source: palm/trunk/SOURCE/modules.f90 @ 1242

Last change on this file since 1242 was 1242, checked in by heinze, 8 years ago

Last commmit documented

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 75.4 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!
23!
24! Former revisions:
25! -----------------
26! $Id: modules.f90 1242 2013-10-30 11:50:11Z heinze $
27!
28! 1241 2013-10-30 11:36:58Z heinze
29! Usage of nudging enabled
30! +nudging, ntnudge, ptnudge, qnudge, tnudge, unudge, vnudge, wnudge
31! increase pr_palm from 80 to 90 to allow for more standard profiles
32!
33! Enable prescribed time depenend surface fluxes and geostrophic wind read in
34! from external file LSF_DATA
35! +large_scale_forcing, lsf_surf, lsf_vert, nlsf, time_surf, shf_surf, qsws_surf,
36!  pt_surf, q_surf, p_surf, time_vert, ug_vert, vg_vert, wsubs_vert
37!
38! 1221 2013-09-10 08:59:13Z raasch
39! wall_flags_0 changed to 32bit int, +wall_flags_00,
40! +rflags_s_inner, rflags_invers
41!
42! 1216 2013-08-26 09:31:42Z raasch
43! +transpose_compute_overlap,
44! several variables are now defined in the serial (non-parallel) case also
45!
46! 1212 2013-08-15 08:46:27Z raasch
47! +tri
48!
49! 1179 2013-06-14 05:57:58Z raasch
50! +reference_state, ref_state, use_initial_profile_as_reference, vpt_reference,
51! use_reference renamed use_single_reference_value
52!
53! 1159 2013-05-21 11:58:22Z fricke
54! -bc_lr_dirneu, bc_lr_neudir, bc_ns_dirneu, bc_ns_neudir
55! +use_cmax
56!
57! 1128 2013-04-12 06:19:32Z raasch
58! +background_communication, i_left, i_right, j_north, j_south, req, req_count,
59! send_receive, sendrecv_in_background, wait_stat
60!
61! 1115 2013-03-26 18:16:16Z hoffmann
62! unused variables removed
63!
64! 1113 2013-03-10 02:48:14Z raasch
65! +on_device
66!
67! 1111 2013-03-08 23:54:10Z raasch
68! +tric, nr_timesteps_this_run
69!
70! 1106 2013-03-04 05:31:38Z raasch
71! array_kind renamed precision_kind, pdims defined in serial code
72! bugfix: default value assigned to coupling_start_time
73!
74! 1095 2013-02-03 02:21:01Z raasch
75! FORTRAN error in r1092 removed
76!
77! 1092 2013-02-02 11:24:22Z raasch
78! character length in some derived type changed for better alignment
79!
80! 1065 2012-11-22 17:42:36Z hoffmann
81! + c_sedimentation, limiter_sedimentation, turbulence, a_1, a_2, a_3, b_1, b_2,
82! + b_3, c_1, c_2, c_3, beta_cc
83!
84! bottom boundary condition of qr, nr changed from Dirichlet to Neumann
85!
86! 1053 2012-11-13 17:11:03Z hoffmann
87! necessary expansions according to the two new prognostic equations (nr, qr)
88! of the two-moment cloud physics scheme:
89! +*_init, flux_l_*, diss_l_*, flux_s_*, diss_s_*, *sws, *swst, tend_*, *, *_p
90! +t*_m, *_1, *_2, *_3, *_av, bc_*_b, bc_*_t, ibc_*_b, ibc_*_t, bc_*_t_val,
91! +*_vertical_gradient, *_surface_initial_change, *_vertical_gradient_level,
92! +*_vertical_gradient_level_ind, *_surface, constant_waterflux_*, 
93! +cloud_scheme, icloud_scheme, surface_waterflux_*, sums_ws*s_ws_l, wall_*flux
94!
95! constants for the two-moment scheme:
96! +a_vent, a_term, b_vent, b_term, c_evap, c_term, cof, eps_sb, k_cc, k_cr, k_rr,
97! +k_br, kappa_rr, kin_vis_air, mu_constant_value, nc, pirho_l, dpirho_l, rho_1,
98! +schmidt, schmidt_p_1d3, stp, x0, xmin, xmax, dt_precipitation, w_precipitation
99!
100! steering parameters for the two_moment scheme:
101! +mu_constant, ventilation_effect
102!
103! 1036 2012-10-22 13:43:42Z raasch
104! code put under GPL (PALM 3.9)
105!
106! 1031 2012-10-19 14:35:30Z raasch
107! +output_format_netcdf
108!
109! 1015 2012-09-27 09:23:24Z raasch
110! +acc_rank, num_acc_per_node,
111! -adjust_mixing_length
112!
113! 1010 2012-09-20 07:59:54Z raasch
114! pointer free version can be generated with cpp switch __nopointer
115!
116! 1003 2012-09-14 14:35:53Z raasch
117! -grid_matching, nxa, nya, etc., nnx_pe, nny_pe, spl_*
118!
119! 1001 2012-09-13 14:08:46Z raasch
120! -asselin_filter_factor, cut_spline_overshoot, dt_changed, last_dt_change,
121! last_dt_change_1d, long_filter_factor, overshoot_limit_*, ups_limit_*
122! several pointer/target arrays converted to normal ones
123!
124! 996 2012-09-07 10:41:47Z raasch
125! -use_prior_plot1d_parameters
126!
127! 978 2012-08-09 08:28:32Z fricke
128! +c_u_m, c_u_m_l, c_v_m, c_v_m_l, c_w_m, c_w_m_l,
129! +bc_lr_dirneu, bc_lr_neudir, bc_ns_dirneu, bc_ns_neudir
130! -km_damp_x, km_damp_y, km_damp_max, outflow_damping_width
131! +z0h, z0h_av, z0h_factor, z0h1d
132! +ptdf_x, ptdf_y, pt_damping_width, pt_damping_factor
133!
134! 964 2012-07-26 09:14:24Z raasch
135! -cross_linecolors, cross_linestyles, cross_normalized_x, cross_normx_factor,
136! cross_normalized_y, cross_normy_factor, cross_pnc_local,
137! cross_profile_numbers, cross_profile_number_counter, cross_uxmax,
138! cross_uxmax_computed, cross_uxmax_normalized,
139! cross_uxmax_normalized_computed, cross_uxmin, cross_uxmin_computed,
140! cross_uxmin_normalized, cross_uxmin_normalized_computed, cross_uymax,
141! cross_uymin, cross_xtext, dopr_crossindex, dopr_label, linecolors, linestyles,
142! nz_do1d, profil_output, z_max_do1d, z_max_do1d_normalized
143!
144! 951 2012-07-19 14:22:52Z hoffmann
145! changing profile_columns and profile_rows
146!
147! 940 2012-07-09 14:31:00Z raasch
148! +neutral
149!
150! 927 2012-06-06 19:15:04Z raasch
151! +masking_method
152!
153! 880 2012-04-13 06:28:59Z raasch
154! gathered_size, subdomain_size moved to control_parameters
155!
156! 866 2012-03-28 06:44:41Z raasch
157! interface for global_min_max changed
158!
159! 861 2012-03-26 14:18:34Z suehring
160! +wall_flags_0
161! -boundary_flags
162! +nzb_max
163! +adv_sca_1, +adv_mom_1
164!
165! 849 2012-03-15 10:35:09Z raasch
166! +deleted_particles, deleted_tails, tr.._count_sum, tr.._count_recv_sum in
167! particle_attributes,
168! +de_dx, de_dy, de_dz in arrays_3d,
169! first_call_advec_particles renamed first_call_lpm
170!
171! 828 2012-02-21 12:00:36Z raasch
172! +dissipation_classes, radius_classes, use_kernel_tables,
173! particle feature color renamed class
174!
175! 825 2012-02-19 03:03:44Z raasch
176! +bfactor, curvature_solution_effects, eps_ros, molecular_weight_of_water,
177! vanthoff, -b_cond in cloud_parameters,
178! dopts_num increased to 29, particle attributes speed_x|y|z_sgs renamed
179! rvar1|2|3
180! wang_collision_kernel and turbulence_effects_on_collision replaced by
181! collision_kernel, hall_kernel, palm_kernel, wang_kernel
182!
183! 809 2012-01-30 13:32:58Z marongas
184! Bugfix: replaced .AND. and .NOT. with && and ! in the preprocessor directives
185!
186! 807 2012-01-25 11:53:51Z maronga
187! New cpp directive "__check" implemented which is used by check_namelist_files.
188! New parameter check_restart has been defined which is needed by
189! check_namelist_files only.
190!
191! 805 2012-01-17 15:53:28Z franke
192! Bugfix collective_wait must be out of parallel branch for runs in serial mode
193!
194! 801 2012-01-10 17:30:36Z suehring
195! Dimesion of sums_wsus_ws_l, ! sums_wsvs_ws_l, sums_us2_ws_l, sums_vs2_ws_l,
196! sums_ws2_ws_l, sums_wspts_ws_l, sums_wsqs_ws_l, sums_wssas_ws_l increased.
197! for thread-safe summation in advec_ws.
198!
199! 792 2011-12-01 01:23:23Z raasch
200! particle arrays (particles, parrticles_temp) implemented as pointers,
201! +particles_1, particles_2, sort_count
202!
203! 790 2011-11-29 03:11:20Z raasch
204! +turbulence_effects_on_collision, wang_collision_kernel
205!
206! 785 2011-11-28 09:47:19Z raasch
207! +scalar_rayleigh_damping, rdf_sc
208!
209! 778 2011-11-07 14:18:25Z fricke
210! +gathered_size, subdomain_size
211!
212! 771 2011-10-27 10:56:21Z heinze
213! +lpt_av
214!
215! 767 2011-10-14 06:39:12Z raasch
216! +u_profile, v_profile, uv_heights, use_prescribed_profile_data
217!
218! 759 2011-09-15 13:58:31Z raasch
219! +io_blocks, io_group, maximum_parallel_io_streams,
220! synchronous_exchange moved to control_parameters
221!
222! 743 2011-08-18 16:10:16Z suehring
223! Dimension of sums_wsus_ws_l, sums_wsvs_ws_l, sums_us2_ws_l, sums_vs2_ws_l,
224! sums_ws2_ws_l, sums_wspts_ws_l, sums_wssas_ws_l,sums_wsqs_ws_l needed for
225! statistical evaluation of turbulent fluxes in WS-scheme decreased.
226! 736 2011-08-17 14:13:26Z suehring
227! Dimension of fluxes needed for WS-scheme increased.
228!
229! 722 2011-04-11 06:21:09Z raasch
230! Bugfix: default value for south_border_pe changed to .F.
231!
232! 707 2011-03-29 11:39:40Z raasch
233! +bc_lr_dirrad, bc_lr_raddir, bc_ns_dirrad, bc_ns_raddir, left_border_pe,
234! north_border_pe, right_border_pe, south_border_pe
235! p_sub renamed p_loc
236!
237! 683 2011-02-09 14:25:15Z raasch
238! +synchronous_exchange
239!
240! 673 2011-01-18 16:19:48Z suehring
241! +weight_pres to weight the respective contribution of the Runge-Kutta
242! substeps. +p_sub to buffer the intermediate contributions for Multigrid and
243! SOR.
