FALSE., &
1422                wang_kernel = .FALSE., write_particle_statistics = .FALSE.
1423
1424    LOGICAL, DIMENSION(max_number_of_particle_groups) ::                       &
1425                vertical_particle_advection = .TRUE.
1426
1427    LOGICAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  particle_mask, tail_mask
1428
1429    REAL    ::  c_0 = 3.0, dt_min_part = 0.0002, dt_prel = 9999999.9,          &
1430                dt_sort_particles = 0.0, dt_write_particle_data = 9999999.9,   &
1431                dvrp_psize = 9999999.9, end_time_prel = 9999999.9,             &
1432                initial_weighting_factor = 1.0,                                &
1433                maximum_tailpoint_age = 100000.0,                              &
1434                minimum_tailpoint_distance = 0.0,                              &
1435                particle_advection_start = 0.0, sgs_wfu_part = 0.3333333,      &
1436                sgs_wfv_part = 0.3333333, sgs_wfw_part = 0.3333333,            &
1437                time_prel = 0.0, time_sort_particles = 0.0,                    &
1438                time_write_particle_data = 0.0
1439
1440    REAL, DIMENSION(max_number_of_particle_groups) ::  &
1441                density_ratio = 9999999.9, pdx = 9999999.9, pdy = 9999999.9, &
1442                pdz = 9999999.9, psb = 9999999.9, psl = 9999999.9,           &
1443                psn = 9999999.9, psr = 9999999.9, pss = 9999999.9,           &
1444                pst = 9999999.9, radius = 9999999.9
1445
1446    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  particle_tail_coordinates
1447
1448
1449    TYPE particle_type
1450       SEQUENCE
1451       REAL    ::  age, age_m, dt_sum, dvrp_psize, e_m, origin_x, origin_y, &
1452                   origin_z, radius, rvar1, rvar2, rvar3, speed_x, speed_y, &
1453                   speed_z, weight_factor, x, y, z
1454       INTEGER ::  class, group, tailpoints, tail_id
1455    END TYPE particle_type
1456
1457    TYPE(particle_type), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  initial_particles
1458    TYPE(particle_type), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET ::  part_1, part_2
1459    TYPE(particle_type), DIMENSION(:), POINTER  ::  particles
1460
1461    TYPE particle_groups_type
1462       SEQUENCE
1463       REAL    ::  density_ratio, radius, exp_arg, exp_term
1464    END TYPE particle_groups_type
1465
1466    TYPE(particle_groups_type), DIMENSION(max_number_of_particle_groups) ::&
1467                   particle_groups
1468
1469    SAVE
1470
1471 END MODULE particle_attributes
1472
1473
1474
1475
1476
1477 MODULE pegrid
1478
1479!------------------------------------------------------------------------------!
1480! Description:
1481! ------------
1482! Definition of variables which define processor topology and the exchange of
1483! ghost point layers. This modules must be placed in all routines which contain
1484! MPI-calls.
1485!------------------------------------------------------------------------------!
1486
1487#if defined( __parallel ) && ! defined ( __check )
1488#if defined( __lc )
1489    USE MPI
1490#else
1491    INCLUDE "mpif.h"
1492#endif
1493#endif
1494    CHARACTER(LEN=2) ::  send_receive = 'al'
1495    CHARACTER(LEN=5) ::  myid_char = ''
1496    INTEGER          ::  acc_rank, comm1dx, comm1dy, comm2d, comm_inter,       &
1497                         comm_palm, id_inflow = 0, id_recycling = 0, ierr,     &
1498                         myid = 0, myidx = 0, myidy = 0, ndim = 2, ngp_a,      &
1499                         ngp_o, ngp_xy, ngp_y, npex = -1, npey = -1,           &
1500                         numprocs = 1, numprocs_previous_run = -1,             &
1501                         num_acc_per_node = 0, pleft, pnorth, pright, psouth,  &
1502                         req_count = 0, sendrecvcount_xy, sendrecvcount_yz,    &
1503                         sendrecvcount_zx, sendrecvcount_zyd,                  &
1504                         sendrecvcount_yxd, target_id, tasks_per_node = -9999, &
1505                         threads_per_task = 1, type_x, type_x_int, type_xy,    &
1506                         type_y, type_y_int
1507
1508    INTEGER          ::  pdims(2) = 1, req(100)
1509
1510    INTEGER, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  hor_index_bounds, &
1511                                             hor_index_bounds_previous_run
1512
1513    LOGICAL ::  background_communication =.FALSE., collective_wait = .FALSE., &
1514                sendrecv_in_background = .FALSE.
