source: palm/trunk/SOURCE/modules.f90 @ 1852

Last change on this file since 1852 was 1852, checked in by hoffmann, 5 years ago

last commit documented

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 55.7 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 1997-2016 Leibniz Universitaet Hannover
17!--------------------------------------------------------------------------------!
18!
19! Current revisions:
20! ------------------
21!
22!
23! Former revisions:
24! -----------------
25! $Id: modules.f90 1852 2016-04-08 14:07:36Z hoffmann $
26!
27! 1849 2016-04-08 11:33:18Z hoffmann
28! bfactor, mass_of_solute, molecular_weight_of_solute, molecular_weight_of_water,
29! vanthoff moved to mod_particle_attributes.
30! dt_micro and several cloud_parameters moved to microphysics_mod.
31! 1d-microphysics profiles moved to microphysics_mod.
32!
33! 1845 2016-04-08 08:29:13Z raasch
34! -nzb_2d
35!
36! 1833 2016-04-07 14:23:03Z raasch
37! spectra parameter moved to spectra module
38!
39! 1831 2016-04-07 13:15:51Z hoffmann
40! curvature_solution_effects removed
41! turbulence renamed collision_turbulence, drizzle renamed
42! cloud_water_sedimentation
43!
44! 1822 2016-04-07 07:49:42Z hoffmann
45! icloud_scheme removed. microphysics_sat_adjust, microphysics_kessler,
46! microphysics_seifert added.
47!
48! 1815 2016-04-06 13:49:59Z raasch
49! cpp-directive for decalpha removed
50!
51! 1808 2016-04-05 19:44:00Z raasch
52! MPI module used by default on all machines
53!
54! 1804 2016-04-05 16:30:18Z maronga
55! Removed code for parameter file check (__check)
56!
57! 1788 2016-03-10 11:01:04Z maronga
58! Added roughness length for moisture (z0q)
59!
60! 1786 2016-03-08 05:49:27Z raasch
61! module spectrum moved to new separate module
62!
63! 1783 2016-03-06 18:36:17Z raasch
64! netcdf variables moved to the netcdf-interface module
65!
66! 1779 2016-03-03 08:01:28Z raasch
67! coupling_char extended to LEN=3
68!
69! 1764 2016-02-28 12:45:19Z raasch
70! some reformatting
71!
72! 1762 2016-02-25 12:31:13Z hellstea
73! +nest_* variables, size of volume_flow arrays increased by one element
74!
75! 1738 2015-12-18 13:56:05Z raasch
76! +mean_surface_level_height
77!
78! 1695 2015-10-27 10:03:11Z maronga
79! Removed rif (forgotten in last revision)
80!
81! 1693 2015-10-27 08:35:45Z maronga
82! Renamed zp -> z_mo
83!
84! 1691 2015-10-26 16:17:44Z maronga
85! Renamed Obukhov length. Added ol, removed rif. Increased number of profiles
86! (pr_palm). Changed default values for dissipation_1d to 'detering' and
87! (mixing_length_1d to 'blackadar'. Added most_method. rif_min and rif_max
88! renamed to zeta_min and zeta_max and new values assigned.
89!
90! 1682 2015-10-07 23:56:08Z knoop
91! Code annotations made doxygen readable
92!
93! 1677 2015-10-02 13:25:23Z boeske
94! +ngp_yz_int, type_xz_int, type_yz_int
95!
96! 1666 2015-09-23 07:31:10Z raasch
97! +user_interface_current_revision, user_interface_required_revision in
98! control_parameters
99!
100! 1639 2015-08-31 14:46:48Z knoop
101! Bugfix: string 'unknown' extended to match LEN=13
102!
103! 1575 2015-03-27 09:56:27Z raasch
104! +ngp_xz
105!
106! 1560 2015-03-06 10:48:54Z keck
107! +recycling_yshift
108!
109! 1557 2015-03-05 16:43:04Z suehring
110! +monotonic_adjustment
111!
112! 1551 2015-03-03 14:18:16Z maronga
113! Increased pr_palm to 120. Increased length of dots_unit and dots_label to 13
114! digits. Increased length of domask, do2d, and do3d to 20 digits.
115!
116! 1496 2014-12-02 17:25:50Z maronga
117! Renamed "radiation" -> "cloud_top_radiation"
118!
119! 1484 2014-10-21 10:53:05Z kanani
120! Changes due to new module structure of the plant canopy model:
121!   canopy-model related parameters/variables moved to module
122!   plant_canopy_model_mod
123!
124! 1468 2014-09-24 14:06:57Z maronga
125! Adapted for use on up to 6-digit processor cores.
126! Increased identifier string length for user-defined quantities to 20.
127!
128! 1450 2014-08-21 07:31:51Z heinze
129! ntnudge from 100 to 1000 increased to allow longer simulations
130!
131! 1431 2014-07-15 14:47:17Z suehring
132! +var_d
133!
134! 1429 2014-07-15 12:53:45Z knoop
135! +ensemble_member_nr to prepare the random_generator for ensemble runs
136!