244!
245! 667 2010-12-23 12:06:00Z suehring/gryschka
246! Removed u_nzb_p1_for_vfc and v_nzb_p1_for_vfc
247! For coupling with different resolution in ocean and atmophere:
248! +nx_a, +nx_o, ny_a, +ny_o, ngp_a, ngp_o, +total_2d_o, +total_2d_a,
249! +coupling_topology
250! Buffer arrays for the left sided advective fluxes added in arrays_3d.
251! +flux_s_u, +flux_s_v, +flux_s_w, +diss_s_u, +diss_s_v, +diss_s_w,
252! +flux_s_pt, +diss_s_pt, +flux_s_e, +diss_s_e, +flux_s_q, +diss_s_q,
253! +flux_s_sa, +diss_s_sa
254! 3d arrays for dissipation control added. (only necessary for vector arch.)
255! +var_x, +var_y, +var_z, +gamma_x, +gamma_y, +gamma_z
256! Default of momentum_advec and scalar_advec changed to 'ws-scheme' .
257! +exchange_mg added in control_parameters to steer the data exchange.
258! Parameters +nbgp, +nxlg, +nxrg, +nysg, +nyng added in indices.
259! flag array +boundary_flags added in indices to steer the degradation of order
260! of the advective fluxes when non-cyclic boundaries are used.
261! MPI-datatypes +type_y, +type_y_int and +type_yz for data_exchange added in
262! pegrid.
263! +sums_wsus_ws_l, +sums_wsvs_ws_l, +sums_us2_ws_l, +sums_vs2_ws_l,
264! +sums_ws2_ws_l, +sums_wspts_ws_l, +sums_wssas_ws_l, +sums_wsqs_ws_l
265! and +weight_substep added in statistics to steer the statistical evaluation
266! of turbulent fluxes in the advection routines.
267! LOGICALS +ws_scheme_sca and +ws_scheme_mom added to get a better performance
268! in prognostic_equations.
269! LOGICAL +dissipation_control control added to steer numerical dissipation
270! in ws-scheme.
271! Changed length of string run_description_header
272!
273! 622 2010-12-10 08:08:13Z raasch
274! +collective_wait in pegrid
275!
276! 600 2010-11-24 16:10:51Z raasch
277! default values of surface_scalarflux and surface_waterflux changed
278! to 9999999.9
279!
280! 580 2010-10-05 13:59:11Z heinze
281! Renaming of ws_vertical_gradient to subs_vertical_gradient,
282! ws_vertical_gradient_level to subs_vertical_gradient_level and
283! ws_vertical_gradient_level_ind to subs_vertical_gradient_level_i
284!
285! 564 2010-09-30 13:18:59Z helmke
286! nc_precision and netcdf_precision dimension changed to 11, all default
287! values of mask_xyz_loop changed to -1.0, dimension of openfile changed to
288! 200+2*max_masks, max_masks changed to 50
289!
290! 553 2010-09-01 14:09:06Z weinreis
291! parameters for masked output are replaced by arrays
292!
293! 531 2010-04-21 06:47:21Z heinze
294! character length of dopr_unit enlarged
295!
296! 519 2010-03-19 05:30:02Z raasch
297! -replace_char, replace_by
298!
299! 493 2010-03-01 08:30:24Z raasch
300! +netcdf_data_format, -netcdf_64bit, -netcdf_64bit_3d, -netcdf_format_mask*,
301! -nc_format_mask, -format_parallel_io
302!
303! 485 2010-02-05 10:57:51Z raasch
304! ngp_3d, ngp_3d_inner changed to 64 bit
305!
306! 449 2010-02-02 11:23:59Z raasch
307! -var_ts: replaced by dots_max,
308! initial data assignments to some dvrp arrays changed due to error messages
309! from gfortran compiler
310! +large_scale_subsidence, ws_vertical_gradient, ws_vertical_gradient_level,
311! ws_vertical_gradient_level_ind, w_subs
312!
313! 388 2009-09-23 09:40:33Z raasch
314! +prho, prho_1
315! +bc_lr_cyc, bc_ns_cyc
316! +output_for_t0
317! translation error of actual -> current revisions fixed
318! +q* in dots_label, dots_unit. increased dots_num respectively
319! typographical error in dots_unit fixed
320! +clip_dvrp_*, cluster_size, color_interval, dvrpsize_interval, dvrp_overlap,
321! dvrp_total_overlap, groundplate_color, local_dvrserver_running, n*_dvrp,
322! interval_*_dvrp_prt, isosurface_color, particle_color, particle_dvrpsize,
323! topography color in dvrp_variables,
324! vertical_particle_advection is a 1d-array,
325! +canyon_height, canyon_width_x, canyon_width_y, canyon_wall_left,
326! canyon_wall_south, conserve_volume_flow_mode, coupling_start_time,
327! dp_external, dp_level_b, dp_level_ind_b, dp_smooth, dp_smooth_factor, dpdxy,
328! run_coupled, time_since_reference_point, u_bulk, v_bulk in control_parameters,
329! default value of grid_matching changed to strict
330! +shf_av, qsws_av
331!
332! 217 2008-12-09 18:00:48Z letzel
333! +topography_grid_convention
334! some dvrp-variables changed to single precision, variables for dvrp-mode
335! pathlines added, +target_id, abort_mode, message_string
336!
337! 197 2008-09-16 15:29:03Z raasch
338! allow 100 spectra levels instead of 10 for consistency with
339! define_netcdf_header, +canopy_heat_flux, cthf, lai,
340! +leaf_surface_concentration, scalar_exchange_coefficient, sec, sls
341! +hor_index_bounds, hor_index_bounds_previous_run, id_inflow, id_recycling,
342! inflow_damping_*, mean_inflow_profiles, numprocs_previous_run, nx_on_file,
343! ny_on_file, offset_ocean_*, recycling_plane, recycling_width, turbulent_inflow
344! -myid_char_14
345!
346! 138 2007-11-28 10:03:58Z letzel
347! +drag_coefficient, pch_index, lad_surface, lad_vertical_gradient,
348! lad_vertical_gradient_level, plant_canopy, lad, lad_s, lad_u, lad_v,
349! lad_w, cdc, lad_vertical_gradient_level_ind, canopy_mode
350! +dt_sort_particles, ngp_2dh_s_inner, time_sort_particles, flags,
351! wall_flags_1..10, wall_humidityflux(0:4), wall_qflux(0:4),
352! wall_salinityflux(0:4), wall_scalarflux(0:4)
353!
354! 108 2007-08-24 15:10:38Z letzel
355! +comm_inter, constant_top_momentumflux, coupling_char, coupling_mode,
356! coupling_mode_remote, c_u, c_v, c_w, dt_coupling, e_init, humidity_remote,
357! ngp_xy, nxlu, nysv, port_name, qswst_remote, terminate_coupled,
358! terminate_coupled_remote, time_coupling, top_momentumflux_u|v, type_xy,
359! uswst*, vswst*
360!
361! 97 2007-06-21 08:23:15Z raasch
362! +atmos_ocean_sign, ocean, r, + salinity variables
363! defaults of .._vertical_gradient_levels changed from -1.0 to -9999999.9
364! hydro_press renamed hyp, use_pt_reference renamed use_reference
365!
366! 89 2007-05-25 12:08:31Z raasch
367! +data_output_pr_user, max_pr_user, size of data_output_pr, dopr_index,
368! dopr_initial_index and dopr_unit enlarged,
369! var_hom and var_sum renamed pr_palm
370!
371! 82 2007-04-16 15:40:52Z raasch
372! +return_addres, return_username
373! Cpp-directive lcmuk renamed lc
374!
375! 75 2007-03-22 09:54:05Z raasch
376! +arrays precipitation_amount, precipitation_rate, precipitation_rate_av,
377! rif_wall, z0_av, +arrays u_m_l, u_m_r, etc. for radiation boundary conditions,
378! +loop_optimization, netcdf_64bit_3d, zu_s_inner, zw_w_inner, id_var_zusi_*,
379! id_var_zwwi_*, ts_value, u_nzb_p1_for_vfc, v_nzb_p1_for_vfc, pt_reference,
380! use_pt_reference, precipitation_amount_interval, revision
381! +age_m in particle_type, moisture renamed humidity,
382! -data_output_ts, dots_n, uvmean_outflow, uxrp, vynp,
383! arrays dots_label and dots_unit now dimensioned with dots_max,
384! setting of palm version moved to main program
385!
386! 37 2007-03-01 08:33:54Z raasch
387! +constant_top_heatflux, top_heatflux, use_top_fluxes, +arrays for top fluxes,
388! +nzt_diff, default of bc_pt_t renamed "initial_gradient"
389! Bugfix: p is not a pointer
390!
391! RCS Log replace by Id keyword, revision history cleaned up
392!
393! Revision 1.95  2007/02/11 13:18:30  raasch
394! version 3.1b (last under RCS control)
395!
396! Revision 1.1  1997/07/24 11:21:26  raasch
397! Initial revision
398!
399!
400! Description:
401! ------------
402! Definition of variables for special advection schemes
403!------------------------------------------------------------------------------!
404
405    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE   ::  aex, bex, dex, eex
406
407    SAVE
408
409 END MODULE advection
410
411
412
413
414 MODULE precision_kind
415
416!------------------------------------------------------------------------------!
417! Description:
418! ------------
419! Definition of type parameters (used for the definition of single or double
420! precision variables)
421!------------------------------------------------------------------------------!
422
423    INTEGER, PARAMETER ::  dpk = SELECTED_REAL_KIND( 12 ), &
424                           spk = SELECTED_REAL_KIND( 6 )
425
426    SAVE
427
428 END MODULE precision_kind
429
430
431
432
433 MODULE arrays_3d
434
435!------------------------------------------------------------------------------!
436! Description:
437! ------------
438! Definition of all arrays defined on the computational grid
439!------------------------------------------------------------------------------!
