source: palm/trunk/SOURCE/modules.f90 @ 1762

Last change on this file since 1762 was 1762, checked in by hellstea, 6 years ago

Introduction of nested domain system

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 71.4 KB
Line 
1!> @file modules.f90
2!--------------------------------------------------------------------------------!
3! This file is part of PALM.
4!
5! PALM is free software: you can redistribute it and/or modify it under the terms
6! of the GNU General Public License as published by the Free Software Foundation,
7! either version 3 of the License, or (at your option) any later version.
8!
9! PALM is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT ANY
10! WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR
11! A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License for more details.
12!
13! You should have received a copy of the GNU General Public License along with
14! PALM. If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
15!
16! Copyright 1997-2015 Leibniz Universitaet Hannover
17!--------------------------------------------------------------------------------!
18!
19! Current revisions:
20! ------------------
21! +nest_* variables, size of volume_flow arrays increased by one element
22!
23! Former revisions:
24! -----------------
25! $Id: modules.f90 1762 2016-02-25 12:31:13Z hellstea $
26!
27! 1738 2015-12-18 13:56:05Z raasch
28! +mean_surface_level_height
29!
30! 1695 2015-10-27 10:03:11Z maronga
31! Removed rif (forgotten in last revision)
32!
33! 1693 2015-10-27 08:35:45Z maronga
34! Renamed zp -> z_mo
35!
36! 1691 2015-10-26 16:17:44Z maronga
37! Renamed Obukhov length. Added ol, removed rif. Increased number of profiles
38! (pr_palm). Changed default values for dissipation_1d to 'detering' and
39! (mixing_length_1d to 'blackadar'. Added most_method. rif_min and rif_max
40! renamed to zeta_min and zeta_max and new values assigned.
41!
42! 1682 2015-10-07 23:56:08Z knoop
43! Code annotations made doxygen readable
44!
45! 1677 2015-10-02 13:25:23Z boeske
46! +ngp_yz_int, type_xz_int, type_yz_int
47!
48! 1666 2015-09-23 07:31:10Z raasch
49! +user_interface_current_revision, user_interface_required_revision in
50! control_parameters
51!
52! 1639 2015-08-31 14:46:48Z knoop
53! Bugfix: string 'unknown' extended to match LEN=13
54!
55! 1575 2015-03-27 09:56:27Z raasch
56! +ngp_xz
57!
58! 1560 2015-03-06 10:48:54Z keck
59! +recycling_yshift
60!
61! 1557 2015-03-05 16:43:04Z suehring
62! +monotonic_adjustment
63!
64! 1551 2015-03-03 14:18:16Z maronga
65! Increased pr_palm to 120. Increased length of dots_unit and dots_label to 13
66! digits. Increased length of domask, do2d, and do3d to 20 digits.
67!
68! 1496 2014-12-02 17:25:50Z maronga
69! Renamed "radiation" -> "cloud_top_radiation"
70!
71! 1484 2014-10-21 10:53:05Z kanani
72! Changes due to new module structure of the plant canopy model:
73!   canopy-model related parameters/variables moved to module
74!   plant_canopy_model_mod
75!
76! 1468 2014-09-24 14:06:57Z maronga
77! Adapted for use on up to 6-digit processor cores.
78! Increased identifier string length for user-defined quantities to 20.
79!
80! 1450 2014-08-21 07:31:51Z heinze
81! ntnudge from 100 to 1000 increased to allow longer simulations
82!
83! 1431 2014-07-15 14:47:17Z suehring
84! +var_d
85!
86! 1429 2014-07-15 12:53:45Z knoop
87! +ensemble_member_nr to prepare the random_generator for ensemble runs
88!
89! 1382 2014-04-30 12:15:41Z boeske
90! Renamed variables which store large scale forcing tendencies
91! pt_lsa -> td_lsa_lpt, pt_subs -> td_sub_lpt,
92! q_lsa  -> td_lsa_q,   q_subs  -> td_sub_q
93!
94! 1365 2014-04-22 15:03:56Z boeske
95! Usage of large scale forcing enabled:
96! increase pr_palm from 90 to 100 to allow for more standard profiles
97! + ngp_sums_ls, pt_lsa, pt_subs, q_lsa, q_subs, tmp_tnudge, sums_ls_l,
98! use_subsidence_tendencies
99!
100! 1361 2014-04-16 15:17:48Z hoffmann
101! tend_* removed
102! call_microphysics_at_all_substeps added
103! default of drizzle set to true
104!
105! 1359 2014-04-11 17:15:14Z hoffmann
106! particle_attributes moved to mod_particle_attributes.f90
107!
108! 1353 2014-04-08 15:21:23Z heinze
109! REAL constants provided with KIND-attribute
110!
111! 1327 2014-03-21 11:00:16Z raasch
112! REAL constants defined as wp-kind
113! -avs_output, data_output_format, do3d_compress, iso2d_output, netcdf_output
114!
115! 1320 2014-03-20 08:40:49Z raasch
116! ONLY-attribute added to USE-statements,
117! kind-parameters added to all INTEGER and REAL declaration statements,
118! kinds are defined in new module kinds,
119! old module precision_kind is removed,
120! revision history before 2012 removed,
121! comment fields (!:) to be used for variable explanations added to
122! all variable declaration statements
123!
124! 1318 2014-03-17 13:35:16Z raasch
125! module cpulog moved to new separate module-file
126! interface for cpu_log removed
127!
128! 1314 2014-03-14 18:25:17Z suehring
129! + log_z_z0, number_of_sublayers, z0_av_global
130! 1308 2014-03-13 14:58:42Z fricke
131! +ntdim_2d_xy, ntdim_2d_xz, ntdim_2d_yz, ntdim_3d
132!
133! 1257 2013-11-08 15:18:40Z raasch
134! set default values for grid indices of maximum velocity components
135! u|v|w_max_ijk
136!
137! 1241 2013-10-30 11:36:58Z heinze
138! Usage of nudging enabled
139! +nudging, ntnudge, ptnudge, qnudge, tnudge, unudge, vnudge, wnudge
140! increase pr_palm from 80 to 90 to allow for more standard profiles
141!
142! Enable prescribed time depenend surface fluxes and geostrophic wind read in
143! from external file LSF_DATA
144! +large_scale_forcing, lsf_surf, lsf_vert, nlsf, time_surf, shf_surf, qsws_surf,
145!  pt_surf, q_surf, p_surf, time_vert, ug_vert, vg_vert, wsubs_vert
146!
147! 1221 2013-09-10 08:59:13Z raasch
148! wall_flags_0 changed to 32bit int, +wall_flags_00,
149! +rflags_s_inner, rflags_invers
150!
151! 1216 2013-08-26 09:31:42Z raasch
152! +transpose_compute_overlap,
153! several variables are now defined in the serial (non-parallel) case also
154!
155! 1212 2013-08-15 08:46:27Z raasch
156! +tri
157!
158! 1179 2013-06-14 05:57:58Z raasch
159! +reference_state, ref_state, use_initial_profile_as_reference, vpt_reference,
160! use_reference renamed use_single_reference_value
161!
162! 1159 2013-05-21 11:58:22Z fricke
163! -bc_lr_dirneu, bc_lr_neudir, bc_ns_dirneu, bc_ns_neudir
164! +use_cmax
165!
166! 1128 2013-04-12 06:19:32Z raasch
167! +background_communication, i_left, i_right, j_north, j_south, req, req_count,
168! send_receive, sendrecv_in_background, wait_stat
169!
170! 1115 2013-03-26 18:16:16Z hoffmann
171! unused variables removed
172!
173! 1113 2013-03-10 02:48:14Z raasch
174! +on_device
175!
176! 1111 2013-03-08 23:54:10Z raasch
177! +tric, nr_timesteps_this_run
178!
179! 1106 2013-03-04 05:31:38Z raasch
180! array_kind renamed precision_kind, pdims defined in serial code
181! bugfix: default value assigned to coupling_start_time
182!
183! 1095 2013-02-03 02:21:01Z raasch
184! FORTRAN error in r1092 removed
185!
186! 1092 2013-02-02 11:24:22Z raasch
187! character length in some derived type changed for better alignment
188!
189! 1065 2012-11-22 17:42:36Z hoffmann
190! + c_sedimentation, limiter_sedimentation, turbulence, a_1, a_2, a_3, b_1, b_2,
191! + b_3, c_1, c_2, c_3, beta_cc
192!
193! bottom boundary condition of qr, nr changed from Dirichlet to Neumann
194!
195! 1053 2012-11-13 17:11:03Z hoffmann
196! necessary expansions according to the two new prognostic equations (nr, qr)
197! of the two-moment cloud physics scheme:
198! +*_init, flux_l_*, diss_l_*, flux_s_*, diss_s_*, *sws, *swst, tend_*, *, *_p
199! +t*_m, *_1, *_2, *_3, *_av, bc_*_b, bc_*_t, ibc_*_b, ibc_*_t, bc_*_t_val,
200! +*_vertical_gradient, *_surface_initial_change, *_vertical_gradient_level,
201! +*_vertical_gradient_level_ind, *_surface, constant_waterflux_*, 
202! +cloud_scheme, icloud_scheme, surface_waterflux_*, sums_ws*s_ws_l, wall_*flux
203!
204! constants for the two-moment scheme:
205! +a_vent, a_term, b_vent, b_term, c_evap, c_term, cof, eps_sb, k_cc, k_cr, k_rr,
206! +k_br, kappa_rr, kin_vis_air, mu_constant_value, nc, pirho_l, dpirho_l, rho_1,
207! +schmidt, schmidt_p_1d3, stp, x0, xmin, xmax, dt_precipitation, w_precipitation
208!
209! steering parameters for the two_moment scheme:
210! +mu_constant, ventilation_effect
211!
212! 1036 2012-10-22 13:43:42Z raasch
213! code put under GPL (PALM 3.9)
214!
215! 1031 2012-10-19 14:35:30Z raasch
216! +output_format_netcdf
217!
218! 1015 2012-09-27 09:23:24Z raasch
219! +acc_rank, num_acc_per_node,
220! -adjust_mixing_length
221!
222! 1010 2012-09-20 07:59:54Z raasch
223! pointer free version can be generated with cpp switch __nopointer
224!
225! 1003 2012-09-14 14:35:53Z raasch
226! -grid_matching, nxa, nya, etc., nnx_pe, nny_pe, spl_*
227!