1515
1516#if defined( __parallel )
1517#if defined( __mpi2 )
1518    CHARACTER (LEN=MPI_MAX_PORT_NAME) ::  port_name
1519#endif
1520
1521    INTEGER ::  ibuf(12), pcoord(2)
1522
1523#if ! defined ( __check )
1524    INTEGER ::  status(MPI_STATUS_SIZE)
1525    INTEGER, DIMENSION(MPI_STATUS_SIZE,100) ::  wait_stat
1526#endif
1527
1528
1529    INTEGER, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  ngp_yz, type_xz, type_yz
1530
1531    LOGICAL ::  left_border_pe  = .FALSE., north_border_pe = .FALSE., &
1532                reorder = .TRUE., right_border_pe = .FALSE.,          &
1533                south_border_pe = .FALSE.
1534
1535    LOGICAL, DIMENSION(2) ::  cyclic = (/ .TRUE. , .TRUE. /), &
1536                              remain_dims
1537#endif
1538
1539    SAVE
1540
1541 END MODULE pegrid
1542
1543
1544
1545
1546 MODULE profil_parameter
1547
1548!------------------------------------------------------------------------------!
1549! Description:
1550! ------------
1551! Definition of variables which control PROFIL-output
1552!------------------------------------------------------------------------------!
1553
1554    INTEGER, PARAMETER ::  crmax = 100
1555
1556    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(20) ::  cross_ts_profiles = &
1557                           (/ ' E E*               ', ' dt                 ', &
1558                              ' u* w*              ', ' th*                ', &
1559                              ' umax vmax wmax     ', ' div_old div_new    ', &
1560                              ' z_i_wpt z_i_pt     ', ' w"pt"0 w"pt" wpt   ', &
1561                              ' pt(0) pt(zp)       ', ' splux spluy spluz  ', &
1562                              ' L                  ',                         &
1563                            ( '                    ', i9 = 1, 9 ) /)
1564
1565    CHARACTER (LEN=100), DIMENSION(crmax) ::  cross_profiles = &
1566                           (/ ' u v                           ', &
1567                              ' pt                            ', &
1568                              ' w"pt" w*pt* w*pt*BC wpt wptBC ', &
1569                              ' w"u" w*u* wu w"v" w*v* wv     ', &
1570                              ' km kh                         ', &
1571                              ' l                             ', &
1572                         ( '                               ', i9 = 1, 94 ) /)
1573
1574    INTEGER ::  profile_columns = 2, profile_rows = 3, profile_number = 0
1575
1576    INTEGER ::  cross_ts_numbers(crmax,crmax) = 0, &
1577                cross_ts_number_count(crmax) = 0, &
1578                dopr_index(300) = 0, dopr_initial_index(300) = 0, &
1579                dots_crossindex(100) = 0, dots_index(100) = 0
1580               
1581
1582    REAL ::  cross_ts_uymax(20) = &
1583                             (/ 999.999, 999.999, 999.999, 999.999, 999.999,   &
1584                                999.999, 999.999, 999.999, 999.999, 999.999,   &
1585                                999.999, 999.999, 999.999, 999.999, 999.999,   &
1586                                999.999, 999.999, 999.999, 999.999, 999.999 /),&
1587             cross_ts_uymax_computed(20) = 999.999, &
1588             cross_ts_uymin(20) = &
1589                             (/ 999.999, 999.999, 999.999,  -5.000, 999.999,   &
1590                                999.999,   0.000, 999.999, 999.999, 999.999,   &
1591                                999.999, 999.999, 999.999, 999.999, 999.999,   &
1592                                999.999, 999.999, 999.999, 999.999, 999.999 /),&
1593             cross_ts_uymin_computed(20) = 999.999
1594
1595    SAVE
1596
1597 END MODULE profil_parameter
1598
1599
1600
1601
1602 MODULE spectrum
1603
1604!------------------------------------------------------------------------------!