440
441    USE precision_kind
442
443    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::                                         &
444          c_u_m, c_u_m_l, c_v_m, c_v_m_l, c_w_m, c_w_m_l, ddzu, ddzu_pres,     &
445          dd2zu, dzu, ddzw, dzw, hyp, inflow_damping_factor, lad, l_grid,      &
446          nc_1d, nr_1d, ptdf_x, ptdf_y, p_surf, pt_surf, pt_1d, pt_init,       &
447          qsws_surf, q_1d, q_init, q_surf, qc_1d, qr_1d, rdf, rdf_sc,          & 
448          ref_state, sa_init, shf_surf, timenudge, time_surf, time_vert, ug,   &
449          u_init, u_nzb_p1_for_vfc, vg, v_init, v_nzb_p1_for_vfc, w_subs, zu, zw
450
451    REAL, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::                                       &
452          c_u, c_v, c_w, diss_s_e, diss_s_nr, diss_s_pt, diss_s_q,             &
453          diss_s_qr, diss_s_sa, diss_s_u, diss_s_v, diss_s_w, dzu_mg, dzw_mg,  &
454          flux_s_e, flux_s_nr, flux_s_pt, flux_s_q, flux_s_qr, flux_s_sa,      &
455          flux_s_u, flux_s_v, flux_s_w, f1_mg, f2_mg, f3_mg,                   &
456          mean_inflow_profiles, nrs, nrsws, nrswst, ptnudge, pt_slope_ref,     &
457          qnudge, qs, qsws, qswst, qswst_remote, qrs, qrsws, qrswst, rif,      &
458          saswsb, saswst, shf, tnudge, total_2d_a, total_2d_o, ts, tswst,      &
459          ug_vert, unudge, us, usws, uswst, vnudge, vg_vert, vsws, vswst,      &
460          wnudge, wsubs_vert, z0, z0h
461
462    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::                                     &
463          canopy_heat_flux, cdc, d, de_dx, de_dy, de_dz, diss, diss_l_e,       &
464          diss_l_nr, diss_l_pt, diss_l_q, diss_l_qr, diss_l_sa, diss_l_u,      &
465          diss_l_v, diss_l_w, flux_l_e, flux_l_nr, flux_l_pt, flux_l_q,        &
466          flux_l_qr, flux_l_sa, flux_l_u, flux_l_v, flux_l_w, kh, km, lad_s,   &
467          lad_u, lad_v, lad_w, lai, l_wall, p_loc, sec, sls, tend, tend_pt,    &
468          tend_nr, tend_q, tend_qr, tric, u_m_l, u_m_n, u_m_r, u_m_s, v_m_l,   &
469          v_m_n, v_m_r, v_m_s, w_m_l, w_m_n, w_m_r, w_m_s
470
471#if defined( __nopointer )
472    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE, TARGET ::                             &
473          e, e_p, nr, nr_p, p, prho, pt, pt_p, q, q_p, qc, ql, ql_c, ql_v,     &
474          ql_vp, qr, qr_p, rho, sa, sa_p, te_m, tnr_m, tpt_m, tq_m, tqr_m,     &
475          tsa_m, tu_m, tv_m, tw_m, u, u_p, v, v_p, vpt, w, w_p
476#else
477    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE, TARGET ::                             &
478          e_1, e_2, e_3, p, prho_1, nr_1, nr_2, nr_3, pt_1, pt_2, pt_3, q_1,   &
479          q_2, q_3, qc_1, ql_v, ql_vp, ql_1, ql_2, qr_1, qr_2, qr_3, rho_1,    &
480          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
481
482    REAL, DIMENSION(:,:,:), POINTER ::                                         &
483          e, e_p, nr, nr_p, prho, pt, pt_p, q, q_p, qc, ql, ql_c, qr, qr_p,    &
484          rho, sa, sa_p, te_m, tnr_m, tpt_m, tq_m, tqr_m, tsa_m, tu_m, tv_m,   &
485          tw_m, u, u_p, v, v_p, vpt, w, w_p
486#endif
487
488    REAL, DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  rif_wall, tri
489
490    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE :: var_x, var_y, var_z, gamma_x,       &
491                                           gamma_y, gamma_z
492
493
494    SAVE
495
496 END MODULE arrays_3d
497
498
499
500
501 MODULE averaging
502
503!------------------------------------------------------------------------------!
504! Description:
505! ------------
506! Definition of variables needed for time-averaging of 2d/3d data
507!------------------------------------------------------------------------------!
508
509    REAL, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  lwp_av, precipitation_rate_av,       &
510                                          qsws_av, shf_av,ts_av, us_av, z0_av, &
511                                          z0h_av
512
513    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE, TARGET :: &
514          e_av, lpt_av, nr_av, p_av, pc_av, pr_av, prr_av, pt_av, q_av, qc_av, &
515          ql_av, ql_c_av, ql_v_av, ql_vp_av, qr_av, qv_av, rho_av, s_av, sa_av,&
516          u_av, v_av, vpt_av, w_av
517 
518 END MODULE averaging
519
520
521
522 MODULE cloud_parameters
523
524!------------------------------------------------------------------------------!
525! Description:
526! ------------
527! Definition of variables and constants for cloud physics
528!------------------------------------------------------------------------------!
529
530    LOGICAL ::  curvature_solution_effects = .FALSE., &
531                limiter_sedimentation = .TRUE., &
532                ventilation_effect = .FALSE.
533               
534
535    REAL ::  a_1 = 8.69E-4,     & ! coef. in turb. parametrization (cm-2 s3)
536             a_2 = -7.38E-5,    & ! coef. in turb. parametrization (cm-2 s3)
537             a_3 = -1.40E-2,    & ! coef. in turb. parametrization
538             a_term = 9.65,     & ! coef. for terminal velocity (m s-1)
539             a_vent = 0.78,     & ! coef. for ventilation effect
540             b_1 = 11.45E-6,    & ! coef. in turb. parametrization (m)
541             b_2 = 9.68E-6,     & ! coef. in turb. parametrization (m)
542             b_3 = 0.62,        & ! coef. in turb. parametrization
543             b_term = 9.8,      & ! coef. for terminal velocity (m s-1)
544             b_vent = 0.308,    & ! coef. for ventilation effect
545             beta_cc = 3.09E-4, & ! coef. in turb. parametrization (cm-2 s3)
546             bfactor,           &
547             c_1 = 4.82E-6,     & ! coef. in turb. parametrization (m)
548             c_2 = 4.8E-6,      & ! coef. in turb. parametrization (m)
549             c_3 = 0.76,        & ! coef. in turb. parametrization
550             c_const = 0.93,    & ! const. in Taylor-microscale Reynolds number
551             c_evap = 0.7,      & ! constant in evaporation
552             c_sedimentation = 2.0, & ! Courant number of sedimentation process
553             c_term = 600.0,    & ! coef. for terminal velocity (m-1)
554             cof(6) = (/ 76.18009172947146,      & ! coefficients in the
555                         -86.50532032941677,     & ! numerical
556                         24.01409824083091,      & ! calculation of the
557                         -1.231739572450155,     & ! gamma function
558                         0.1208650973866179E-2,  &
559                         -0.5395239384953E-5 /), &
560             cp = 1005.0,       & ! heat capacity of dry air (J kg-1 K-1)
561             diff_coeff_l = 0.23E-4, & ! diffusivity of water vapor (m2 s-1)
562             effective_coll_efficiency, &
563             eps_ros = 1.0E-4,  & ! accuracy of Rosenbrock method
564             eps_sb = 1.0E-20,  & ! threshold in two-moments scheme
565             k_cc = 9.44E09,    & ! const. cloud-cloud kernel (m3 kg-2 s-1)
566             k_cr0 = 4.33,      & ! const. cloud-rain kernel (m3 kg-1 s-1)
567             k_rr = 7.12,       & ! const. rain-rain kernel (m3 kg-1 s-1)
568             k_br = 1000.,      & ! const. in breakup parametrization (m-1)
569             k_st = 1.2E8,      & ! const. in drizzle parametrization (m-1 s-1)
570             kappa_rr = 60.7,   & ! const. in collision kernel (kg-1/3)
571             kin_vis_air = 1.4086E-5, & ! kin. viscosity of air (m2 s-1)
572             l_v = 2.5E+06,     & ! latent heat of vaporization (J kg-1)
573             l_d_cp, l_d_r, l_d_rv, & ! l_v / cp, l_v / r_d, l_v / r_v
574             mass_of_solute = 1.0E-17, & ! soluted NaCl (kg)
575             molecular_weight_of_solute = 0.05844, & ! mol. m. NaCl (kg mol-1)
576             molecular_weight_of_water = 0.01801528, & ! mol. m. H2O (kg mol-1)
577             nc_const = 70.0E6, & ! cloud droplet concentration
578             prec_time_const = 0.001, & !coef. in Kessler scheme
579             pirho_l, dpirho_l, & ! pi * rho_l / 6.0; 6.0 / ( pi * rho_l )
580             rho_l = 1.0E3,     & ! density of water (kg m-3)
581             ql_crit = 0.0005,  & ! coef. in Kessler scheme
582             r_d = 287.0,       & ! sp. gas const. dry air (J kg-1 K-1)
583             r_v = 461.51,      & ! sp. gas const. water vapor (J kg-1 K-1)
584             schmidt = 0.71,    & ! Schmidt number
585             schmidt_p_1d3,     & ! schmidt**( 1.0 / 3.0 )
586             sigma_gc = 1.3,    & ! log-normal geometric standard deviation
587             stp = 2.5066282746310005, & ! parameter in gamma function
588             thermal_conductivity_l = 2.43E-2, & ! therm. cond. air (J m-1 s-1 K-1)
589             vanthoff = 2.0,    & ! van't Hoff factor for NaCl
590             x0 = 2.6E-10,      & ! separating drop mass (kg)
591             xrmin = 2.6E-10,   & ! minimum rain drop size (kg)
592             xrmax = 5.0E-6,    & ! maximum rain drop site (kg)
593             dt_precipitation = 100.0, & ! timestep precipitation (s)
594             w_precipitation = 9.65      ! maximum terminal velocity (m s-1)
595
596    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE     ::  hyrho, pt_d_t, t_d_pt 
597
598    REAL, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  precipitation_amount, &
599                                            precipitation_rate
600!
601!-- 3D array of precipitation rate
602    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  prr
603
604    SAVE
605
606 END MODULE cloud_parameters
607
608
609
610
611 MODULE constants
612
613!------------------------------------------------------------------------------!
614! Description:
615! ------------
616! Definition of general constants
617!------------------------------------------------------------------------------!
618
619    REAL    ::  pi = 3.141592654
620    REAL    ::  adv_mom_1, adv_mom_3, adv_mom_5, adv_sca_1, adv_sca_3, adv_sca_5
621   
622
623    SAVE
624
625 END MODULE constants
626
627
628
629
630 MODULE control_parameters
631
632!------------------------------------------------------------------------------!
633! Description:
634! ------------
635! Definition of parameters for program control
636!------------------------------------------------------------------------------!
637
638    TYPE plot_precision
639       CHARACTER (LEN=8) ::  variable
640       INTEGER           ::  precision
641    END TYPE plot_precision
642
643    TYPE(plot_precision), DIMENSION(100) ::  plot_3d_precision =               &
644                        (/ plot_precision( 'u', 2 ), plot_precision( 'v', 2 ), &
645                           plot_precision( 'w', 2 ), plot_precision( 'p', 5 ), &
646                           plot_precision( 'pt', 2 ),                          &
647                           ( plot_precision( ' ', 1 ), i9 = 1,95 ) /)
648
649    TYPE file_status
650       LOGICAL ::  opened, opened_before
651    END TYPE file_status
652   
653    INTEGER, PARAMETER :: mask_xyz_dimension = 100, max_masks = 50
654
655    TYPE(file_status), DIMENSION(200+2*max_masks) ::                &
656                             openfile = file_status(.FALSE.,.FALSE.)