228! 1001 2012-09-13 14:08:46Z raasch
229! -asselin_filter_factor, cut_spline_overshoot, dt_changed, last_dt_change,
230! last_dt_change_1d, long_filter_factor, overshoot_limit_*, ups_limit_*
231! several pointer/target arrays converted to normal ones
232!
233! 996 2012-09-07 10:41:47Z raasch
234! -use_prior_plot1d_parameters
235!
236! 978 2012-08-09 08:28:32Z fricke
237! +c_u_m, c_u_m_l, c_v_m, c_v_m_l, c_w_m, c_w_m_l,
238! +bc_lr_dirneu, bc_lr_neudir, bc_ns_dirneu, bc_ns_neudir
239! -km_damp_x, km_damp_y, km_damp_max, outflow_damping_width
240! +z0h, z0h_av, z0h_factor, z0h1d
241! +ptdf_x, ptdf_y, pt_damping_width, pt_damping_factor
242!
243! 964 2012-07-26 09:14:24Z raasch
244! -cross_linecolors, cross_linestyles, cross_normalized_x, cross_normx_factor,
245! cross_normalized_y, cross_normy_factor, cross_pnc_local,
246! cross_profile_numbers, cross_profile_number_counter, cross_uxmax,
247! cross_uxmax_computed, cross_uxmax_normalized,
248! cross_uxmax_normalized_computed, cross_uxmin, cross_uxmin_computed,
249! cross_uxmin_normalized, cross_uxmin_normalized_computed, cross_uymax,
250! cross_uymin, cross_xtext, dopr_crossindex, dopr_label, linecolors, linestyles,
251! nz_do1d, profil_output, z_max_do1d, z_max_do1d_normalized
252!
253! 951 2012-07-19 14:22:52Z hoffmann
254! changing profile_columns and profile_rows
255!
256! 940 2012-07-09 14:31:00Z raasch
257! +neutral
258!
259! 927 2012-06-06 19:15:04Z raasch
260! +masking_method
261!
262! 880 2012-04-13 06:28:59Z raasch
263! gathered_size, subdomain_size moved to control_parameters
264!
265! 866 2012-03-28 06:44:41Z raasch
266! interface for global_min_max changed
267!
268! 861 2012-03-26 14:18:34Z suehring
269! +wall_flags_0
270! -boundary_flags
271! +nzb_max
272! +adv_sca_1, +adv_mom_1
273!
274! 849 2012-03-15 10:35:09Z raasch
275! +deleted_particles, deleted_tails, tr.._count_sum, tr.._count_recv_sum in
276! particle_attributes,
277! +de_dx, de_dy, de_dz in arrays_3d,
278! first_call_advec_particles renamed first_call_lpm
279!
280! 828 2012-02-21 12:00:36Z raasch
281! +dissipation_classes, radius_classes, use_kernel_tables,
282! particle feature color renamed class
283!
284! 825 2012-02-19 03:03:44Z raasch
285! +bfactor, curvature_solution_effects, eps_ros, molecular_weight_of_water,
286! vanthoff, -b_cond in cloud_parameters,
287! dopts_num increased to 29, particle attributes speed_x|y|z_sgs renamed
288! rvar1|2|3
289! wang_collision_kernel and turbulence_effects_on_collision replaced by
290! collision_kernel, hall_kernel, palm_kernel, wang_kernel
291!
292! 809 2012-01-30 13:32:58Z marongas
293! Bugfix: replaced .AND. and .NOT. with && and ! in the preprocessor directives
294!
295! 807 2012-01-25 11:53:51Z maronga
296! New cpp directive "__check" implemented which is used by check_namelist_files.
297! New parameter check_restart has been defined which is needed by
298! check_namelist_files only.
299!
300! 805 2012-01-17 15:53:28Z franke
301! Bugfix collective_wait must be out of parallel branch for runs in serial mode
302!
303! 801 2012-01-10 17:30:36Z suehring
304! Dimesion of sums_wsus_ws_l, ! sums_wsvs_ws_l, sums_us2_ws_l, sums_vs2_ws_l,
305! sums_ws2_ws_l, sums_wspts_ws_l, sums_wsqs_ws_l, sums_wssas_ws_l increased.
306! for thread-safe summation in advec_ws.
307!
308! RCS Log replace by Id keyword, revision history cleaned up
309!
310! Revision 1.95  2007/02/11 13:18:30  raasch
311! version 3.1b (last under RCS control)
312!
313! Revision 1.1  1997/07/24 11:21:26  raasch
314! Initial revision
315!
316!
317!------------------------------------------------------------------------------!
318! Description:
319! ------------
320!> Definition of all variables
321!>
322!> @todo Add description for each variable
323!------------------------------------------------------------------------------!
324
325
326!------------------------------------------------------------------------------!
327! Description:
328! ------------
329!> Definition of variables for special advection schemes.
330!------------------------------------------------------------------------------!
331 MODULE advection
332 
333    USE kinds
334
335    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE   ::  aex, bex, dex, eex
336
337    SAVE
338
339 END MODULE advection
340
341
342!------------------------------------------------------------------------------!
343! Description:
344! ------------
345!> Definition of all arrays defined on the computational grid.
346!------------------------------------------------------------------------------!
347 MODULE arrays_3d
348
349    USE kinds
350
351    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::                                     &
352          c_u_m, c_u_m_l, c_v_m, c_v_m_l, c_w_m, c_w_m_l, ddzu, ddzu_pres,     &
353          dd2zu, dzu, ddzw, dzw, hyp, inflow_damping_factor, l_grid,           &
354          nc_1d, nr_1d, ptdf_x, ptdf_y, p_surf, pt_surf, pt_1d, pt_init,       &
355          qsws_surf, q_1d, q_init, q_surf, qc_1d, qr_1d, rdf, rdf_sc,          & 
356          ref_state, sa_init, shf_surf, timenudge, time_surf, time_vert,       &
357          tmp_tnudge, ug, u_init, u_nzb_p1_for_vfc, vg, v_init,                &
358          v_nzb_p1_for_vfc, w_subs, zu, zw
359
360    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::                                   &
361          c_u, c_v, c_w, diss_s_e, diss_s_nr, diss_s_pt, diss_s_q,             &
362          diss_s_qr, diss_s_sa, diss_s_u, diss_s_v, diss_s_w, dzu_mg, dzw_mg,  &
363          flux_s_e, flux_s_nr, flux_s_pt, flux_s_q, flux_s_qr, flux_s_sa,      &
364          flux_s_u, flux_s_v, flux_s_w, f1_mg, f2_mg, f3_mg,                   &
365          mean_inflow_profiles, nrs, nrsws, nrswst,                            &
366          ol,                                                                  & !< Obukhov length
367          ptnudge, pt_slope_ref,                                               &
368          qnudge, qs, qsws, qswst, qswst_remote, qrs, qrsws, qrswst,           &
369          saswsb, saswst, shf, tnudge, td_lsa_lpt, td_lsa_q, td_sub_lpt,       &
370          td_sub_q, total_2d_a, total_2d_o, ts, tswst, ug_vert, unudge, us,    &
371          usws, uswst, vnudge, vg_vert, vsws, vswst, wnudge, wsubs_vert, z0, z0h
372
373    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::                                 &
374          d, de_dx, de_dy, de_dz, diss, diss_l_e,                              &
375          diss_l_nr, diss_l_pt, diss_l_q, diss_l_qr, diss_l_sa, diss_l_u,      &
376          diss_l_v, diss_l_w, flux_l_e, flux_l_nr, flux_l_pt, flux_l_q,        &
377          flux_l_qr, flux_l_sa, flux_l_u, flux_l_v, flux_l_w, kh, km,          &
378          l_wall, p_loc, tend, tric,                                           &
379          u_m_l, u_m_n, u_m_r, u_m_s, v_m_l, v_m_n, v_m_r, v_m_s, w_m_l,       &
380          w_m_n, w_m_r, w_m_s
381
382#if defined( __nopointer )
383    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE, TARGET ::                         &
384          e, e_p, nr, nr_p, p, prho, pt, pt_p, q, q_p, qc, ql, ql_c, ql_v,     &
385          ql_vp, qr, qr_p, rho, sa, sa_p, te_m, tnr_m, tpt_m, tq_m, tqr_m,     &
386          tsa_m, tu_m, tv_m, tw_m, u, u_p, v, v_p, vpt, w, w_p
387#else
388    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE, TARGET ::                         &
389          e_1, e_2, e_3, p, prho_1, nr_1, nr_2, nr_3, pt_1, pt_2, pt_3, q_1,   &
390          q_2, q_3, qc_1, ql_v, ql_vp, ql_1, ql_2, qr_1, qr_2, qr_3, rho_1,    &
391          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
392
393    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), POINTER ::                                     &
394          e, e_p, nr, nr_p, prho, pt, pt_p, q, q_p, qc, ql, ql_c, qr, qr_p,    &
395          rho, sa, sa_p, te_m, tnr_m, tpt_m, tq_m, tqr_m, tsa_m, tu_m, tv_m,   &
396          tw_m, u, u_p, v, v_p, vpt, w, w_p
397#endif
398
399    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  rif_wall, tri
400
401    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE :: var_x, var_y, var_z, gamma_x,   &
402                                           gamma_y, gamma_z
403
404
405    SAVE
406
407 END MODULE arrays_3d
408
409
410!------------------------------------------------------------------------------!
411! Description:
412! ------------
413!> Definition of variables needed for time-averaging of 2d/3d data.
414!------------------------------------------------------------------------------!
415 MODULE averaging
416 
417    USE kinds
418
419    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  lwp_av,                & !> Avg. liquid water path
420                                              precipitation_rate_av, & !> Avg. of precipitation rate
421                                              ol_av,                 & !> Avg. of Obukhov length
422                                              qsws_av,               & !> Avg. of surface moisture flux
423                                              shf_av,                & !> Avg. of surface heat flux
424                                              ts_av,                 & !> Avg. of characteristic temperature scale
425                                              us_av,                 & !> Avg. of friction velocity
426                                              z0_av,                 & !> Avg. of roughness length for momentum
427                                              z0h_av                   !> Avg. of roughness length for heat and moisture
428
429    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE, TARGET ::                         &
430          e_av, lpt_av, nr_av, p_av, pc_av, pr_av, prr_av, pt_av, q_av, qc_av, &
431          ql_av, ql_c_av, ql_v_av, ql_vp_av, qr_av, qv_av, rho_av, s_av, sa_av,&
432          u_av, v_av, vpt_av, w_av
433 
434 END MODULE averaging
435
436
437!------------------------------------------------------------------------------!