1605! Description:
1606! ------------
1607! Definition of quantities used for computing spectra
1608!------------------------------------------------------------------------------!
1609
1610    CHARACTER (LEN=6),  DIMENSION(1:5) ::  header_char = (/ 'PS(u) ', 'PS(v) ',&
1611                                           'PS(w) ', 'PS(pt)', 'PS(q) ' /)
1612    CHARACTER (LEN=2),  DIMENSION(10)  ::  spectra_direction = 'x'
1613    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(10)  ::  data_output_sp  = ' '
1614    CHARACTER (LEN=25), DIMENSION(1:5) ::  utext_char =                    &
1615                                           (/ '-power spectrum of u     ', &
1616                                              '-power spectrum of v     ', &
1617                                              '-power spectrum of w     ', &
1618                                              '-power spectrum of ^1185 ', &
1619                                              '-power spectrum of q     ' /)
1620    CHARACTER (LEN=39), DIMENSION(1:5) ::  ytext_char =                        &
1621                                 (/ 'k ^2236 ^2566^2569<u(k) in m>2s>->2    ', &
1622                                    'k ^2236 ^2566^2569<v(k) in m>2s>->2    ', &
1623                                    'k ^2236 ^2566^2569<w(k) in m>2s>->2    ', &
1624                                    'k ^2236 ^2566^2569<^1185(k) in m>2s>->2', &
1625                                    'k ^2236 ^2566^2569<q(k) in m>2s>->2    ' /)
1626
1627    INTEGER ::  klist_x = 0, klist_y = 0, n_sp_x = 0, n_sp_y = 0
1628
1629    INTEGER ::  comp_spectra_level(100) = 999999,                   &
1630                lstyles(100) = (/ 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                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1637                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1638                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1639                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8 /), &
1640                plot_spectra_level(100) = 999999
1641
1642    REAL    ::  time_to_start_sp = 0.0
1643
1644    SAVE
1645
1646 END MODULE spectrum
1647
1648
1649
1650
1651 MODULE statistics
1652
1653!------------------------------------------------------------------------------!
1654! Description:
1655! ------------
1656! Definition of statistical quantities, e.g. global sums
1657!------------------------------------------------------------------------------!
1658
1659    CHARACTER (LEN=40) ::  region(0:9)
1660    INTEGER ::  pr_palm = 80, statistic_regions = 0
1661    INTEGER ::  u_max_ijk(3), v_max_ijk(3), w_max_ijk(3)
1662    LOGICAL ::  flow_statistics_called = .FALSE.
1663    REAL ::     u_max, v_max, w_max
1664    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE       ::  sums_divnew_l, sums_divold_l,   &
1665                                              weight_substep, weight_pres
1666    REAL, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE     ::  sums, sums_wsts_bc_l, ts_value, &
1667                                              sums_wsus_ws_l, sums_wsvs_ws_l, &
1668                                              sums_us2_ws_l, sums_vs2_ws_l,   &
1669                                              sums_ws2_ws_l,                  &
1670                                              sums_wsnrs_ws_l,                &
1671                                              sums_wspts_ws_l,                &
1672                                              sums_wssas_ws_l,                &
1673                                              sums_wsqs_ws_l,                 &
1674                                              sums_wsqrs_ws_l
1675                                             
1676    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE   ::  hom_sum, rmask, spectrum_x, &
1677                                              spectrum_y, sums_l, sums_l_l, &
1678                                              sums_up_fraction_l
1679    REAL, DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  hom
1680
1681    SAVE
1682
1683 END MODULE statistics
1684
1685
1686
1687
1688 MODULE transpose_indices
1689
1690!------------------------------------------------------------------------------!
1691! Description:
1692! ------------
1693! Definition of indices for transposed arrays
1694!------------------------------------------------------------------------------!
1695
1696    INTEGER ::  nxl_y, nxl_yd, nxl_z, nxr_y, nxr_yd, nxr_z, nyn_x, nyn_z,      &
1697                nys_x, nys_z, nzb_x, nzb_y, nzb_yd, nzt_x, nzt_y, nzt_yd
1698               
1699
1700    SAVE
1701
1702 END MODULE transpose_indices
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.