657
658    CHARACTER (LEN=1)    ::  cycle_mg = 'w', timestep_reason = ' '
659    CHARACTER (LEN=2)    ::  coupling_char = ''
660    CHARACTER (LEN=5)    ::  write_binary = 'false'
661    CHARACTER (LEN=8)    ::  run_date, run_time
662    CHARACTER (LEN=9)    ::  simulated_time_chr
663    CHARACTER (LEN=11)   ::  topography_grid_convention = ' '
664    CHARACTER (LEN=12)   ::  version = ' ', revision = ' '
665    CHARACTER (LEN=16)   ::  conserve_volume_flow_mode = 'default', &
666                             loop_optimization = 'default', &
667                             momentum_advec = 'ws-scheme', &
668                             psolver = 'poisfft', &
669                             scalar_advec = 'ws-scheme'
670    CHARACTER (LEN=20)   ::  bc_e_b = 'neumann', bc_lr = 'cyclic', &
671                             bc_ns = 'cyclic', bc_p_b = 'neumann', &
672                             bc_p_t = 'dirichlet', bc_pt_b = 'dirichlet', &
673                             bc_pt_t = 'initial_gradient', &
674                             bc_q_b = 'dirichlet', bc_q_t = 'neumann', &
675                             bc_s_b = 'dirichlet', bc_s_t = 'neumann', &
676                             bc_sa_t = 'neumann', &
677                             bc_uv_b = 'dirichlet', bc_uv_t = 'dirichlet', &
678                             canopy_mode = 'block', &
679                             cloud_scheme = 'seifert_beheng', &
680                             coupling_mode = 'uncoupled', &
681                             coupling_mode_remote = 'uncoupled', &
682                             dissipation_1d = 'as_in_3d_model', &
683                             fft_method = 'system-specific', &
684                             mixing_length_1d = 'as_in_3d_model', &
685                             random_generator = 'numerical-recipes', &
686                             reference_state = 'initial_profile', &
687                             return_addres, return_username, &
688                             timestep_scheme = 'runge-kutta-3'                             
689    CHARACTER (LEN=40)   ::  avs_data_file, output_format_netcdf, &
690                             topography = 'flat'
691    CHARACTER (LEN=64)   ::  host = ' '
692    CHARACTER (LEN=80)   ::  log_message, run_identifier
693    CHARACTER (LEN=100)  ::  initializing_actions = ' ' 
694    CHARACTER (LEN=110)  ::  run_description_header
695    CHARACTER (LEN=1000) ::  message_string = ' '
696
697    CHARACTER (LEN=7),  DIMENSION(100) ::  do3d_comp_prec = ' '
698    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(10)  ::  data_output_format = ' '
699    CHARACTER (LEN=11), DIMENSION(100) ::  data_output = ' ',    &
700                                           data_output_user = ' ', doav = ' '
701    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(max_masks,100) ::  &
702         data_output_masks = ' ', data_output_masks_user = ' '
703
704    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(300) ::  data_output_pr = ' '
705    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(200) ::  data_output_pr_user = ' '
706    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(11)  ::  netcdf_precision = ' '
707
708    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(max_masks,0:1,100) ::  domask = ' '
709    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(0:1,100) ::  do2d = ' ', do3d = ' '
710
711    INTEGER ::  abort_mode = 1, average_count_pr = 0, average_count_sp = 0, &
712                average_count_3d = 0, current_timestep_number = 0, &
713                coupling_topology = 0, &
714                dist_range = 0, disturbance_level_ind_b, &
715                disturbance_level_ind_t, doav_n = 0, dopr_n = 0, &
716                dopr_time_count = 0, dopts_time_count = 0, &
717                dosp_time_count = 0, dots_time_count = 0, &
718                do2d_xy_n = 0, do2d_xz_n = 0, do2d_yz_n = 0, do3d_avs_n = 0, &
719                dp_level_ind_b = 0, dvrp_filecount = 0, &
720                dz_stretch_level_index, gamma_mg, gathered_size, &
721                grid_level, ibc_e_b, ibc_p_b, ibc_p_t, &
722                ibc_pt_b, ibc_pt_t, ibc_q_b, ibc_q_t, &
723                ibc_sa_t, ibc_uv_b, ibc_uv_t, icloud_scheme, &
724                inflow_disturbance_begin = -1, inflow_disturbance_end = -1, &
725                intermediate_timestep_count, intermediate_timestep_count_max, &
726                io_group = 0, io_blocks = 1, iran = -1234567, &
727                masks = 0, maximum_grid_level, &
728                maximum_parallel_io_streams = -1, max_pr_user = 0, &
729                mgcycles = 0, mg_cycles = -1, mg_switch_to_pe0_level = 0, mid, &
730                nlsf = 1000, ntnudge = 100, netcdf_data_format = 2, ngsrb = 2, &
731                nr_timesteps_this_run = 0, &
732                nsor = 20, nsor_ini = 100, n_sor, normalizing_region = 0, &
733                nz_do3d = -9999, pch_index = 0, prt_time_count = 0, &
734                recycling_plane, runnr = 0, &
735                skip_do_avs = 0, subdomain_size, terminate_coupled = 0, &
736                terminate_coupled_remote = 0, timestep_count = 0
737
738    INTEGER ::  dist_nxl(0:1), dist_nxr(0:1), dist_nyn(0:1), dist_nys(0:1), &
739                do2d_no(0:1) = 0, do2d_xy_time_count(0:1), &
740                do2d_xz_time_count(0:1), do2d_yz_time_count(0:1), &
741                do3d_no(0:1) = 0, do3d_time_count(0:1), &
742                domask_no(max_masks,0:1) = 0, domask_time_count(max_masks,0:1),&
743                lad_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
744                mask_size(max_masks,3) = -1, mask_size_l(max_masks,3) = -1, &
745                mask_start_l(max_masks,3) = -1, &
746                pt_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
747                q_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
748                sa_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
749                section(100,3), section_xy(100) = -9999, &
750                section_xz(100) = -9999, section_yz(100) = -9999, &
751                ug_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
752                vg_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
753                subs_vertical_gradient_level_i(10) = -9999
754
755#if defined ( __check )
756    INTEGER :: check_restart = 0
757#endif
758
759    INTEGER, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  grid_level_count
760
761    INTEGER, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  mask_i, mask_j, mask_k
762    INTEGER, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  &
763                mask_i_global, mask_j_global, mask_k_global
764
765    LOGICAL ::  avs_output = .FALSE., &
766                bc_lr_cyc =.TRUE., bc_lr_dirrad = .FALSE., &
767                bc_lr_raddir = .FALSE., bc_ns_cyc = .TRUE., &
768                bc_ns_dirrad = .FALSE., bc_ns_raddir = .FALSE.,&
769                call_psolver_at_all_substeps = .TRUE., &
770                cloud_droplets = .FALSE., cloud_physics = .FALSE., &
771                conserve_volume_flow = .FALSE., constant_diffusion = .FALSE., &
772                constant_heatflux = .TRUE., constant_top_heatflux = .TRUE., &
773                constant_top_momentumflux = .FALSE., &
774                constant_top_salinityflux = .TRUE., &
775                constant_waterflux = .TRUE., create_disturbances = .TRUE., &
776                data_output_2d_on_each_pe = .TRUE., & 
777                dissipation_control = .FALSE., disturbance_created = .FALSE., &
778                do2d_at_begin = .FALSE., do3d_at_begin = .FALSE., &
779                do3d_compress = .FALSE., do_sum = .FALSE., &
780                dp_external = .FALSE., dp_smooth = .FALSE., &
781                drizzle = .FALSE., dt_fixed = .FALSE., &
782                dt_3d_reached, dt_3d_reached_l, exchange_mg = .FALSE., &
783                first_call_lpm = .TRUE., &
784                force_print_header = .FALSE., galilei_transformation = .FALSE.,&
785                humidity = .FALSE., humidity_remote = .FALSE., &
786                inflow_l = .FALSE., inflow_n = .FALSE., &
787                inflow_r = .FALSE., inflow_s = .FALSE., &
788                iso2d_output = .FALSE., large_scale_forcing = .FALSE., &
789                large_scale_subsidence = .FALSE., lsf_surf = .TRUE., &
790                lsf_vert = .TRUE., lptnudge = .FALSE., lqnudge = .FALSE., &
791                lunudge = .FALSE., lvnudge = .FALSE., lwnudge = .FALSE., &
792                masking_method = .FALSE., mg_switch_to_pe0 = .FALSE., &
793                netcdf_output = .FALSE., neutral = .FALSE., nudging = .FALSE., &
794                ocean = .FALSE., on_device = .FALSE., &
795                outflow_l = .FALSE., outflow_n = .FALSE., outflow_r = .FALSE., &
796                outflow_s = .FALSE., passive_scalar = .FALSE., &
797                plant_canopy = .FALSE., prandtl_layer = .TRUE., &
798                precipitation = .FALSE., &
799                radiation = .FALSE., random_heatflux = .FALSE., &
800                run_control_header = .FALSE., run_coupled = .TRUE., &
801                scalar_rayleigh_damping = .TRUE., sloping_surface = .FALSE., &
802                stop_dt = .FALSE., synchronous_exchange = .FALSE., &
803                terminate_run = .FALSE., transpose_compute_overlap = .FALSE., &
804                turbulence = .FALSE., turbulent_inflow = .FALSE., &
805                use_cmax = .TRUE., use_initial_profile_as_reference = .FALSE., &
806                use_prescribed_profile_data = .FALSE., &
807                use_single_reference_value = .FALSE., &
808                use_surface_fluxes = .FALSE., use_top_fluxes = .FALSE., &
809                use_ug_for_galilei_tr = .TRUE., use_upstream_for_tke = .FALSE.,&
810                wall_adjustment = .TRUE., ws_scheme_sca = .FALSE., &
811                ws_scheme_mom = .FALSE.
812
813    LOGICAL ::  data_output_xy(0:1) = .FALSE., data_output_xz(0:1) = .FALSE., &
814                data_output_yz(0:1) = .FALSE.