438! Description:
439! ------------
440!> Definition of variables and constants for cloud physics.
441!------------------------------------------------------------------------------!
442 MODULE cloud_parameters
443 
444    USE kinds
445
446    LOGICAL ::  curvature_solution_effects = .FALSE., &
447                limiter_sedimentation = .TRUE., &
448                ventilation_effect = .FALSE.
449               
450
451    REAL(wp) ::  a_1 = 8.69E-4_wp,     & !< coef. in turb. parametrization (cm-2 s3)
452                 a_2 = -7.38E-5_wp,    & !< coef. in turb. parametrization (cm-2 s3)
453                 a_3 = -1.40E-2_wp,    & !< coef. in turb. parametrization
454                 a_term = 9.65_wp,     & !< coef. for terminal velocity (m s-1)
455                 a_vent = 0.78_wp,     & !< coef. for ventilation effect
456                 b_1 = 11.45E-6_wp,    & !< coef. in turb. parametrization (m)
457                 b_2 = 9.68E-6_wp,     & !< coef. in turb. parametrization (m)
458                 b_3 = 0.62_wp,        & !< coef. in turb. parametrization
459                 b_term = 9.8_wp,      & !< coef. for terminal velocity (m s-1)
460                 b_vent = 0.308_wp,    & !< coef. for ventilation effect
461                 beta_cc = 3.09E-4_wp, & !< coef. in turb. parametrization (cm-2 s3)
462                 bfactor,              & !< solution effect on diffusional growth
463                 c_1 = 4.82E-6_wp,     & !< coef. in turb. parametrization (m)
464                 c_2 = 4.8E-6_wp,      & !< coef. in turb. parametrization (m)
465                 c_3 = 0.76_wp,        & !< coef. in turb. parametrization
466                 c_const = 0.93_wp,    & !< const. in Taylor-microscale Reynolds number
467                 c_evap = 0.7_wp,      & !< constant in evaporation
468                 c_sedimentation = 2.0_wp, & !< Courant number of sedimentation process
469                 c_term = 600.0_wp,    & !< coef. for terminal velocity (m-1)
470                 cof(6) = (/ 76.18009172947146_wp,      & !< coefficients in the
471                             -86.50532032941677_wp,     & !< numerical
472                             24.01409824083091_wp,      & !< calculation of the
473                             -1.231739572450155_wp,     & !< gamma function
474                             0.1208650973866179E-2_wp,  &
475                             -0.5395239384953E-5_wp /), &
476                cp = 1005.0_wp,       & !< heat capacity of dry air (J kg-1 K-1)
477                diff_coeff_l = 0.23E-4_wp, & !< diffusivity of water vapor (m2 s-1)
478                effective_coll_efficiency, & !< effective collision efficiency
479                eps_ros = 1.0E-4_wp,  & !< accuracy of Rosenbrock method
480                eps_sb = 1.0E-20_wp,  & !< threshold in two-moments scheme
481                k_cc = 9.44E09_wp,    & !< const. cloud-cloud kernel (m3 kg-2 s-1)
482                k_cr0 = 4.33_wp,      & !< const. cloud-rain kernel (m3 kg-1 s-1)
483                k_rr = 7.12_wp,       & !< const. rain-rain kernel (m3 kg-1 s-1)
484                k_br = 1000._wp,      & !< const. in breakup parametrization (m-1)
485                k_st = 1.2E8_wp,      & !< const. in drizzle parametrization (m-1 s-1)
486                kappa_rr = 60.7_wp,   & !< const. in collision kernel (kg-1/3)
487                kin_vis_air = 1.4086E-5_wp, & !< kin. viscosity of air (m2 s-1)
488                l_v = 2.5E+06_wp,     & !< latent heat of vaporization (J kg-1)
489                l_d_cp, l_d_r, l_d_rv, & !< l_v / cp, l_v / r_d, l_v / r_v
490                mass_of_solute = 1.0E-17_wp, & !< soluted NaCl (kg)
491                molecular_weight_of_solute = 0.05844_wp, & !< mol. m. NaCl (kg mol-1)
492                molecular_weight_of_water = 0.01801528_wp, & !< mol. m. H2O (kg mol-1)
493                nc_const = 70.0E6_wp, & !< cloud droplet concentration
494                prec_time_const = 0.001_wp, & !< coef. in Kessler scheme
495                pirho_l, dpirho_l, & !< pi * rho_l / 6.0; 6.0 / ( pi * rho_l )
496                rho_l = 1.0E3_wp,     & !< density of water (kg m-3)
497                ql_crit = 0.0005_wp,  & !< coef. in Kessler scheme
498                r_d = 287.0_wp,       & !< sp. gas const. dry air (J kg-1 K-1)
499                r_v = 461.51_wp,      & !< sp. gas const. water vapor (J kg-1 K-1)
500                schmidt = 0.71_wp,    & !< Schmidt number
501                schmidt_p_1d3,        & !< schmidt**( 1.0 / 3.0 )
502                sed_qc_const,         & !< const. for sedimentation of cloud water
503                sigma_gc = 1.3_wp,    & !< log-normal geometric standard deviation
504                stp = 2.5066282746310005_wp, & !< parameter in gamma function
505                thermal_conductivity_l = 2.43E-2_wp, & !< therm. cond. air (J m-1 s-1 K-1)
506                vanthoff = 2.0_wp,    & !< van't Hoff factor for NaCl
507                x0 = 2.6E-10_wp,      & !< separating drop mass (kg)
508                xrmin = 2.6E-10_wp,   & !< minimum rain drop size (kg)
509                xrmax = 5.0E-6_wp,    & !< maximum rain drop site (kg)
510                dt_precipitation = 100.0_wp, & !< timestep precipitation (s)
511                w_precipitation = 9.65_wp      !< maximum terminal velocity (m s-1)
512
513    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE     ::  hyrho, pt_d_t, t_d_pt 
514
515    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  precipitation_amount, &
516                                                precipitation_rate
517!
518!-- 3D array of precipitation rate
519    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  prr
520
521    SAVE
522
523 END MODULE cloud_parameters
524
525
526!------------------------------------------------------------------------------!
527! Description:
528! ------------
529!> Definition of general constants.
530!------------------------------------------------------------------------------!
531 MODULE constants
532 
533    USE kinds
534
535    REAL(wp)  ::  pi = 3.141592654_wp
536    REAL(wp)  ::  adv_mom_1, adv_mom_3, adv_mom_5, adv_sca_1, adv_sca_3, adv_sca_5
537   
538
539    SAVE
540
541 END MODULE constants
542
543 
544!------------------------------------------------------------------------------!
545! Description:
546! ------------
547!> Definition of parameters for program control
548!------------------------------------------------------------------------------!
549 MODULE control_parameters
550
551    USE kinds
552
553    TYPE plot_precision
554       CHARACTER (LEN=8) ::  variable
555       INTEGER(iwp)      ::  precision
556    END TYPE plot_precision
557
558    TYPE(plot_precision), DIMENSION(100) ::  plot_3d_precision =               &
559                        (/ plot_precision( 'u', 2 ), plot_precision( 'v', 2 ), &
560                           plot_precision( 'w', 2 ), plot_precision( 'p', 5 ), &
561                           plot_precision( 'pt', 2 ),                          &
562                           ( plot_precision( ' ', 1 ), i9 = 1,95 ) /)
563
564    TYPE file_status
565       LOGICAL ::  opened, opened_before
566    END TYPE file_status
567   
568    INTEGER, PARAMETER :: mask_xyz_dimension = 100, max_masks = 50
569
570    TYPE(file_status), DIMENSION(200+2*max_masks) ::                &
571                             openfile = file_status(.FALSE.,.FALSE.)