815
816    REAL ::  advected_distance_x = 0.0, advected_distance_y = 0.0, &
817             alpha_surface = 0.0, atmos_ocean_sign = 1.0, &
818             averaging_interval = 0.0, averaging_interval_pr = 9999999.9, &
819             averaging_interval_sp = 9999999.9, bc_pt_t_val, bc_q_t_val, &
820             bottom_salinityflux = 0.0, &
821             building_height = 50.0, building_length_x = 50.0, &
822             building_length_y = 50.0, building_wall_left = 9999999.9, &
823             building_wall_south = 9999999.9, canyon_height = 50.0, &
824             canyon_width_x = 9999999.9, canyon_width_y = 9999999.9, &
825             canyon_wall_left = 9999999.9, canyon_wall_south = 9999999.9, &
826             cthf = 0.0, cfl_factor = -1.0, cos_alpha_surface, &
827             coupling_start_time = 0.0, disturbance_amplitude = 0.25, &
828             disturbance_energy_limit = 0.01, &
829             disturbance_level_b = -9999999.9, &
830             disturbance_level_t = -9999999.9, &
831             dp_level_b = 0.0, drag_coefficient = 0.0, &
832             dt = -1.0, dt_averaging_input = 0.0, &
833             dt_averaging_input_pr = 9999999.9, dt_coupling = 9999999.9, &
834             dt_data_output = 9999999.9, &
835             dt_data_output_av = 9999999.9, dt_disturb = 9999999.9, &
836             dt_dopr = 9999999.9, dt_dopr_listing = 9999999.9, &
837             dt_dopts = 9999999.9, dt_dosp = 9999999.9, dt_dots = 9999999.9, &
838             dt_do2d_xy = 9999999.9, dt_do2d_xz = 9999999.9, &
839             dt_do2d_yz = 9999999.9, dt_do3d = 9999999.9, dt_dvrp = 9999999.9, &
840             dt_max = 20.0, dt_micro = -1.0, dt_restart = 9999999.9, &
841             dt_run_control = 60.0, dt_3d = -1.0, dz = -1.0, &
842             dz_max = 9999999.9, dz_stretch_factor = 1.08, &
843             dz_stretch_level = 100000.0, e_init = 0.0, e_min = 0.0, &
844             end_time = 0.0, &
845             f = 0.0, fs = 0.0, g = 9.81, inflow_damping_height = 9999999.9, &
846             inflow_damping_width = 9999999.9, kappa = 0.4, km_constant = -1.0,&
847             lad_surface = 0.0, leaf_surface_concentration = 0.0, &
848             mask_scale_x = 1.0, mask_scale_y = 1.0, mask_scale_z = 1.0, &
849             maximum_cpu_time_allowed = 0.0,  &
850             molecular_viscosity = 1.461E-5, &
851             old_dt = 1.0E-10, omega = 7.29212E-5, omega_sor = 1.8, &
852             particle_maximum_age = 9999999.9, &
853             phi = 55.0, prandtl_number = 1.0, &
854             precipitation_amount_interval = 9999999.9, prho_reference, &
855             pt_damping_factor = 0.0, pt_damping_width = 0.0, &
856             pt_reference = 9999999.9, pt_slope_offset = 0.0, &
857             pt_surface = 300.0, pt_surface_initial_change = 0.0, &
858             q_surface = 0.0, q_surface_initial_change = 0.0, &
859             rayleigh_damping_factor = -1.0, rayleigh_damping_height = -1.0, &
860             recycling_width = 9999999.9, residual_limit = 1.0E-4, &
861             restart_time = 9999999.9, rho_reference, rho_surface, &
862             rif_max = 1.0, rif_min = -5.0, roughness_length = 0.1, &
863             sa_surface = 35.0, scalar_exchange_coefficient = 0.0, &
864             simulated_time = 0.0, simulated_time_at_begin, sin_alpha_surface, &
865             skip_time_data_output = 0.0, skip_time_data_output_av = 9999999.9,&
866             skip_time_dopr = 9999999.9, skip_time_dosp = 9999999.9, &
867             skip_time_do2d_xy = 9999999.9, skip_time_do2d_xz = 9999999.9, &
868             skip_time_do2d_yz = 9999999.9, skip_time_do3d = 9999999.9, &
869             surface_heatflux = 9999999.9, surface_pressure = 1013.25, &
870             surface_scalarflux = 9999999.9, surface_waterflux = 9999999.9, &
871             s_surface = 0.0, s_surface_initial_change = 0.0, &
872             termination_time_needed = -1.0, time_coupling = 0.0, &
873             time_disturb = 0.0, time_dopr = 0.0, time_dopr_av = 0.0, &
874             time_dopr_listing = 0.0, time_dopts = 0.0, time_dosp = 0.0, &
875             time_dosp_av = 0.0, time_dots = 0.0, time_do2d_xy = 0.0, &
876             time_do2d_xz = 0.0, time_do2d_yz = 0.0, time_do3d = 0.0, &
877             time_do_av = 0.0, time_do_sla = 0.0, time_dvrp = 0.0, &
878             time_restart = 9999999.9, time_run_control = 0.0,&
879             time_since_reference_point, top_heatflux = 9999999.9, &
880             top_momentumflux_u = 9999999.9, &
881             top_momentumflux_v = 9999999.9, top_salinityflux = 9999999.9, &
882             ug_surface = 0.0, u_bulk = 0.0, u_gtrans = 0.0, &
883             vg_surface = 0.0, vpt_reference = 9999999.9, &
884             v_bulk = 0.0, v_gtrans = 0.0, wall_adjustment_factor = 1.8, &
885             z_max_do2d = -1.0, z0h_factor = 1.0
886
887    REAL ::  do2d_xy_last_time(0:1) = -1.0, do2d_xz_last_time(0:1) = -1.0, &
888             do2d_yz_last_time(0:1) = -1.0, dpdxy(1:2) = 0.0, &
889             dt_domask(max_masks) = 9999999.9, lad_vertical_gradient(10) = 0.0,&
890             lad_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9, &
891             mask_scale(3), &
892             pt_vertical_gradient(10) = 0.0, &
893             pt_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9, &
894             q_vertical_gradient(10) = 0.0, &
895             q_vertical_gradient_level(10) = -1.0, &
896             s_vertical_gradient(10) = 0.0, &
897             s_vertical_gradient_level(10) = -1.0, &
898             sa_vertical_gradient(10) = 0.0, &
899             sa_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9, &
900             skip_time_domask(max_masks) = 9999999.9, threshold(20) = 0.0, &
901             time_domask(max_masks) = 0.0, &
902             tsc(10) = (/ 1.0, 1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0 /), &
903             u_profile(100) = 9999999.9, uv_heights(100) = 9999999.9, &
904             v_profile(100) = 9999999.9, &
905             ug_vertical_gradient(10) = 0.0, &
906             ug_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9, &
907             vg_vertical_gradient(10) = 0.0, &
908             vg_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9, &
909             volume_flow(1:2) = 0.0, volume_flow_area(1:2) = 0.0, &
910             volume_flow_initial(1:2) = 0.0, wall_heatflux(0:4) = 0.0, &
911             wall_humidityflux(0:4) = 0.0, wall_nrflux(0:4) = 0.0, &
912             wall_qflux(0:4) = 0.0, wall_qrflux(0:4) = 0.0, &
913             wall_salinityflux(0:4) = 0.0, wall_scalarflux(0:4) = 0.0, &
914             subs_vertical_gradient(10) = 0.0, &
915             subs_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9
916
917    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  dp_smooth_factor
918
919    REAL, DIMENSION(max_masks,mask_xyz_dimension) :: &
920        mask_x = -1.0, mask_y = -1.0, mask_z = -1.0
921    REAL, DIMENSION(max_masks,3) ::                  &
922        mask_x_loop = -1.0, mask_y_loop = -1.0, mask_z_loop = -1.0
923   
924!
925!--    internal mask arrays ("mask,dimension,selection")
926       REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  mask, mask_loop
927
928    SAVE
929
930 END MODULE control_parameters
931
932
933
934
935 MODULE cpulog
936
937!------------------------------------------------------------------------------!
938! Description:
939! ------------
940! Definition of variables for cpu-time measurements
941!------------------------------------------------------------------------------!
942
943    REAL ::  initial_wallclock_time
944
945    TYPE logpoint
946       REAL               ::  isum, ivect, mean, mtime, mtimevec, sum, vector
947       INTEGER            ::  counts
948       CHARACTER (LEN=20) ::  place
949    END TYPE logpoint
950
951    TYPE(logpoint), DIMENSION(100) ::  log_point = logpoint( 0.0, 0.0, 0.0,   &
952                                       0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0, ' ' ),          &
953                                       log_point_s = logpoint( 0.0, 0.0, 0.0, &
954                                       0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0, ' ' )
955
956    SAVE
957
958 END MODULE cpulog
959
960
961
962
963 MODULE dvrp_variables
964
965!------------------------------------------------------------------------------!
966! Description:
967! ------------
968! Definition of variables used with dvrp-software
969!------------------------------------------------------------------------------!
970
971    CHARACTER (LEN=10) ::  dvrp_output = 'rtsp', particle_color = 'none', &
972                           particle_dvrpsize = 'none'
973
974    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(10) ::  mode_dvrp = &
975                                     (/ ( '                    ', i9 = 1,10 ) /)
976
977    CHARACTER (LEN=80) ::  dvrp_directory = 'default',                    &
978                           dvrp_file      = 'default',                    &
979                           dvrp_host      = 'origin.rvs.uni-hannover.de', &
980                           dvrp_password  = '********',                   &
981                           dvrp_username  = ' '
982
983    INTEGER ::  cluster_size = 1, dvrp_colortable_entries = 4,                 &
984                dvrp_colortable_entries_prt = 22, islice_dvrp,                 &
985                nx_dvrp, nxl_dvrp, nxr_dvrp, ny_dvrp, nyn_dvrp, nys_dvrp,      &
986                nz_dvrp, pathlines_fadeintime = 5, pathlines_fadeouttime = 5,  &
987                pathlines_linecount = 1000, pathlines_maxhistory = 40,         &
988                pathlines_wavecount = 10, pathlines_wavetime = 50,             &
989                vc_gradient_normals = 0, vc_mode = 0, vc_size_x = 2,           &
990                vc_size_y = 2, vc_size_z = 2
991
992    INTEGER, DIMENSION(10) ::  slicer_position_dvrp
993
994    LOGICAL ::  cyclic_dvrp = .FALSE., dvrp_overlap, dvrp_total_overlap, &
995                local_dvrserver_running, lock_steering_update = .FALSE., &
996                use_seperate_pe_for_dvrp_output = .FALSE.
997
998    REAL    ::  clip_dvrp_l = 9999999.9, clip_dvrp_n = 9999999.9, &
999                clip_dvrp_r = 9999999.9, clip_dvrp_s = 9999999.9, &
1000                superelevation = 1.0, superelevation_x = 1.0,     &
1001                superelevation_y = 1.0, vc_alpha = 38.0
1002
1003    REAL, DIMENSION(2) ::  color_interval = (/ 0.0, 1.0 /), &
1004                           dvrpsize_interval = (/ 0.0, 1.0 /)
1005
1006    REAL, DIMENSION(3) ::  groundplate_color = (/ 0.0, 0.6, 0.0 /), &
1007                           topography_color = (/ 0.8, 0.7, 0.6 /)
1008
1009#if defined( __decalpha )
1010    REAL, DIMENSION(2,10)  ::  slicer_range_limits_dvrp = RESHAPE( (/       &
1011                                -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, &
1012                                -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, &
1013                                -1.0, 1.0, -1.0, 1.0 /), (/ 2, 10 /) )
1014
1015    REAL, DIMENSION(3,10)  ::  isosurface_color = RESHAPE( (/                  &
1016                                0.9, 0.9, 0.9,  0.8, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.8, &
1017                                0.1, 0.8, 0.1,  0.6, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.6, &
1018                                0.1, 0.6, 0.1,  0.4, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.4, &
1019                                0.1, 0.4, 0.1 /), (/ 3, 10 /) )
1020
1021    REAL(4), DIMENSION(2,100) ::  interval_values_dvrp, interval_h_dvrp =      &
1022                                  RESHAPE( (/ 270.0, 225.0, 225.0, 180.0,      &
1023                                               70.0,  25.0,  25.0, -25.0,      &
1024                                              ( 0.0, i9 = 1, 192 ) /),         &
1025                                           (/ 2, 100 /) ),                     &
1026                                  interval_l_dvrp = 0.5, interval_s_dvrp = 1.0,&
1027                                  interval_a_dvrp = 0.0,                       &
1028                                  interval_values_dvrp_prt,                    &
1029                                  interval_h_dvrp_prt = RESHAPE(               &
1030                                  (/ 270.0, 225.0, 225.0, 180.0, 70.0, 25.0,   &
1031                                     25.0, -25.0, ( 0.0, i9 = 1, 192 ) /),     &
1032                                                  (/ 2, 100 /) ),              &
1033                                  interval_l_dvrp_prt = 0.5,                   &
1034                                  interval_s_dvrp_prt = 1.0,                   &
1035                                  interval_a_dvrp_prt = 0.0
1036#else
1037    REAL, DIMENSION(2,10)     ::  slicer_range_limits_dvrp
1038
1039    REAL, DIMENSION(3,10)     ::  isosurface_color
1040
1041    REAL(4), DIMENSION(2,100) ::  interval_values_dvrp,                       &
1042                                  interval_values_dvrp_prt, interval_h_dvrp,  &
1043                                  interval_h_dvrp_prt, interval_l_dvrp = 0.5, &
1044                                  interval_l_dvrp_prt = 0.5, interval_s_dvrp = 1.0, &
1045                                  interval_s_dvrp_prt = 1.0, interval_a_dvrp = 0.0, &
1046                                  interval_a_dvrp_prt = 0.0
1047
1048    DATA  slicer_range_limits_dvrp / -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, &
1049                                     -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, &
1050                                     -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, &
1051                                     -1.0, 1.0 /
1052
1053    DATA  isosurface_color / 0.9, 0.9, 0.9,  0.8, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.8, &
1054                             0.1, 0.8, 0.1,  0.6, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.6, &
1055                             0.1, 0.6, 0.1,  0.4, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.4, &
1056                             0.1, 0.4, 0.1 /
1057
1058    DATA  interval_h_dvrp / 270.0, 225.0, 225.0, 180.0, 70.0, 25.0, &
1059                            25.0, -25.0, 192 * 0.0 /
1060
1061    DATA  interval_h_dvrp_prt / 270.0, 225.0, 225.0, 180.0, 70.0, 25.0, &
1062                                25.0, -25.0, 192 * 0.0 /
1063#endif
1064
1065    REAL(4), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  xcoor_dvrp, ycoor_dvrp, zcoor_dvrp
1066
1067    TYPE steering
1068       CHARACTER (LEN=24) ::  name
1069       REAL(4)            ::  min, max
1070       INTEGER            ::  imin, imax
1071    END TYPE steering
1072
1073    TYPE(steering), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  steering_dvrp
1074
1075    SAVE
1076
1077 END MODULE dvrp_variables
1078
1079
1080
1081
1082 MODULE grid_variables
1083
1084!------------------------------------------------------------------------------!
1085! Description:
1086! ------------
1087! Definition of grid spacings
1088!------------------------------------------------------------------------------!
1089
1090    REAL ::  ddx, ddx2, dx = 1.0, dx2, ddy, ddy2, dy = 1.0, dy2
1091
1092    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  ddx2_mg, ddy2_mg
1093
1094    REAL, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  fwxm, fwxp, fwym, fwyp, fxm, fxp,   &
1095                                          fym, fyp, wall_e_x, wall_e_y,       &
1096                                          wall_u, wall_v, wall_w_x, wall_w_y, &
1097                                          zu_s_inner, zw_w_inner
1098
1099    SAVE
1100
1101 END MODULE grid_variables
1102
1103
1104
1105
1106 MODULE indices
1107
1108!------------------------------------------------------------------------------!
1109! Description:
1110! ------------
1111! Definition of array bounds, number of gridpoints, and wall flag arrays
1112!------------------------------------------------------------------------------!
1113
1114    INTEGER ::  i_left, i_right, j_north, j_south, nbgp = 3, ngp_sums, nnx,    &
1115                nx = 0, nx_a, nx_o, nxl, nxlg, nxlu, nxr, nxrg, nx_on_file,    &
1116                nny, ny = 0, ny_a, ny_o, nyn, nyng, nys, nysg, nysv,           &
1117                ny_on_file, nnz, nz = 0, nzb, nzb_diff, nzb_max, nzt, nzt_diff
1118
1119
1120    INTEGER( KIND = SELECTED_INT_KIND(18) ), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::      &
1121                ngp_3d, ngp_3d_inner   ! need to have 64 bit for grids > 2E9
1122
1123    INTEGER, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::                                      &
1124                ngp_2dh, nxl_mg, nxr_mg, nyn_mg, nys_mg, nzt_mg
1125
1126
1127    INTEGER, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE :: ngp_2dh_outer, ngp_2dh_s_inner,    &
1128                mg_loc_ind, nzb_diff_s_inner, nzb_diff_s_outer, nzb_diff_u,    &
1129                nzb_diff_v, nzb_inner, nzb_outer, nzb_s_inner, nzb_s_outer,    &
1130                nzb_u_inner, nzb_u_outer, nzb_v_inner, nzb_v_outer,            &
1131                nzb_w_inner, nzb_w_outer, nzb_2d
1132
1133    INTEGER, DIMENSION(:,:,:), POINTER ::  flags
1134
1135    INTEGER, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  wall_flags_0, wall_flags_00
1136
1137    INTEGER, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE,  TARGET ::                         &
1138                wall_flags_1, wall_flags_2, wall_flags_3, wall_flags_4,        &
1139                wall_flags_5, wall_flags_6, wall_flags_7, wall_flags_8,        &
1140                wall_flags_9, wall_flags_10
1141
1142    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  rflags_s_inner, rflags_invers
1143
1144    SAVE
1145
1146 END MODULE indices
1147
1148
1149
1150
1151 MODULE interfaces
1152
1153!------------------------------------------------------------------------------!
1154! Description:
1155! ------------
1156! Interfaces for special subroutines which use optional parameters
1157!------------------------------------------------------------------------------!
1158
1159    INTERFACE
1160
1161       SUBROUTINE cpu_log( log_event, place, modus, barrierwait )
1162
1163          USE cpulog
1164
1165          CHARACTER (LEN=*)           ::  modus, place
1166          CHARACTER (LEN=*), OPTIONAL ::  barrierwait
1167          TYPE(logpoint)              ::  log_event
1168
1169       END SUBROUTINE cpu_log
1170
1171    END INTERFACE
1172
1173
1174
1175    INTERFACE
1176
1177       SUBROUTINE global_min_max ( i1, i2, j1, j2, k1, k2, feld, mode, offset, &
1178                                   wert, wert_ijk, wert1, wert1_ijk )
1179          CHARACTER (LEN=*), INTENT(IN) ::  mode
1180          INTEGER, INTENT(IN)           ::  i1, i2, j1, j2, k1, k2
1181          INTEGER                       ::  wert_ijk(3)
1182          INTEGER, OPTIONAL             ::  wert1_ijk(3)
1183          REAL                          ::  offset, wert
1184          REAL, OPTIONAL                ::  wert1
1185          REAL, INTENT(IN)              ::  feld(i1:i2,j1:j2,k1:k2)
1186
1187       END SUBROUTINE global_min_max
1188
1189    END INTERFACE
1190
1191    SAVE
1192
1193 END MODULE interfaces
1194
1195
1196
1197 MODULE pointer_interfaces
1198
1199!------------------------------------------------------------------------------!
1200! Description:
1201! ------------
1202! Interfaces for subroutines with pointer arguments called in
1203! prognostic_equations
1204!------------------------------------------------------------------------------!
1205
1206    INTERFACE
1207
1208       SUBROUTINE advec_s_bc( sk, sk_char )
1209
1210          CHARACTER (LEN=*), INTENT(IN)   ::  sk_char
1211#if defined( __nopointer )
1212          REAL, DIMENSION(:,:,:) ::  sk
1213#else
1214          REAL, DIMENSION(:,:,:), POINTER ::  sk
1215#endif
1216       END SUBROUTINE advec_s_bc
1217
1218    END INTERFACE
1219
1220
1221    SAVE
1222
1223 END MODULE pointer_interfaces
1224
1225
1226
1227
1228 MODULE model_1d
1229
1230!------------------------------------------------------------------------------!
1231! Description:
1232! ------------
1233! Definition of variables for the 1D-model
1234!------------------------------------------------------------------------------!
1235
1236    INTEGER ::  current_timestep_number_1d = 0, damp_level_ind_1d
1237
1238    LOGICAL ::  run_control_header_1d = .FALSE., stop_dt_1d = .FALSE. 
1239
1240    REAL ::     damp_level_1d = -1.0, dt_1d = 60.0, dt_max_1d = 300.0, &
1241                dt_pr_1d = 9999999.9, dt_run_control_1d = 60.0, &
1242                end_time_1d = 864000.0, old_dt_1d = 1.0E-10, &
1243                qs1d, simulated_time_1d = 0.0, time_pr_1d = 0.0, &
1244                time_run_control_1d = 0.0, ts1d, us1d, usws1d, &
1245                vsws1d, z01d, z0h1d
1246
1247
1248    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  e1d, e1d_p, kh1d, km1d, l_black, l1d,  &
1249                                        rif1d, te_e, te_em, te_u, te_um, te_v, &
1250                                        te_vm, u1d, u1d_p, v1d, v1d_p
1251
1252    SAVE
1253
1254 END MODULE model_1d
1255
1256
1257
1258
1259 MODULE netcdf_control
1260
1261!------------------------------------------------------------------------------!
1262! Description:
1263! ------------
1264! Definition of parameters and variables for netcdf control.
1265!------------------------------------------------------------------------------!