572
573    CHARACTER (LEN=1)    ::  cycle_mg = 'w', timestep_reason = ' '
574    CHARACTER (LEN=2)    ::  coupling_char = ''
575    CHARACTER (LEN=5)    ::  write_binary = 'false'
576    CHARACTER (LEN=8)    ::  most_method = 'lookup', & !< NAMELIST parameter defining method to be used to calculate Okukhov length,
577                             run_date,               & !<
578                             run_time                  !<
579    CHARACTER (LEN=9)    ::  simulated_time_chr
580    CHARACTER (LEN=11)   ::  topography_grid_convention = ' '
581    CHARACTER (LEN=12)   ::  version = ' ', revision = ' ', &
582                             user_interface_current_revision = ' ', &
583                             user_interface_required_revision = ' '
584    CHARACTER (LEN=16)   ::  conserve_volume_flow_mode = 'default', &
585                             loop_optimization = 'default', &
586                             momentum_advec = 'ws-scheme', &
587                             psolver = 'poisfft', &
588                             scalar_advec = 'ws-scheme'
589    CHARACTER (LEN=20)   ::  bc_e_b = 'neumann', bc_lr = 'cyclic', &
590                             bc_ns = 'cyclic', bc_p_b = 'neumann', &
591                             bc_p_t = 'dirichlet', bc_pt_b = 'dirichlet', &
592                             bc_pt_t = 'initial_gradient', &
593                             bc_q_b = 'dirichlet', bc_q_t = 'neumann', &
594                             bc_s_b = 'dirichlet', bc_s_t = 'neumann', &
595                             bc_sa_t = 'neumann', &
596                             bc_uv_b = 'dirichlet', bc_uv_t = 'dirichlet', &
597                             cloud_scheme = 'seifert_beheng', &
598                             coupling_mode = 'uncoupled', &
599                             coupling_mode_remote = 'uncoupled', &
600                             dissipation_1d = 'detering', &
601                             fft_method = 'system-specific', &
602                             mixing_length_1d = 'blackadar', &
603                             random_generator = 'numerical-recipes', &
604                             reference_state = 'initial_profile', &
605                             return_addres, return_username, &
606                             timestep_scheme = 'runge-kutta-3'                             
607    CHARACTER (LEN=40)   ::  avs_data_file, output_format_netcdf, &
608                             topography = 'flat'
609    CHARACTER (LEN=64)   ::  host = ' '
610    CHARACTER (LEN=80)   ::  log_message, run_identifier
611    CHARACTER (LEN=100)  ::  initializing_actions = ' ' 
612    CHARACTER (LEN=110)  ::  run_description_header
613    CHARACTER (LEN=1000) ::  message_string = ' '
614
615    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(100) ::  data_output = ' ',    &
616                                           data_output_user = ' ', doav = ' '
617    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(max_masks,100) ::  &
618         data_output_masks = ' ', data_output_masks_user = ' '
619
620    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(300) ::  data_output_pr = ' '
621    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(200) ::  data_output_pr_user = ' '
622    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(11)  ::  netcdf_precision = ' '
623
624    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(max_masks,0:1,100) ::  domask = ' '
625    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(0:1,100) ::  do2d = ' ', do3d = ' '
626
627    INTEGER(iwp) ::  abort_mode = 1, average_count_pr = 0, average_count_sp = 0, &
628                     average_count_3d = 0, current_timestep_number = 0, &
629                     coupling_topology = 0, &
630                     dist_range = 0, disturbance_level_ind_b, &
631                     disturbance_level_ind_t, doav_n = 0, dopr_n = 0, &
632                     dopr_time_count = 0, dopts_time_count = 0, &
633                     dosp_time_count = 0, dots_time_count = 0, &
634                     do2d_xy_n = 0, do2d_xz_n = 0, do2d_yz_n = 0, do3d_avs_n = 0, &
635                     dp_level_ind_b = 0, dvrp_filecount = 0, &
636                     dz_stretch_level_index, ensemble_member_nr = 0, gamma_mg, gathered_size, &
637                     grid_level, ibc_e_b, ibc_p_b, ibc_p_t, &
638                     ibc_pt_b, ibc_pt_t, ibc_q_b, ibc_q_t, &
639                     ibc_sa_t, ibc_uv_b, ibc_uv_t, icloud_scheme, &
640                     inflow_disturbance_begin = -1, inflow_disturbance_end = -1, &
641                     intermediate_timestep_count, intermediate_timestep_count_max, &
642                     io_group = 0, io_blocks = 1, iran = -1234567, &
643                     masks = 0, maximum_grid_level, &
644                     maximum_parallel_io_streams = -1, max_pr_user = 0, &
645                     mgcycles = 0, mg_cycles = -1, mg_switch_to_pe0_level = 0, mid, &
646                     nlsf = 1000, ntnudge = 1000, netcdf_data_format = 2, ngsrb = 2, &
647                     nr_timesteps_this_run = 0, &
648                     nsor = 20, nsor_ini = 100, n_sor, normalizing_region = 0, &
649                     nz_do3d = -9999, prt_time_count = 0, &
650                     recycling_plane, runnr = 0, &
651                     skip_do_avs = 0, subdomain_size, terminate_coupled = 0, &
652                     terminate_coupled_remote = 0, timestep_count = 0
653
654    INTEGER(iwp) ::  dist_nxl(0:1), dist_nxr(0:1), dist_nyn(0:1), dist_nys(0:1), &
655                     do2d_no(0:1) = 0, do2d_xy_time_count(0:1), &
656                     do2d_xz_time_count(0:1), do2d_yz_time_count(0:1), &
657                     do3d_no(0:1) = 0, do3d_time_count(0:1), &
658                     domask_no(max_masks,0:1) = 0, domask_time_count(max_masks,0:1),&
659                     mask_size(max_masks,3) = -1, mask_size_l(max_masks,3) = -1, &
660                     mask_start_l(max_masks,3) = -1, &
661                     pt_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
662                     q_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
663                     sa_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
664                     section(100,3), section_xy(100) = -9999, &
665                     section_xz(100) = -9999, section_yz(100) = -9999, &
666                     ug_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
667                     vg_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
668                     subs_vertical_gradient_level_i(10) = -9999
669
670#if defined ( __check )
671    INTEGER(iwp) :: check_restart = 0
672#endif
673
674    INTEGER(iwp), DIMENSION(0:1) :: ntdim_2d_xy, ntdim_2d_xz, ntdim_2d_yz, ntdim_3d
675
676    INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  grid_level_count
677
678    INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  mask_i, mask_j, mask_k
679    INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  &
680                    mask_i_global, mask_j_global, mask_k_global
681
682    LOGICAL ::  bc_lr_cyc =.TRUE., bc_lr_dirrad = .FALSE., &
683                bc_lr_raddir = .FALSE., bc_ns_cyc = .TRUE., &
684                bc_ns_dirrad = .FALSE., bc_ns_raddir = .FALSE.,&
685                call_microphysics_at_all_substeps = .FALSE., &
686                call_psolver_at_all_substeps = .TRUE., &
687                cloud_droplets = .FALSE., cloud_physics = .FALSE., &
688                cloud_top_radiation = .FALSE., &
689                conserve_volume_flow = .FALSE., constant_diffusion = .FALSE., &
690                constant_flux_layer = .TRUE., &
691                constant_heatflux = .TRUE., constant_top_heatflux = .TRUE., &
692                constant_top_momentumflux = .FALSE., &
693                constant_top_salinityflux = .TRUE., &
694                constant_waterflux = .TRUE., create_disturbances = .TRUE., &
695                data_output_2d_on_each_pe = .TRUE., & 
696                dissipation_control = .FALSE., disturbance_created = .FALSE., &
697                do2d_at_begin = .FALSE., do3d_at_begin = .FALSE., &
698                do_sum = .FALSE., &
699                dp_external = .FALSE., dp_smooth = .FALSE., &
700                drizzle = .TRUE., dt_fixed = .FALSE., &
701                dt_3d_reached, dt_3d_reached_l, exchange_mg = .FALSE., &
702                first_call_lpm = .TRUE., &
703                force_print_header = .FALSE., galilei_transformation = .FALSE.,&
704                humidity = .FALSE., humidity_remote = .FALSE., &
705                inflow_l = .FALSE., inflow_n = .FALSE., &
706                inflow_r = .FALSE., inflow_s = .FALSE., &
707                large_scale_forcing = .FALSE., &
708                large_scale_subsidence = .FALSE., lsf_surf = .TRUE., &
709                lsf_vert = .TRUE., lptnudge = .FALSE., lqnudge = .FALSE., &
710                lunudge = .FALSE., lvnudge = .FALSE., lwnudge = .FALSE., &
711                masking_method = .FALSE., mg_switch_to_pe0 = .FALSE., &
712                monotonic_adjustment = .FALSE., &
713                nest_bound_l = .FALSE., nest_bound_n = .FALSE., &
714                nest_bound_r = .FALSE., nest_bound_s = .FALSE., &
715                nest_domain = .FALSE., &
716                neutral = .FALSE., nudging = .FALSE., &
717                ocean = .FALSE., on_device = .FALSE., &
718                outflow_l = .FALSE., outflow_n = .FALSE., outflow_r = .FALSE., &
719                outflow_s = .FALSE., passive_scalar = .FALSE., &
720                precipitation = .FALSE., &
721                random_heatflux = .FALSE., recycling_yshift = .FALSE.,&
722                run_control_header = .FALSE., run_coupled = .TRUE., &
723                scalar_rayleigh_damping = .TRUE., sloping_surface = .FALSE., &
724                stop_dt = .FALSE., synchronous_exchange = .FALSE., &
725                terminate_run = .FALSE., transpose_compute_overlap = .FALSE., &
726                turbulence = .FALSE., turbulent_inflow = .FALSE., &
727                use_cmax = .TRUE., use_initial_profile_as_reference = .FALSE., &
728                use_prescribed_profile_data = .FALSE., &
729                use_single_reference_value = .FALSE., &
730                use_subsidence_tendencies = .FALSE., &
731                use_surface_fluxes = .FALSE., use_top_fluxes = .FALSE., &
732                use_ug_for_galilei_tr = .TRUE., use_upstream_for_tke = .FALSE.,&
733                wall_adjustment = .TRUE., ws_scheme_sca = .FALSE., &
734                ws_scheme_mom = .FALSE.
735
736    LOGICAL ::  data_output_xy(0:1) = .FALSE., data_output_xz(0:1) = .FALSE., &
737                data_output_yz(0:1) = .FALSE.