1266
1267    USE control_parameters
1268#if defined( __netcdf )
1269    USE netcdf
1270#endif
1271
1272    INTEGER, PARAMETER ::  dopr_norm_num = 7, dopts_num = 29, dots_max = 100
1273
1274    INTEGER ::  dots_num = 23
1275
1276    CHARACTER (LEN=6), DIMENSION(dopr_norm_num) ::  dopr_norm_names =   &
1277         (/ 'wpt0  ', 'ws2   ', 'tsw2  ', 'ws3   ', 'ws2tsw', 'wstsw2', &
1278            'z_i   ' /)
1279
1280    CHARACTER (LEN=6), DIMENSION(dopr_norm_num) ::  dopr_norm_longnames = &
1281         (/ 'wpt0  ', 'w*2   ', 't*w2  ', 'w*3   ', 'w*2t*w', 'w*t*w2',   &
1282            'z_i   ' /)
1283
1284    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(dopts_num) :: dopts_label = &
1285          (/ 'tnpt   ', 'x_     ', 'y_     ', 'z_     ', 'z_abs  ', 'u      ', &
1286             'v      ', 'w      ', 'u"     ', 'v"     ', 'w"     ', 'npt_up ', &
1287             'w_up   ', 'w_down ', 'radius ', 'r_min  ', 'r_max  ', 'npt_max', &
1288             'npt_min', 'x*2    ', 'y*2    ', 'z*2    ', 'u*2    ', 'v*2    ', &
1289             'w*2    ', 'u"2    ', 'v"2    ', 'w"2    ', 'npt*2  ' /)
1290
1291    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(dopts_num) :: dopts_unit = &
1292          (/ 'number ', 'm      ', 'm      ', 'm      ', 'm      ', 'm/s    ', &
1293             'm/s    ', 'm/s    ', 'm/s    ', 'm/s    ', 'm/s    ', 'number ', &
1294             'm/s    ', 'm/s    ', 'm      ', 'm      ', 'm      ', 'number ', &
1295             'number ', 'm2     ', 'm2     ', 'm2     ', 'm2/s2  ', 'm2/s2  ', &
1296             'm2/s2  ', 'm2/s2  ', 'm2/s2  ', 'm2/s2  ', 'number2' /)
1297
1298    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(dots_max) :: dots_label = &
1299          (/ 'E      ', 'E*     ', 'dt     ', 'u*     ', 'th*    ', 'umax   ', &
1300             'vmax   ', 'wmax   ', 'div_new', 'div_old', 'z_i_wpt', 'z_i_pt ', &
1301             'w*     ', 'w"pt"0 ', 'w"pt"  ', 'wpt    ', 'pt(0)  ', 'pt(zp) ', &
1302             'w"u"0  ', 'w"v"0  ', 'w"q"0  ', 'mo_L   ', 'q*     ',            &
1303             ( 'unknown', i9 = 1, dots_max-23 ) /)
1304
1305    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(dots_max) :: dots_unit = &
1306          (/ 'm2/s2  ', 'm2/s2  ', 's      ', 'm/s    ', 'K      ', 'm/s    ', &
1307             'm/s    ', 'm/s    ', 's-1    ', 's-1    ', 'm      ', 'm      ', &
1308             'm/s    ', 'K m/s  ', 'K m/s  ', 'K m/s  ', 'K      ', 'K      ', &
1309             'm2/s2  ', 'm2/s2  ', 'kg m/s ', 'm      ', 'kg/kg  ',            &
1310             ( 'unknown', i9 = 1, dots_max-23 ) /)
1311
1312    CHARACTER (LEN=9), DIMENSION(300) ::  dopr_unit = 'unknown'
1313
1314    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(0:1,100) ::  do2d_unit, do3d_unit
1315
1316    CHARACTER (LEN=16), DIMENSION(25) ::  prt_var_names = &
1317          (/ 'pt_age          ', 'pt_dvrp_size    ', 'pt_origin_x     ', &
1318             'pt_origin_y     ', 'pt_origin_z     ', 'pt_radius       ', &
1319             'pt_speed_x      ', 'pt_speed_y      ', 'pt_speed_z      ', &
1320             'pt_weight_factor', 'pt_x            ', 'pt_y            ', &
1321             'pt_z            ', 'pt_color        ', 'pt_group        ', &
1322             'pt_tailpoints   ', 'pt_tail_id      ', 'pt_density_ratio', &
1323             'pt_exp_arg      ', 'pt_exp_term     ', 'not_used        ', &
1324             'not_used        ', 'not_used        ', 'not_used        ', &
1325             'not_used        ' /)
1326
1327    CHARACTER (LEN=16), DIMENSION(25) ::  prt_var_units = &
1328          (/ 'seconds         ', 'meters          ', 'meters          ', &
1329             'meters          ', 'meters          ', 'meters          ', &
1330             'm/s             ', 'm/s             ', 'm/s             ', &
1331             'factor          ', 'meters          ', 'meters          ', &
1332             'meters          ', 'none            ', 'none            ', &
1333             'none            ', 'none            ', 'ratio           ', &
1334             'none            ', 'none            ', 'not_used        ', &
1335             'not_used        ', 'not_used        ', 'not_used        ', &
1336             'not_used        ' /)
1337
1338    INTEGER ::  id_dim_prtnum, id_dim_time_pr, id_dim_time_prt, &
1339                id_dim_time_pts, id_dim_time_sp, id_dim_time_ts, id_dim_x_sp, &
1340                id_dim_y_sp, id_dim_zu_sp, id_dim_zw_sp, id_set_pr, &
1341                id_set_prt, id_set_pts, id_set_sp, id_set_ts, id_var_prtnum, &
1342                id_var_rnop_prt, id_var_time_pr, id_var_time_prt, &
1343                id_var_time_pts, id_var_time_sp, id_var_time_ts, id_var_x_sp, &
1344                id_var_y_sp, id_var_zu_sp, id_var_zw_sp, nc_stat
1345
1346    INTEGER, DIMENSION(0:1) ::  id_dim_time_xy, id_dim_time_xz, &
1347                id_dim_time_yz, id_dim_time_3d, id_dim_x_xy, id_dim_xu_xy, &
1348                id_dim_x_xz, id_dim_xu_xz, id_dim_x_yz, id_dim_xu_yz, &
1349                id_dim_x_3d, id_dim_xu_3d, id_dim_y_xy, id_dim_yv_xy, &
1350                id_dim_y_xz, id_dim_yv_xz, id_dim_y_yz, id_dim_yv_yz, &
1351                id_dim_y_3d, id_dim_yv_3d, id_dim_zu_xy, id_dim_zu1_xy, &
1352                id_dim_zu_xz, id_dim_zu_yz, id_dim_zu_3d, id_dim_zw_xy, &
1353                id_dim_zw_xz, id_dim_zw_yz, id_dim_zw_3d, id_set_xy, &
1354                id_set_xz, id_set_yz, id_set_3d, id_var_ind_x_yz, &
1355                id_var_ind_y_xz, id_var_ind_z_xy, id_var_time_xy, &
1356                id_var_time_xz, id_var_time_yz, id_var_time_3d, id_var_x_xy, &
1357                id_var_xu_xy, id_var_x_xz, id_var_xu_xz, id_var_x_yz, &
1358                id_var_xu_yz, id_var_x_3d, id_var_xu_3d, id_var_y_xy, &
1359                id_var_yv_xy, id_var_y_xz, id_var_yv_xz, id_var_y_yz, &
1360                id_var_yv_yz, id_var_y_3d, id_var_yv_3d, id_var_zusi_xy, &
1361                id_var_zusi_3d, id_var_zu_xy, id_var_zu1_xy, id_var_zu_xz, &
1362                id_var_zu_yz, id_var_zu_3d, id_var_zwwi_xy, id_var_zwwi_3d, &
1363                id_var_zw_xy, id_var_zw_xz, id_var_zw_yz, id_var_zw_3d
1364
1365    INTEGER, DIMENSION(10)  ::  id_var_dospx, id_var_dospy
1366    INTEGER, DIMENSION(20)  ::  id_var_prt
1367    INTEGER, DIMENSION(11)  ::  nc_precision
1368    INTEGER, DIMENSION(dopr_norm_num) ::  id_var_norm_dopr
1369
1370    INTEGER, DIMENSION(dopts_num,0:10) ::  id_var_dopts
1371    INTEGER, DIMENSION(0:1,100)        ::  id_var_do2d, id_var_do3d
1372    INTEGER, DIMENSION(100,0:9)        ::  id_dim_z_pr, id_var_dopr, &
1373                                           id_var_z_pr
1374    INTEGER, DIMENSION(dots_max,0:9)   ::  id_var_dots
1375
1376!
1377!-- masked output
1378    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(max_masks,0:1,100) ::  domask_unit
1379
1380    LOGICAL ::  output_for_t0 = .FALSE.
1381
1382    INTEGER, DIMENSION(1:max_masks,0:1) ::  id_dim_time_mask, id_dim_x_mask, &
1383                id_dim_xu_mask, id_dim_y_mask, id_dim_yv_mask, id_dim_zu_mask, &
1384                id_dim_zw_mask, &
1385                id_set_mask, &
1386                id_var_time_mask, id_var_x_mask, id_var_xu_mask, &
1387                id_var_y_mask, id_var_yv_mask, id_var_zu_mask, id_var_zw_mask, &
1388                id_var_zusi_mask, id_var_zwwi_mask
1389
1390    INTEGER, DIMENSION(1:max_masks,0:1,100)         ::  id_var_domask
1391
1392    SAVE
1393
1394 END MODULE netcdf_control
1395
1396
1397
1398 MODULE particle_attributes
1399
1400!------------------------------------------------------------------------------!
1401! Description:
1402! ------------
1403! Definition of variables used to compute particle transport
1404!------------------------------------------------------------------------------!
1405
1406    USE precision_kind
1407
1408    CHARACTER (LEN=15)  ::  bc_par_lr = 'cyclic',  bc_par_ns = 'cyclic', &
1409                            bc_par_b  = 'reflect', bc_par_t  = 'absorb', &
1410                            collision_kernel = 'none'
1411
1412#if defined( __parallel )
1413    INTEGER ::  mpi_particle_type
1414#endif
1415    INTEGER ::  deleted_particles = 0, deleted_tails = 0,                      &
1416                dissipation_classes = 10, ibc_par_lr,                          &
1417                ibc_par_ns, ibc_par_b, ibc_par_t, iran_part = -1234567,        &
1418                maximum_number_of_particles = 1000,                            &
1419                maximum_number_of_tailpoints = 100,                            &
1420                maximum_number_of_tails = 0,                                   &
1421                number_of_initial_particles = 0, number_of_particles = 0,      &
1422                number_of_particle_groups = 1, number_of_tails = 0,            &
1423                number_of_initial_tails = 0, offset_ocean_nzt = 0,             &
1424                offset_ocean_nzt_m1 = 0, particles_per_point = 1,              &
1425                particle_file_count = 0, radius_classes = 20,                  &
1426                skip_particles_for_tail = 100, sort_count = 0,                 &
1427                total_number_of_particles, total_number_of_tails = 0,          &
1428                trlp_count_sum, trlp_count_recv_sum, trrp_count_sum,           &
1429                trrp_count_recv_sum, trsp_count_sum, trsp_count_recv_sum,      &
1430                trnp_count_sum, trnp_count_recv_sum
1431
1432    INTEGER, PARAMETER ::  max_number_of_particle_groups = 10
1433
1434    INTEGER, DIMENSION(:), ALLOCATABLE     ::  new_tail_id
1435    INTEGER, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  prt_count, prt_start_index
1436
1437    LOGICAL ::  hall_kernel = .FALSE., palm_kernel = .FALSE.,                  &
1438                particle_advection = .FALSE., random_start_position = .FALSE., &
1439                read_particles_from_restartfile = .TRUE.,                      &
1440                uniform_particles = .TRUE., use_kernel_tables = .FALSE.,       &
1441                use_particle_tails = .FALSE., use_sgs_for_particles = .FALSE., &
1442                wang_kernel = .FALSE., write_particle_statistics = .FALSE.
1443
1444    LOGICAL, DIMENSION(max_number_of_particle_groups) ::                       &
1445                vertical_particle_advection = .TRUE.
1446
1447    LOGICAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  particle_mask, tail_mask
1448
1449    REAL    ::  c_0 = 3.0, dt_min_part = 0.0002, dt_prel = 9999999.9,          &
1450                dt_sort_particles = 0.0, dt_write_particle_data = 9999999.9,   &
1451                dvrp_psize = 9999999.9, end_time_prel = 9999999.9,             &
1452                initial_weighting_factor = 1.0,                                &
1453                maximum_tailpoint_age = 100000.0,                              &
1454                minimum_tailpoint_distance = 0.0,                              &
1455                particle_advection_start = 0.0, sgs_wfu_part = 0.3333333,      &
1456                sgs_wfv_part = 0.3333333, sgs_wfw_part = 0.3333333,            &
1457                time_prel = 0.0, time_sort_particles = 0.0,                    &
1458                time_write_particle_data = 0.0
1459
1460    REAL, DIMENSION(max_number_of_particle_groups) ::  &
1461                density_ratio = 9999999.9, pdx = 9999999.9, pdy = 9999999.9, &
1462                pdz = 9999999.9, psb = 9999999.9, psl = 9999999.9,           &
1463                psn = 9999999.9, psr = 9999999.9, pss = 9999999.9,           &
1464                pst = 9999999.9, radius = 9999999.9
1465
1466    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  particle_tail_coordinates
1467
1468
1469    TYPE particle_type
1470       SEQUENCE
1471       REAL    ::  age, age_m, dt_sum, dvrp_psize, e_m, origin_x, origin_y, &
1472                   origin_z, radius, rvar1, rvar2, rvar3, speed_x, speed_y, &
1473                   speed_z, weight_factor, x, y, z
1474       INTEGER ::  class, group, tailpoints, tail_id
1475    END TYPE particle_type
1476
1477    TYPE(particle_type), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  initial_particles
1478    TYPE(particle_type), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET ::  part_1, part_2
1479    TYPE(particle_type), DIMENSION(:), POINTER  ::  particles
1480
1481    TYPE particle_groups_type
1482       SEQUENCE
1483       REAL    ::  density_ratio, radius, exp_arg, exp_term
1484    END TYPE particle_groups_type
1485
1486    TYPE(particle_groups_type), DIMENSION(max_number_of_particle_groups) ::&
1487                   particle_groups
1488
1489    SAVE
1490
1491 END MODULE particle_attributes
1492
1493
1494
1495
1496
1497 MODULE pegrid
1498
1499!------------------------------------------------------------------------------!
1500! Description:
1501! ------------
1502! Definition of variables which define processor topology and the exchange of
1503! ghost point layers. This modules must be placed in all routines which contain
1504! MPI-calls.
1505!------------------------------------------------------------------------------!
1506
1507#if defined( __parallel ) && ! defined ( __check )
1508#if defined( __lc )
1509    USE MPI
1510#else
1511    INCLUDE "mpif.h"
1512#endif
1513#endif
1514    CHARACTER(LEN=2) ::  send_receive = 'al'
1515    CHARACTER(LEN=5) ::  myid_char = ''
1516    INTEGER          ::  acc_rank, comm1dx, comm1dy, comm2d, comm_inter,       &
1517                         comm_palm, id_inflow = 0, id_recycling = 0, ierr,     &
1518                         myid = 0, myidx = 0, myidy = 0, ndim = 2, ngp_a,      &
1519                         ngp_o, ngp_xy, ngp_y, npex = -1, npey = -1,           &
1520                         numprocs = 1, numprocs_previous_run = -1,             &
1521                         num_acc_per_node = 0, pleft, pnorth, pright, psouth,  &
1522                         req_count = 0, sendrecvcount_xy, sendrecvcount_yz,    &
1523                         sendrecvcount_zx, sendrecvcount_zyd,                  &
1524                         sendrecvcount_yxd, target_id, tasks_per_node = -9999, &
1525                         threads_per_task = 1, type_x, type_x_int, type_xy,    &
1526                         type_y, type_y_int
1527
1528    INTEGER          ::  pdims(2) = 1, req(100)
1529
1530    INTEGER, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  hor_index_bounds, &
1531                                             hor_index_bounds_previous_run
1532
1533    LOGICAL ::  background_communication =.FALSE., collective_wait = .FALSE., &
1534                sendrecv_in_background = .FALSE.
1535
1536#if defined( __parallel )
1537#if defined( __mpi2 )
1538    CHARACTER (LEN=MPI_MAX_PORT_NAME) ::  port_name
1539#endif
1540
1541    INTEGER ::  ibuf(12), pcoord(2)
1542
1543#if ! defined ( __check )
1544    INTEGER ::  status(MPI_STATUS_SIZE)
1545    INTEGER, DIMENSION(MPI_STATUS_SIZE,100) ::  wait_stat
1546#endif
1547
1548
1549    INTEGER, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  ngp_yz, type_xz, type_yz
1550
1551    LOGICAL ::  left_border_pe  = .FALSE., north_border_pe = .FALSE., &
1552                reorder = .TRUE., right_border_pe = .FALSE.,          &
1553                south_border_pe = .FALSE.
1554
1555    LOGICAL, DIMENSION(2) ::  cyclic = (/ .TRUE. , .TRUE. /), &
1556                              remain_dims
1557#endif
1558
1559    SAVE
1560
1561 END MODULE pegrid
1562
1563
1564
1565
1566 MODULE profil_parameter
1567
1568!------------------------------------------------------------------------------!
1569! Description:
1570! ------------
1571! Definition of variables which control PROFIL-output
1572!------------------------------------------------------------------------------!
1573
1574    INTEGER, PARAMETER ::  crmax = 100
1575
1576    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(20) ::  cross_ts_profiles = &
1577                           (/ ' E E*               ', ' dt                 ', &
1578                              ' u* w*              ', ' th*                ', &
1579                              ' umax vmax wmax     ', ' div_old div_new    ', &
1580                              ' z_i_wpt z_i_pt     ', ' w"pt"0 w"pt" wpt   ', &
1581                              ' pt(0) pt(zp)       ', ' splux spluy spluz  ', &
1582                              ' L                  ',                         &
1583                            ( '                    ', i9 = 1, 9 ) /)
1584
1585    CHARACTER (LEN=100), DIMENSION(crmax) ::  cross_profiles = &
1586                           (/ ' u v                           ', &
1587                              ' pt                            ', &
1588                              ' w"pt" w*pt* w*pt*BC wpt wptBC ', &
1589                              ' w"u" w*u* wu w"v" w*v* wv     ', &
1590                              ' km kh                         ', &
1591                              ' l                             ', &
1592                         ( '                               ', i9 = 1, 94 ) /)
1593
1594    INTEGER ::  profile_columns = 2, profile_rows = 3, profile_number = 0
1595
1596    INTEGER ::  cross_ts_numbers(crmax,crmax) = 0, &
1597                cross_ts_number_count(crmax) = 0, &
1598                dopr_index(300) = 0, dopr_initial_index(300) = 0, &
1599                dots_crossindex(100) = 0, dots_index(100) = 0
1600               
1601
1602    REAL ::  cross_ts_uymax(20) = &
1603                             (/ 999.999, 999.999, 999.999, 999.999, 999.999,   &
1604                                999.999, 999.999, 999.999, 999.999, 999.999,   &
1605                                999.999, 999.999, 999.999, 999.999, 999.999,   &
1606                                999.999, 999.999, 999.999, 999.999, 999.999 /),&
1607             cross_ts_uymax_computed(20) = 999.999, &
1608             cross_ts_uymin(20) = &
1609                             (/ 999.999, 999.999, 999.999,  -5.000, 999.999,   &
1610                                999.999,   0.000, 999.999, 999.999, 999.999,   &
1611                                999.999, 999.999, 999.999, 999.999, 999.999,   &
1612                                999.999, 999.999, 999.999, 999.999, 999.999 /),&
1613             cross_ts_uymin_computed(20) = 999.999
1614
1615    SAVE
1616
1617 END MODULE profil_parameter
1618
1619
1620
1621
1622 MODULE spectrum
1623
1624!------------------------------------------------------------------------------!
1625! Description:
1626! ------------
1627! Definition of quantities used for computing spectra
1628!------------------------------------------------------------------------------!
1629
1630    CHARACTER (LEN=6),  DIMENSION(1:5) ::  header_char = (/ 'PS(u) ', 'PS(v) ',&
1631                                           'PS(w) ', 'PS(pt)', 'PS(q) ' /)
1632    CHARACTER (LEN=2),  DIMENSION(10)  ::  spectra_direction = 'x'
1633    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(10)  ::  data_output_sp  = ' '
1634    CHARACTER (LEN=25), DIMENSION(1:5) ::  utext_char =                    &
1635                                           (/ '-power spectrum of u     ', &
1636                                              '-power spectrum of v     ', &
1637                                              '-power spectrum of w     ', &
1638                                              '-power spectrum of ^1185 ', &
1639                                              '-power spectrum of q     ' /)
1640    CHARACTER (LEN=39), DIMENSION(1:5) ::  ytext_char =                        &
1641                                 (/ 'k ^2236 ^2566^2569<u(k) in m>2s>->2    ', &
1642                                    'k ^2236 ^2566^2569<v(k) in m>2s>->2    ', &
1643                                    'k ^2236 ^2566^2569<w(k) in m>2s>->2    ', &
1644                                    'k ^2236 ^2566^2569<^1185(k) in m>2s>->2', &
1645                                    'k ^2236 ^2566^2569<q(k) in m>2s>->2    ' /)
1646
1647    INTEGER ::  klist_x = 0, klist_y = 0, n_sp_x = 0, n_sp_y = 0
1648
1649    INTEGER ::  comp_spectra_level(100) = 999999,                   &
1650                lstyles(100) = (/ 0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1651                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1652                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1653                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1654                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1655                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1656                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1657                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1658                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1659                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8 /), &
1660                plot_spectra_level(100) = 999999
1661
1662    REAL    ::  time_to_start_sp = 0.0
1663
1664    SAVE
1665
1666 END MODULE spectrum
1667
1668
1669
1670
1671 MODULE statistics
1672
1673!------------------------------------------------------------------------------!
1674! Description:
1675! ------------
1676! Definition of statistical quantities, e.g. global sums
1677!------------------------------------------------------------------------------!
1678
1679    CHARACTER (LEN=40) ::  region(0:9)
1680    INTEGER ::  pr_palm = 90, statistic_regions = 0
1681    INTEGER ::  u_max_ijk(3), v_max_ijk(3), w_max_ijk(3)
1682    LOGICAL ::  flow_statistics_called = .FALSE.
1683    REAL ::     u_max, v_max, w_max
1684    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE       ::  sums_divnew_l, sums_divold_l,   &
1685                                              weight_substep, weight_pres
1686    REAL, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE     ::  sums, sums_wsts_bc_l, ts_value, &
1687                                              sums_wsus_ws_l, sums_wsvs_ws_l, &
1688                                              sums_us2_ws_l, sums_vs2_ws_l,   &
1689                                              sums_ws2_ws_l,                  &
1690                                              sums_wsnrs_ws_l,                &
1691                                              sums_wspts_ws_l,                &
1692                                              sums_wssas_ws_l,                &
1693                                              sums_wsqs_ws_l,                 &
1694                                              sums_wsqrs_ws_l
1695                                             
1696    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE   ::  hom_sum, rmask, spectrum_x, &
1697                                              spectrum_y, sums_l, sums_l_l, &
1698                                              sums_up_fraction_l
1699    REAL, DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  hom
1700
1701    SAVE
1702
1703 END MODULE statistics
1704
1705
1706
1707
1708 MODULE transpose_indices
1709
1710!------------------------------------------------------------------------------!
1711! Description:
1712! ------------
1713! Definition of indices for transposed arrays
1714!------------------------------------------------------------------------------!
1715
1716    INTEGER ::  nxl_y, nxl_yd, nxl_z, nxr_y, nxr_yd, nxr_z, nyn_x, nyn_z,      &
1717                nys_x, nys_z, nzb_x, nzb_y, nzb_yd, nzt_x, nzt_y, nzt_yd
1718               
1719
1720    SAVE
1721
1722 END MODULE transpose_indices
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.