738
739    REAL(wp) ::  advected_distance_x = 0.0_wp, advected_distance_y = 0.0_wp, &
740                 alpha_surface = 0.0_wp, atmos_ocean_sign = 1.0_wp, &
741                 averaging_interval = 0.0_wp, averaging_interval_pr = 9999999.9_wp, &
742                 averaging_interval_sp = 9999999.9_wp, bc_pt_t_val, bc_q_t_val, &
743                 bottom_salinityflux = 0.0_wp, &
744                 building_height = 50.0_wp, building_length_x = 50.0_wp, &
745                 building_length_y = 50.0_wp, building_wall_left = 9999999.9_wp, &
746                 building_wall_south = 9999999.9_wp, canyon_height = 50.0_wp, &
747                 canyon_width_x = 9999999.9_wp, canyon_width_y = 9999999.9_wp, &
748                 canyon_wall_left = 9999999.9_wp, canyon_wall_south = 9999999.9_wp, &
749                 cfl_factor = -1.0_wp, cos_alpha_surface, &
750                 coupling_start_time = 0.0_wp, disturbance_amplitude = 0.25_wp, &
751                 disturbance_energy_limit = 0.01_wp, &
752                 disturbance_level_b = -9999999.9_wp, &
753                 disturbance_level_t = -9999999.9_wp, &
754                 dp_level_b = 0.0_wp, &
755                 dt = -1.0_wp, dt_averaging_input = 0.0_wp, &
756                 dt_averaging_input_pr = 9999999.9_wp, dt_coupling = 9999999.9_wp, &
757                 dt_data_output = 9999999.9_wp, &
758                 dt_data_output_av = 9999999.9_wp, dt_disturb = 9999999.9_wp, &
759                 dt_dopr = 9999999.9_wp, dt_dopr_listing = 9999999.9_wp, &
760                 dt_dopts = 9999999.9_wp, dt_dosp = 9999999.9_wp, dt_dots = 9999999.9_wp, &
761                 dt_do2d_xy = 9999999.9_wp, dt_do2d_xz = 9999999.9_wp, &
762                 dt_do2d_yz = 9999999.9_wp, dt_do3d = 9999999.9_wp, dt_dvrp = 9999999.9_wp, &
763                 dt_max = 20.0_wp, dt_micro = -1.0_wp, &
764                 dt_restart = 9999999.9_wp, &
765                 dt_run_control = 60.0_wp, dt_3d = -1.0_wp, dz = -1.0_wp, &
766                 dz_max = 9999999.9_wp, dz_stretch_factor = 1.08_wp, &
767                 dz_stretch_level = 100000.0_wp, e_init = 0.0_wp, e_min = 0.0_wp, &
768                 end_time = 0.0_wp, &
769                 f = 0.0_wp, fs = 0.0_wp, g = 9.81_wp, inflow_damping_height = 9999999.9_wp, &
770                 inflow_damping_width = 9999999.9_wp, kappa = 0.4_wp, km_constant = -1.0_wp,&
771                 mask_scale_x = 1.0_wp, mask_scale_y = 1.0_wp, mask_scale_z = 1.0_wp, &
772                 maximum_cpu_time_allowed = 0.0_wp,  &
773                 molecular_viscosity = 1.461E-5_wp, &
774                 old_dt = 1.0E-10_wp, omega = 7.29212E-5_wp, omega_sor = 1.8_wp, &
775                 particle_maximum_age = 9999999.9_wp, &
776                 phi = 55.0_wp, prandtl_number = 1.0_wp, &
777                 precipitation_amount_interval = 9999999.9_wp, prho_reference, &
778                 pt_damping_factor = 0.0_wp, pt_damping_width = 0.0_wp, &
779                 pt_reference = 9999999.9_wp, pt_slope_offset = 0.0_wp, &
780                 pt_surface = 300.0_wp, pt_surface_initial_change = 0.0_wp, &
781                 q_surface = 0.0_wp, q_surface_initial_change = 0.0_wp, &
782                 rayleigh_damping_factor = -1.0_wp, rayleigh_damping_height = -1.0_wp, &
783                 recycling_width = 9999999.9_wp, residual_limit = 1.0E-4_wp, &
784                 restart_time = 9999999.9_wp, rho_reference, rho_surface, &
785                 roughness_length = 0.1_wp, &
786                 sa_surface = 35.0_wp, &
787                 simulated_time = 0.0_wp, simulated_time_at_begin, sin_alpha_surface, &
788                 skip_time_data_output = 0.0_wp, skip_time_data_output_av = 9999999.9_wp,&
789                 skip_time_dopr = 9999999.9_wp, skip_time_dosp = 9999999.9_wp, &
790                 skip_time_do2d_xy = 9999999.9_wp, skip_time_do2d_xz = 9999999.9_wp, &
791                 skip_time_do2d_yz = 9999999.9_wp, skip_time_do3d = 9999999.9_wp, &
792                 surface_heatflux = 9999999.9_wp, surface_pressure = 1013.25_wp, &
793                 surface_scalarflux = 9999999.9_wp, surface_waterflux = 9999999.9_wp, &
794                 s_surface = 0.0_wp, s_surface_initial_change = 0.0_wp, &
795                 termination_time_needed = -1.0_wp, time_coupling = 0.0_wp, &
796                 time_disturb = 0.0_wp, time_dopr = 0.0_wp, time_dopr_av = 0.0_wp, &
797                 time_dopr_listing = 0.0_wp, time_dopts = 0.0_wp, time_dosp = 0.0_wp, &
798                 time_dosp_av = 0.0_wp, time_dots = 0.0_wp, time_do2d_xy = 0.0_wp, &
799                 time_do2d_xz = 0.0_wp, time_do2d_yz = 0.0_wp, time_do3d = 0.0_wp, &
800                 time_do_av = 0.0_wp, time_do_sla = 0.0_wp, time_dvrp = 0.0_wp, &
801                 time_restart = 9999999.9_wp, time_run_control = 0.0_wp,&
802                 time_since_reference_point, top_heatflux = 9999999.9_wp, &
803                 top_momentumflux_u = 9999999.9_wp, &
804                 top_momentumflux_v = 9999999.9_wp, top_salinityflux = 9999999.9_wp, &
805                 ug_surface = 0.0_wp, u_bulk = 0.0_wp, u_gtrans = 0.0_wp, &
806                 vg_surface = 0.0_wp, vpt_reference = 9999999.9_wp, &
807                 v_bulk = 0.0_wp, v_gtrans = 0.0_wp, wall_adjustment_factor = 1.8_wp, &
808                 zeta_max = 20.0_wp,    & !< Maximum value of zeta = z/L
809                 zeta_min = -9990.0_wp, & !< Minimum value of zeta = z/L
810                 z_max_do2d = -1.0_wp, z0h_factor = 1.0_wp
811
812    REAL(wp) ::  do2d_xy_last_time(0:1) = -1.0_wp, do2d_xz_last_time(0:1) = -1.0_wp, &
813                 do2d_yz_last_time(0:1) = -1.0_wp, dpdxy(1:2) = 0.0_wp, &
814                 dt_domask(max_masks) = 9999999.9_wp, &
815                 mask_scale(3), &
816                 pt_vertical_gradient(10) = 0.0_wp, &
817                 pt_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9_wp, &
818                 q_vertical_gradient(10) = 0.0_wp, &
819                 q_vertical_gradient_level(10) = -1.0_wp, &
820                 s_vertical_gradient(10) = 0.0_wp, &
821                 s_vertical_gradient_level(10) = -1.0_wp, &
822                 sa_vertical_gradient(10) = 0.0_wp, &
823                 sa_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9_wp, &
824                 skip_time_domask(max_masks) = 9999999.9_wp, threshold(20) = 0.0_wp, &
825                 time_domask(max_masks) = 0.0_wp, &
826                 tsc(10) = (/ 1.0_wp, 1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp /), &
827                 u_profile(100) = 9999999.9_wp, uv_heights(100) = 9999999.9_wp, &
828                 v_profile(100) = 9999999.9_wp, &
829                 ug_vertical_gradient(10) = 0.0_wp, &
830                 ug_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9_wp, &
831                 vg_vertical_gradient(10) = 0.0_wp, &
832                 vg_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9_wp, &
833                 volume_flow(1:3) = 0.0_wp, volume_flow_area(1:3) = 0.0_wp, &
834                 volume_flow_initial(1:3) = 0.0_wp, wall_heatflux(0:4) = 0.0_wp, &
835                 wall_humidityflux(0:4) = 0.0_wp, wall_nrflux(0:4) = 0.0_wp, &
836                 wall_qflux(0:4) = 0.0_wp, wall_qrflux(0:4) = 0.0_wp, &
837                 wall_salinityflux(0:4) = 0.0_wp, wall_scalarflux(0:4) = 0.0_wp, &
838                 subs_vertical_gradient(10) = 0.0_wp, &
839                 subs_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9_wp
840
841    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  dp_smooth_factor
842
843    REAL(wp), DIMENSION(max_masks,mask_xyz_dimension) :: &
844            mask_x = -1.0_wp, mask_y = -1.0_wp, mask_z = -1.0_wp
845    REAL(wp), DIMENSION(max_masks,3) ::                  &
846            mask_x_loop = -1.0_wp, mask_y_loop = -1.0_wp, mask_z_loop = -1.0_wp
847   
848!
849!--    internal mask arrays ("mask,dimension,selection")
850       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  mask, mask_loop
851
852    SAVE
853
854 END MODULE control_parameters
855
856
857!------------------------------------------------------------------------------!
858! Description:
859! ------------
860!> Definition of variables used with dvrp-software.
861!------------------------------------------------------------------------------!
862 MODULE dvrp_variables
863
864     USE kinds
865
866    CHARACTER (LEN=10) ::  dvrp_output = 'rtsp', particle_color = 'none', &
867                           particle_dvrpsize = 'none'
868
869    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(10) ::  mode_dvrp = &
870                                     (/ ( '                    ', i9 = 1,10 ) /)
871
872    CHARACTER (LEN=80) ::  dvrp_directory = 'default',                    &
873                           dvrp_file      = 'default',                    &
874                           dvrp_host      = 'origin.rvs.uni-hannover.de', &
875                           dvrp_password  = '********',                   &
876                           dvrp_username  = ' '
877
878    INTEGER(iwp) ::  cluster_size = 1, dvrp_colortable_entries = 4,                 &
879                     dvrp_colortable_entries_prt = 22, islice_dvrp,                 &
880                     nx_dvrp, nxl_dvrp, nxr_dvrp, ny_dvrp, nyn_dvrp, nys_dvrp,      &
881                     nz_dvrp, pathlines_fadeintime = 5, pathlines_fadeouttime = 5,  &
882                     pathlines_linecount = 1000, pathlines_maxhistory = 40,         &
883                     pathlines_wavecount = 10, pathlines_wavetime = 50,             &
884                     vc_gradient_normals = 0, vc_mode = 0, vc_size_x = 2,           &
885                     vc_size_y = 2, vc_size_z = 2
886
887    INTEGER(iwp), DIMENSION(10) ::  slicer_position_dvrp
888
889    LOGICAL ::  cyclic_dvrp = .FALSE., dvrp_overlap, dvrp_total_overlap, &
890                local_dvrserver_running, lock_steering_update = .FALSE., &
891                use_seperate_pe_for_dvrp_output = .FALSE.
892
893    REAL(wp)    ::  clip_dvrp_l = 9999999.9_wp, clip_dvrp_n = 9999999.9_wp, &
894                    clip_dvrp_r = 9999999.9_wp, clip_dvrp_s = 9999999.9_wp, &
895                    superelevation = 1.0_wp, superelevation_x = 1.0_wp,     &
896                    superelevation_y = 1.0_wp, vc_alpha = 38.0_wp
897
898    REAL(wp), DIMENSION(2) ::  color_interval = (/ 0.0_wp, 1.0_wp /), &
899                               dvrpsize_interval = (/ 0.0_wp, 1.0_wp /)
900
901    REAL(wp), DIMENSION(3) ::  groundplate_color = (/ 0.0_wp, 0.6_wp, 0.0_wp /), &
902                               topography_color = (/ 0.8_wp, 0.7_wp, 0.6_wp /)
903
904#if defined( __decalpha )
905    REAL(wp), DIMENSION(2,10)  ::  slicer_range_limits_dvrp = RESHAPE( (/      &
906                                   -1.0_wp, 1.0_wp, -1.0_wp, 1.0_wp, -1.0_wp, 1.0_wp, -1.0_wp, 1.0_wp, &
907                                   -1.0_wp, 1.0_wp, -1.0_wp, 1.0_wp, -1.0_wp, 1.0_wp, -1.0_wp, 1.0_wp, &
908                                   -1.0_wp, 1.0_wp, -1.0_wp, 1.0_wp /), (/ 2, 10 /) )
909
910    REAL(wp), DIMENSION(3,10)  ::  isosurface_color = RESHAPE( (/                 &
911                                   0.9_wp, 0.9_wp, 0.9_wp,  0.8_wp, 0.1_wp, 0.1_wp,  0.1_wp, 0.1_wp, 0.8_wp, &
912                                   0.1_wp, 0.8_wp, 0.1_wp,  0.6_wp, 0.1_wp, 0.1_wp,  0.1_wp, 0.1_wp, 0.6_wp, &
913                                   0.1_wp, 0.6_wp, 0.1_wp,  0.4_wp, 0.1_wp, 0.1_wp,  0.1_wp, 0.1_wp, 0.4_wp, &
914                                   0.1_wp, 0.4_wp, 0.1_wp /), (/ 3, 10 /) )
915
916    REAL(sp), DIMENSION(2,100) ::  interval_values_dvrp, interval_h_dvrp =      &
917                                   RESHAPE( (/ 270.0_sp, 225.0_sp, 225.0_sp, 180.0_sp,      &
918                                                70.0_sp,  25.0_sp,  25.0_sp, -25.0_sp,      &
919                                               ( 0.0_sp, i9 = 1, 192 ) /),         &
920                                            (/ 2, 100 /) ),                     &
921                                   interval_l_dvrp = 0.5_sp, interval_s_dvrp = 1.0_sp,&
922                                   interval_a_dvrp = 0.0_sp,                       &
923                                   interval_values_dvrp_prt,                    &
924                                   interval_h_dvrp_prt = RESHAPE(               &
925                                   (/ 270.0_sp, 225.0_sp, 225.0_sp, 180.0_sp, 70.0_sp, 25.0_sp,   &
926                                      25.0_sp, -25.0_sp, ( 0.0_sp, i9 = 1, 192 ) /),     &
927                                                   (/ 2, 100 /) ),              &
928                                   interval_l_dvrp_prt = 0.5_sp,                   &
929                                   interval_s_dvrp_prt = 1.0_sp,                   &
930                                   interval_a_dvrp_prt = 0.0_sp
931#else
932    REAL(wp), DIMENSION(2,10)     ::  slicer_range_limits_dvrp
933
934    REAL(wp), DIMENSION(3,10)     ::  isosurface_color
935
936    REAL(sp), DIMENSION(2,100) ::  interval_values_dvrp,                       &
937                                   interval_values_dvrp_prt, interval_h_dvrp,  &
938                                   interval_h_dvrp_prt, interval_l_dvrp = 0.5_sp, &
939                                   interval_l_dvrp_prt = 0.5_sp, interval_s_dvrp = 1.0_sp, &
940                                   interval_s_dvrp_prt = 1.0_sp, interval_a_dvrp = 0.0_sp, &
941                                   interval_a_dvrp_prt = 0.0_sp
942
943    DATA  slicer_range_limits_dvrp / -1.0_wp, 1.0_wp, -1.0_wp, 1.0_wp, -1.0_wp, 1.0_wp, &
944                                     -1.0_wp, 1.0_wp, -1.0_wp, 1.0_wp, -1.0_wp, 1.0_wp, &
945                                     -1.0_wp, 1.0_wp, -1.0_wp, 1.0_wp, -1.0_wp, 1.0_wp, &
946                                     -1.0_wp, 1.0_wp /
947
948    DATA  isosurface_color / 0.9_wp, 0.9_wp, 0.9_wp,  0.8_wp, 0.1_wp, 0.1_wp,  0.1_wp, 0.1_wp, 0.8_wp, &
949                             0.1_wp, 0.8_wp, 0.1_wp,  0.6_wp, 0.1_wp, 0.1_wp,  0.1_wp, 0.1_wp, 0.6_wp, &
950                             0.1_wp, 0.6_wp, 0.1_wp,  0.4_wp, 0.1_wp, 0.1_wp,  0.1_wp, 0.1_wp, 0.4_wp, &
951                             0.1_wp, 0.4_wp, 0.1_wp /
952
953    DATA  interval_h_dvrp / 270.0_wp, 225.0_wp, 225.0_wp, 180.0_wp, 70.0_wp, 25.0_wp, &
954                            25.0_wp, -25.0_wp, 192 * 0.0_wp /
955
956    DATA  interval_h_dvrp_prt / 270.0_wp, 225.0_wp, 225.0_wp, 180.0_wp, 70.0_wp, 25.0_wp, &
957                                25.0_wp, -25.0_wp, 192 * 0.0_wp /
958#endif
959
960    REAL(sp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  xcoor_dvrp, ycoor_dvrp, zcoor_dvrp
961
962    TYPE steering
963       CHARACTER (LEN=24) ::  name
964       REAL(sp)           ::  min, max
965       INTEGER(iwp)       ::  imin, imax
966    END TYPE steering
967
968    TYPE(steering), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  steering_dvrp
969
970    SAVE
971
972 END MODULE dvrp_variables
973
974
975!------------------------------------------------------------------------------!
976! Description:
977! ------------
978!> Definition of grid spacings.
979!------------------------------------------------------------------------------!
980 MODULE grid_variables
981
982    USE kinds
983
984    REAL(wp) ::  ddx, ddx2, dx = 1.0_wp, dx2, ddy, ddy2, dy = 1.0_wp, dy2
985
986    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  ddx2_mg, ddy2_mg
987
988    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  fwxm, fwxp, fwym, fwyp, fxm, fxp,   &
989                                              fym, fyp, wall_e_x, wall_e_y,       &
990                                              wall_u, wall_v, wall_w_x, wall_w_y, &
991                                              zu_s_inner, zw_w_inner
992
993    SAVE
994
995 END MODULE grid_variables
996
997
998!------------------------------------------------------------------------------!
999! Description:
1000! ------------
1001!> Definition of array bounds, number of gridpoints, and wall flag arrays.
1002!------------------------------------------------------------------------------!
1003 MODULE indices
1004
1005    USE kinds
1006
1007    INTEGER(iwp) ::  i_left, i_right, j_north, j_south, nbgp = 3, ngp_sums,         &
1008                     ngp_sums_ls, nnx, nx = 0, nx_a, nx_o, nxl, nxlg, nxlu, nxr,    &
1009                     nxrg, nx_on_file, nny, ny = 0, ny_a, ny_o, nyn, nyng, nys,     &
1010                     nysg, nysv, ny_on_file, nnz, nz = 0, nzb, nzb_diff, nzb_max,   &
1011                     nzt, nzt_diff
1012
1013
1014    INTEGER(idp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::      &
1015                ngp_3d, ngp_3d_inner   ! need to have 64 bit for grids > 2E9
1016
1017    INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::                                  &
1018                   ngp_2dh, nxl_mg, nxr_mg, nyn_mg, nys_mg, nzt_mg
1019
1020
1021    INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE :: ngp_2dh_outer, ngp_2dh_s_inner,  &
1022                   mg_loc_ind, nzb_diff_s_inner, nzb_diff_s_outer, nzb_diff_u,    &
1023                   nzb_diff_v, nzb_inner, nzb_outer, nzb_s_inner, nzb_s_outer,    &
1024                   nzb_u_inner, nzb_u_outer, nzb_v_inner, nzb_v_outer,            &
1025                   nzb_w_inner, nzb_w_outer, nzb_2d
1026
1027    INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:,:), POINTER ::  flags
1028
1029    INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  wall_flags_0, wall_flags_00
1030
1031    INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE,  TARGET ::                       &
1032                   wall_flags_1, wall_flags_2, wall_flags_3, wall_flags_4,        &
1033                   wall_flags_5, wall_flags_6, wall_flags_7, wall_flags_8,        &
1034                   wall_flags_9, wall_flags_10
1035
1036    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  rflags_s_inner, rflags_invers
1037
1038    SAVE
1039
1040 END MODULE indices
1041
1042
1043!------------------------------------------------------------------------------!
1044! Description:
1045! ------------
1046!> Interfaces for special subroutines which use optional parameters.
1047!------------------------------------------------------------------------------!
1048 MODULE interfaces
1049
1050    INTERFACE
1051
1052!------------------------------------------------------------------------------!
1053! Description:
1054! ------------
1055!> @todo Missing subroutine description.
1056!------------------------------------------------------------------------------!
1057       SUBROUTINE global_min_max ( i1, i2, j1, j2, k1, k2, feld, mode, offset, &
1058                                   wert, wert_ijk, wert1, wert1_ijk )
1059
1060          USE kinds
1061
1062          CHARACTER (LEN=*), INTENT(IN)      ::  mode
1063          INTEGER(iwp), INTENT(IN)           ::  i1, i2, j1, j2, k1, k2
1064          INTEGER(iwp)                       ::  wert_ijk(3)
1065          INTEGER(iwp), OPTIONAL             ::  wert1_ijk(3)
1066          REAL(wp)                           ::  offset, wert
1067          REAL(wp), OPTIONAL                 ::  wert1
1068          REAL(wp), INTENT(IN)               ::  feld(i1:i2,j1:j2,k1:k2)
1069
1070       END SUBROUTINE global_min_max
1071
1072    END INTERFACE
1073
1074    SAVE
1075
1076 END MODULE interfaces
1077
1078
1079!------------------------------------------------------------------------------!
1080! Description:
1081! ------------
1082!> Interfaces for subroutines with pointer arguments called in
1083!> prognostic_equations.
1084!------------------------------------------------------------------------------!
1085 MODULE pointer_interfaces
1086
1087    INTERFACE
1088
1089!------------------------------------------------------------------------------!
1090! Description:
1091! ------------
1092!> @todo Missing subroutine description.
1093!------------------------------------------------------------------------------!
1094       SUBROUTINE advec_s_bc( sk, sk_char )
1095
1096          USE kinds
1097
1098          CHARACTER (LEN=*), INTENT(IN)   ::  sk_char
1099#if defined( __nopointer )
1100          REAL(wp), DIMENSION(:,:,:) ::  sk
1101#else
1102          REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), POINTER ::  sk
1103#endif
1104       END SUBROUTINE advec_s_bc
1105
1106    END INTERFACE
1107
1108
1109    SAVE
1110
1111 END MODULE pointer_interfaces
1112
1113
1114!------------------------------------------------------------------------------!
1115! Description:
1116! ------------
1117!> Definition of variables for the 1D-model.
1118!------------------------------------------------------------------------------!
1119 MODULE model_1d
1120
1121    USE kinds
1122
1123    INTEGER(iwp) ::  current_timestep_number_1d = 0, damp_level_ind_1d
1124
1125    LOGICAL ::  run_control_header_1d = .FALSE., stop_dt_1d = .FALSE. 
1126
1127    REAL(wp) ::     damp_level_1d = -1.0_wp, dt_1d = 60.0_wp, dt_max_1d = 300.0_wp, &
1128                    dt_pr_1d = 9999999.9_wp, dt_run_control_1d = 60.0_wp, &
1129                    end_time_1d = 864000.0_wp, old_dt_1d = 1.0E-10_wp, &
1130                    qs1d, simulated_time_1d = 0.0_wp, time_pr_1d = 0.0_wp, &
1131                    time_run_control_1d = 0.0_wp, ts1d, us1d, usws1d, &
1132                    vsws1d, z01d, z0h1d
1133
1134
1135    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  e1d, e1d_p, kh1d, km1d, l_black, l1d,  &
1136                                            rif1d, te_e, te_em, te_u, te_um, te_v, &
1137                                            te_vm, u1d, u1d_p, v1d, v1d_p
1138
1139    SAVE
1140
1141 END MODULE model_1d
1142
1143
1144!------------------------------------------------------------------------------!
1145! Description:
1146! ------------
1147!> Definition of parameters and variables for netcdf control.
1148!------------------------------------------------------------------------------!
1149 MODULE netcdf_control
1150
1151    USE control_parameters, ONLY: max_masks
1152    USE kinds
1153#if defined( __netcdf )
1154    USE netcdf
1155#endif
1156
1157    INTEGER(iwp), PARAMETER ::  dopr_norm_num = 7, dopts_num = 29, dots_max = 100
1158
1159    INTEGER(iwp) ::  dots_num = 23
1160
1161    CHARACTER (LEN=6), DIMENSION(dopr_norm_num) ::  dopr_norm_names =          &
1162         (/ 'wpt0  ', 'ws2   ', 'tsw2  ', 'ws3   ', 'ws2tsw', 'wstsw2',        &
1163            'z_i   ' /)
1164
1165    CHARACTER (LEN=6), DIMENSION(dopr_norm_num) ::  dopr_norm_longnames =      &
1166         (/ 'wpt0  ', 'w*2   ', 't*w2  ', 'w*3   ', 'w*2t*w', 'w*t*w2',        &
1167            'z_i   ' /)
1168
1169    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(dopts_num) :: dopts_label =                   &
1170          (/ 'tnpt   ', 'x_     ', 'y_     ', 'z_     ', 'z_abs  ', 'u      ', &
1171             'v      ', 'w      ', 'u"     ', 'v"     ', 'w"     ', 'npt_up ', &
1172             'w_up   ', 'w_down ', 'radius ', 'r_min  ', 'r_max  ', 'npt_max', &
1173             'npt_min', 'x*2    ', 'y*2    ', 'z*2    ', 'u*2    ', 'v*2    ', &
1174             'w*2    ', 'u"2    ', 'v"2    ', 'w"2    ', 'npt*2  ' /)
1175
1176    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(dopts_num) :: dopts_unit =                    &
1177          (/ 'number ', 'm      ', 'm      ', 'm      ', 'm      ', 'm/s    ', &
1178             'm/s    ', 'm/s    ', 'm/s    ', 'm/s    ', 'm/s    ', 'number ', &
1179             'm/s    ', 'm/s    ', 'm      ', 'm      ', 'm      ', 'number ', &
1180             'number ', 'm2     ', 'm2     ', 'm2     ', 'm2/s2  ', 'm2/s2  ', &
1181             'm2/s2  ', 'm2/s2  ', 'm2/s2  ', 'm2/s2  ', 'number2' /)
1182
1183    CHARACTER (LEN=13), DIMENSION(dots_max) :: dots_label =                    &
1184          (/ 'E            ', 'E*           ', 'dt           ',                &
1185             'u*           ', 'th*          ', 'umax         ',                &
1186             'vmax         ', 'wmax         ', 'div_new      ',                &
1187             'div_old      ', 'z_i_wpt      ', 'z_i_pt       ',                &
1188             'w*           ', 'w"pt"0       ', 'w"pt"        ',                &
1189             'wpt          ', 'pt(0)        ', 'pt(z_mo)     ',                &
1190             'w"u"0        ', 'w"v"0        ', 'w"q"0        ',                &
1191             'ol           ', 'q*           ',                                 &
1192             ( 'unknown      ', i9 = 1, dots_max-23 ) /)
1193
1194    CHARACTER (LEN=13), DIMENSION(dots_max) :: dots_unit =                     &
1195          (/ 'm2/s2        ', 'm2/s2        ', 's            ',                &
1196             'm/s          ', 'K            ', 'm/s          ',                &
1197             'm/s          ', 'm/s          ', 's-1          ',                &
1198             's-1          ', 'm            ', 'm            ',                &
1199             'm/s          ', 'K m/s        ', 'K m/s        ',                &
1200             'K m/s        ', 'K            ', 'K            ',                &
1201             'm2/s2        ', 'm2/s2        ', 'kg m/s       ',                &
1202             'm            ', 'kg/kg        ',                                 &
1203             ( 'unknown      ', i9 = 1, dots_max-23 ) /)
1204
1205    CHARACTER (LEN=9), DIMENSION(300) ::  dopr_unit = 'unknown'
1206
1207    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(0:1,100) ::  do2d_unit, do3d_unit
1208
1209    CHARACTER (LEN=16), DIMENSION(25) ::  prt_var_names = &
1210          (/ 'pt_age          ', 'pt_dvrp_size    ', 'pt_origin_x     ', &
1211             'pt_origin_y     ', 'pt_origin_z     ', 'pt_radius       ', &
1212             'pt_speed_x      ', 'pt_speed_y      ', 'pt_speed_z      ', &
1213             'pt_weight_factor', 'pt_x            ', 'pt_y            ', &
1214             'pt_z            ', 'pt_color        ', 'pt_group        ', &
1215             'pt_tailpoints   ', 'pt_tail_id      ', 'pt_density_ratio', &
1216             'pt_exp_arg      ', 'pt_exp_term     ', 'not_used        ', &
1217             'not_used        ', 'not_used        ', 'not_used        ', &
1218             'not_used        ' /)
1219
1220    CHARACTER (LEN=16), DIMENSION(25) ::  prt_var_units = &
1221          (/ 'seconds         ', 'meters          ', 'meters          ', &
1222             'meters          ', 'meters          ', 'meters          ', &
1223             'm/s             ', 'm/s             ', 'm/s             ', &
1224             'factor          ', 'meters          ', 'meters          ', &
1225             'meters          ', 'none            ', 'none            ', &
1226             'none            ', 'none            ', 'ratio           ', &
1227             'none            ', 'none            ', 'not_used        ', &
1228             'not_used        ', 'not_used        ', 'not_used        ', &
1229             'not_used        ' /)
1230
1231    INTEGER(iwp) ::  id_dim_prtnum, id_dim_time_pr, id_dim_time_prt, &
1232                     id_dim_time_pts, id_dim_time_sp, id_dim_time_ts, id_dim_x_sp, &
1233                     id_dim_y_sp, id_dim_zu_sp, id_dim_zw_sp, id_set_pr, &
1234                     id_set_prt, id_set_pts, id_set_sp, id_set_ts, id_var_prtnum, &
1235                     id_var_rnop_prt, id_var_time_pr, id_var_time_prt, &
1236                     id_var_time_pts, id_var_time_sp, id_var_time_ts, id_var_x_sp, &
1237                     id_var_y_sp, id_var_zu_sp, id_var_zw_sp, nc_stat
1238
1239    INTEGER(iwp), DIMENSION(0:1) ::  id_dim_time_xy, id_dim_time_xz, &
1240                    id_dim_time_yz, id_dim_time_3d, id_dim_x_xy, id_dim_xu_xy, &
1241                    id_dim_x_xz, id_dim_xu_xz, id_dim_x_yz, id_dim_xu_yz, &
1242                    id_dim_x_3d, id_dim_xu_3d, id_dim_y_xy, id_dim_yv_xy, &
1243                    id_dim_y_xz, id_dim_yv_xz, id_dim_y_yz, id_dim_yv_yz, &
1244                    id_dim_y_3d, id_dim_yv_3d, id_dim_zu_xy, id_dim_zu1_xy, &
1245                    id_dim_zu_xz, id_dim_zu_yz, id_dim_zu_3d, id_dim_zw_xy, &
1246                    id_dim_zw_xz, id_dim_zw_yz, id_dim_zw_3d, id_set_xy, &
1247                    id_set_xz, id_set_yz, id_set_3d, id_var_ind_x_yz, &
1248                    id_var_ind_y_xz, id_var_ind_z_xy, id_var_time_xy, &
1249                    id_var_time_xz, id_var_time_yz, id_var_time_3d, id_var_x_xy, &
1250                    id_var_xu_xy, id_var_x_xz, id_var_xu_xz, id_var_x_yz, &
1251                    id_var_xu_yz, id_var_x_3d, id_var_xu_3d, id_var_y_xy, &
1252                    id_var_yv_xy, id_var_y_xz, id_var_yv_xz, id_var_y_yz, &
1253                    id_var_yv_yz, id_var_y_3d, id_var_yv_3d, id_var_zusi_xy, &
1254                    id_var_zusi_3d, id_var_zu_xy, id_var_zu1_xy, id_var_zu_xz, &
1255                    id_var_zu_yz, id_var_zu_3d, id_var_zwwi_xy, id_var_zwwi_3d, &
1256                    id_var_zw_xy, id_var_zw_xz, id_var_zw_yz, id_var_zw_3d
1257
1258    INTEGER(iwp), DIMENSION(10)  ::  id_var_dospx, id_var_dospy
1259    INTEGER(iwp), DIMENSION(20)  ::  id_var_prt
1260    INTEGER(iwp), DIMENSION(11)  ::  nc_precision
1261    INTEGER(iwp), DIMENSION(dopr_norm_num) ::  id_var_norm_dopr
1262
1263    INTEGER(iwp), DIMENSION(dopts_num,0:10) ::  id_var_dopts
1264    INTEGER(iwp), DIMENSION(0:1,100)        ::  id_var_do2d, id_var_do3d
1265    INTEGER(iwp), DIMENSION(100,0:9)        ::  id_dim_z_pr, id_var_dopr, &
1266                                               id_var_z_pr
1267    INTEGER(iwp), DIMENSION(dots_max,0:9)   ::  id_var_dots
1268
1269!
1270!-- masked output
1271    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(max_masks,0:1,100) ::  domask_unit
1272
1273    LOGICAL ::  output_for_t0 = .FALSE.
1274
1275    INTEGER(iwp), DIMENSION(1:max_masks,0:1) ::  id_dim_time_mask, id_dim_x_mask, &
1276                   id_dim_xu_mask, id_dim_y_mask, id_dim_yv_mask, id_dim_zu_mask, &
1277                   id_dim_zw_mask, &
1278                   id_set_mask, &
1279                   id_var_time_mask, id_var_x_mask, id_var_xu_mask, &
1280                   id_var_y_mask, id_var_yv_mask, id_var_zu_mask, id_var_zw_mask, &
1281                   id_var_zusi_mask, id_var_zwwi_mask
1282
1283    INTEGER(iwp), DIMENSION(1:max_masks,0:1,100)         ::  id_var_domask
1284
1285    SAVE
1286
1287 END MODULE netcdf_control
1288
1289
1290!------------------------------------------------------------------------------!
1291! Description:
1292! ------------
1293!> Definition of variables which define processor topology and the exchange of
1294!> ghost point layers. This modules must be placed in all routines which contain
1295!> MPI-calls.
1296!------------------------------------------------------------------------------!
1297 MODULE pegrid
1298
1299    USE kinds
1300
1301#if defined( __parallel ) && ! defined ( __check )
1302#if defined( __lc )
1303    USE MPI
1304#else
1305    INCLUDE "mpif.h"
1306#endif
1307#endif
1308    CHARACTER(LEN=2) ::  send_receive = 'al'
1309    CHARACTER(LEN=7) ::  myid_char = ''
1310    INTEGER(iwp)          ::  acc_rank, comm1dx, comm1dy, comm2d, comm_inter,       &
1311                              comm_palm, id_inflow = 0, id_recycling = 0, ierr,     &
1312                              myid = 0, myidx = 0, myidy = 0, ndim = 2, ngp_a,      &
1313                              ngp_o, ngp_xy, ngp_y, npex = -1, npey = -1,           &
1314                              numprocs = 1, numprocs_previous_run = -1,             &
1315                              num_acc_per_node = 0, pleft, pnorth, pright, psouth,  &
1316                              req_count = 0, sendrecvcount_xy, sendrecvcount_yz,    &
1317                              sendrecvcount_zx, sendrecvcount_zyd,                  &
1318                              sendrecvcount_yxd, target_id, tasks_per_node = -9999, &
1319                              threads_per_task = 1, type_x, type_x_int, type_xy,    &
1320                              type_y, type_y_int
1321
1322    INTEGER(iwp)          ::  pdims(2) = 1, req(100)
1323
1324    INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  hor_index_bounds, &
1325                                                  hor_index_bounds_previous_run
1326
1327    LOGICAL ::  background_communication =.FALSE., collective_wait = .FALSE., &
1328                sendrecv_in_background = .FALSE.
1329
1330#if defined( __parallel )
1331#if defined( __mpi2 )
1332    CHARACTER (LEN=MPI_MAX_PORT_NAME) ::  port_name
1333#endif
1334
1335    INTEGER(iwp) ::  ibuf(12), pcoord(2)
1336
1337#if ! defined ( __check )
1338    INTEGER(iwp) ::  status(MPI_STATUS_SIZE)
1339    INTEGER(iwp), DIMENSION(MPI_STATUS_SIZE,100) ::  wait_stat
1340#endif
1341
1342    INTEGER(iwp) :: ngp_yz_int, type_xz_int, type_yz_int
1343    INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  ngp_xz, ngp_yz, type_xz, type_yz
1344
1345    LOGICAL ::  left_border_pe  = .FALSE., north_border_pe = .FALSE., &
1346                reorder = .TRUE., right_border_pe = .FALSE.,          &
1347                south_border_pe = .FALSE.
1348
1349    LOGICAL, DIMENSION(2) ::  cyclic = (/ .TRUE. , .TRUE. /), &
1350                              remain_dims
1351#endif
1352
1353    SAVE
1354
1355 END MODULE pegrid
1356
1357
1358!------------------------------------------------------------------------------!
1359! Description:
1360! ------------
1361!> Definition of variables which control PROFIL-output.
1362!------------------------------------------------------------------------------!
1363 MODULE profil_parameter
1364
1365    USE kinds
1366
1367    INTEGER(iwp), PARAMETER ::  crmax = 100
1368
1369    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(20) ::  cross_ts_profiles = &
1370                           (/ ' E E*               ', ' dt                 ', &
1371                              ' u* w*              ', ' th*                ', &
1372                              ' umax vmax wmax     ', ' div_old div_new    ', &
1373                              ' z_i_wpt z_i_pt     ', ' w"pt"0 w"pt" wpt   ', &
1374                              ' pt(0) pt(zp)       ', ' splux spluy spluz  ', &
1375                              ' L                  ',                         &
1376                            ( '                    ', i9 = 1, 9 ) /)
1377
1378    CHARACTER (LEN=100), DIMENSION(crmax) ::  cross_profiles = &
1379                           (/ ' u v                           ', &
1380                              ' pt                            ', &
1381                              ' w"pt" w*pt* w*pt*BC wpt wptBC ', &
1382                              ' w"u" w*u* wu w"v" w*v* wv     ', &
1383                              ' km kh                         ', &
1384                              ' l                             ', &
1385                         ( '                               ', i9 = 1, 94 ) /)
1386
1387    INTEGER(iwp) ::  profile_columns = 2, profile_rows = 3, profile_number = 0
1388
1389    INTEGER(iwp) ::  cross_ts_numbers(crmax,crmax) = 0, &
1390                     cross_ts_number_count(crmax) = 0, &
1391                     dopr_index(300) = 0, dopr_initial_index(300) = 0, &
1392                     dots_crossindex(100) = 0, dots_index(100) = 0
1393               
1394
1395    REAL(wp) ::  cross_ts_uymax(20) = &
1396                             (/ 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp,   &
1397                                999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp,   &
1398                                999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp,   &
1399                                999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp /),&
1400                 cross_ts_uymax_computed(20) = 999.999_wp, &
1401                 cross_ts_uymin(20) = &
1402                             (/ 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp,  -5.000_wp, 999.999_wp,   &
1403                                999.999_wp,   0.000_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp,   &
1404                                999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp,   &
1405                                999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp /),&
1406                 cross_ts_uymin_computed(20) = 999.999_wp
1407
1408    SAVE
1409
1410 END MODULE profil_parameter
1411
1412
1413!------------------------------------------------------------------------------!
1414! Description:
1415! ------------
1416!> Definition of quantities used for computing spectra.
1417!------------------------------------------------------------------------------!
1418 MODULE spectrum
1419
1420    USE kinds
1421
1422    CHARACTER (LEN=6),  DIMENSION(1:5) ::  header_char = (/ 'PS(u) ', 'PS(v) ',&
1423                                           'PS(w) ', 'PS(pt)', 'PS(q) ' /)
1424    CHARACTER (LEN=2),  DIMENSION(10)  ::  spectra_direction = 'x'
1425    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(10)  ::  data_output_sp  = ' '
1426    CHARACTER (LEN=25), DIMENSION(1:5) ::  utext_char =                    &
1427                                           (/ '-power spectrum of u     ', &
1428                                              '-power spectrum of v     ', &
1429                                              '-power spectrum of w     ', &
1430                                              '-power spectrum of ^1185 ', &
1431                                              '-power spectrum of q     ' /)
1432    CHARACTER (LEN=39), DIMENSION(1:5) ::  ytext_char =                        &
1433                                 (/ 'k ^2236 ^2566^2569<u(k) in m>2s>->2    ', &
1434                                    'k ^2236 ^2566^2569<v(k) in m>2s>->2    ', &
1435                                    'k ^2236 ^2566^2569<w(k) in m>2s>->2    ', &
1436                                    'k ^2236 ^2566^2569<^1185(k) in m>2s>->2', &
1437                                    'k ^2236 ^2566^2569<q(k) in m>2s>->2    ' /)
1438
1439    INTEGER(iwp) ::  klist_x = 0, klist_y = 0, n_sp_x = 0, n_sp_y = 0
1440
1441    INTEGER(iwp) ::  comp_spectra_level(100) = 999999,                   &
1442                     lstyles(100) = (/ 0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1443                                       0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1444                                       0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1445                                       0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1446                                       0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1447                                       0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1448                                       0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1449                                       0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1450                                       0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1451                                       0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8 /), &
1452                     plot_spectra_level(100) = 999999
1453
1454    REAL(wp)    ::  time_to_start_sp = 0.0_wp
1455
1456    SAVE
1457
1458 END MODULE spectrum
1459
1460
1461!------------------------------------------------------------------------------!
1462! Description:
1463! ------------
1464!> Definition of statistical quantities, e.g. global sums.
1465!------------------------------------------------------------------------------!
1466 MODULE statistics
1467
1468    USE kinds
1469
1470    CHARACTER (LEN=40) ::  region(0:9)
1471    INTEGER(iwp) ::  pr_palm = 130, statistic_regions = 0
1472    INTEGER(iwp) ::  u_max_ijk(3) = -1, v_max_ijk(3) = -1, w_max_ijk(3) = -1
1473    LOGICAL ::  flow_statistics_called = .FALSE.
1474    REAL(wp) ::     u_max, v_max, w_max
1475    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE       ::  mean_surface_level_height,      &
1476                                                  sums_divnew_l, sums_divold_l,   &
1477                                                  var_d, weight_substep,          &
1478                                                  weight_pres
1479    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE     ::  sums, sums_wsts_bc_l, ts_value, &
1480                                                  sums_wsus_ws_l, sums_wsvs_ws_l, &
1481                                                  sums_us2_ws_l, sums_vs2_ws_l,   &
1482                                                  sums_ws2_ws_l,                  &
1483                                                  sums_wsnrs_ws_l,                &
1484                                                  sums_wspts_ws_l,                &
1485                                                  sums_wssas_ws_l,                &
1486                                                  sums_wsqs_ws_l,                 &
1487                                                  sums_wsqrs_ws_l,                &
1488                                                  sums_ls_l
1489                                             
1490    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE   ::  hom_sum, rmask, spectrum_x,     &
1491                                                  spectrum_y, sums_l, sums_l_l,   &
1492                                                  sums_up_fraction_l
1493    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  hom
1494
1495    SAVE
1496
1497 END MODULE statistics
1498
1499
1500!------------------------------------------------------------------------------!
1501! Description:
1502! ------------
1503!> Definition of indices for transposed arrays.
1504!------------------------------------------------------------------------------!
1505 MODULE transpose_indices
1506
1507    USE kinds
1508
1509    INTEGER(iwp) ::  nxl_y, nxl_yd, nxl_z, nxr_y, nxr_yd, nxr_z, nyn_x, nyn_z, &
1510                     nys_x, nys_z, nzb_x, nzb_y, nzb_yd, nzt_x, nzt_y, nzt_yd
1511               
1512    SAVE
1513
1514 END MODULE transpose_indices
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.