137! 1382 2014-04-30 12:15:41Z boeske
138! Renamed variables which store large scale forcing tendencies
139! pt_lsa -> td_lsa_lpt, pt_subs -> td_sub_lpt,
140! q_lsa  -> td_lsa_q,   q_subs  -> td_sub_q
141!
142! 1365 2014-04-22 15:03:56Z boeske
143! Usage of large scale forcing enabled:
144! increase pr_palm from 90 to 100 to allow for more standard profiles
145! + ngp_sums_ls, pt_lsa, pt_subs, q_lsa, q_subs, tmp_tnudge, sums_ls_l,
146! use_subsidence_tendencies
147!
148! 1361 2014-04-16 15:17:48Z hoffmann
149! tend_* removed
150! call_microphysics_at_all_substeps added
151! default of drizzle set to true
152!
153! 1359 2014-04-11 17:15:14Z hoffmann
154! particle_attributes moved to mod_particle_attributes.f90
155!
156! 1353 2014-04-08 15:21:23Z heinze
157! REAL constants provided with KIND-attribute
158!
159! 1327 2014-03-21 11:00:16Z raasch
160! REAL constants defined as wp-kind
161! -avs_output, data_output_format, do3d_compress, iso2d_output, netcdf_output
162!
163! 1320 2014-03-20 08:40:49Z raasch
164! ONLY-attribute added to USE-statements,
165! kind-parameters added to all INTEGER and REAL declaration statements,
166! kinds are defined in new module kinds,
167! old module precision_kind is removed,
168! revision history before 2012 removed,
169! comment fields (!:) to be used for variable explanations added to
170! all variable declaration statements
171!
172! 1318 2014-03-17 13:35:16Z raasch
173! module cpulog moved to new separate module-file
174! interface for cpu_log removed
175!
176! 1314 2014-03-14 18:25:17Z suehring
177! + log_z_z0, number_of_sublayers, z0_av_global
178! 1308 2014-03-13 14:58:42Z fricke
179! +ntdim_2d_xy, ntdim_2d_xz, ntdim_2d_yz, ntdim_3d
180!
181! 1257 2013-11-08 15:18:40Z raasch
182! set default values for grid indices of maximum velocity components
183! u|v|w_max_ijk
184!
185! 1241 2013-10-30 11:36:58Z heinze
186! Usage of nudging enabled
187! +nudging, ntnudge, ptnudge, qnudge, tnudge, unudge, vnudge, wnudge
188! increase pr_palm from 80 to 90 to allow for more standard profiles
189!
190! Enable prescribed time depenend surface fluxes and geostrophic wind read in
191! from external file LSF_DATA
192! +large_scale_forcing, lsf_surf, lsf_vert, nlsf, time_surf, shf_surf, qsws_surf,
193!  pt_surf, q_surf, p_surf, time_vert, ug_vert, vg_vert, wsubs_vert
194!
195! 1221 2013-09-10 08:59:13Z raasch
196! wall_flags_0 changed to 32bit int, +wall_flags_00,
197! +rflags_s_inner, rflags_invers
198!
199! 1216 2013-08-26 09:31:42Z raasch
200! +transpose_compute_overlap,
201! several variables are now defined in the serial (non-parallel) case also
202!
203! 1212 2013-08-15 08:46:27Z raasch
204! +tri
205!
206! 1179 2013-06-14 05:57:58Z raasch
207! +reference_state, ref_state, use_initial_profile_as_reference, vpt_reference,
208! use_reference renamed use_single_reference_value
209!
210! 1159 2013-05-21 11:58:22Z fricke
211! -bc_lr_dirneu, bc_lr_neudir, bc_ns_dirneu, bc_ns_neudir
212! +use_cmax
213!
214! 1128 2013-04-12 06:19:32Z raasch
215! +background_communication, i_left, i_right, j_north, j_south, req, req_count,
216! send_receive, sendrecv_in_background, wait_stat
217!
218! 1115 2013-03-26 18:16:16Z hoffmann
219! unused variables removed
220!
221! 1113 2013-03-10 02:48:14Z raasch
222! +on_device
223!
224! 1111 2013-03-08 23:54:10Z raasch
225! +tric, nr_timesteps_this_run
226!
227! 1106 2013-03-04 05:31:38Z raasch
228! array_kind renamed precision_kind, pdims defined in serial code
229! bugfix: default value assigned to coupling_start_time
230!
231! 1095 2013-02-03 02:21:01Z raasch
232! FORTRAN error in r1092 removed
233!
234! 1092 2013-02-02 11:24:22Z raasch
235! character length in some derived type changed for better alignment
236!
237! 1065 2012-11-22 17:42:36Z hoffmann
238! + c_sedimentation, limiter_sedimentation, turbulence, a_1, a_2, a_3, b_1, b_2,
239! + b_3, c_1, c_2, c_3, beta_cc
240!
241! bottom boundary condition of qr, nr changed from Dirichlet to Neumann
242!
243! 1053 2012-11-13 17:11:03Z hoffmann
244! necessary expansions according to the two new prognostic equations (nr, qr)
245! of the two-moment cloud physics scheme:
246! +*_init, flux_l_*, diss_l_*, flux_s_*, diss_s_*, *sws, *swst, tend_*, *, *_p
247! +t*_m, *_1, *_2, *_3, *_av, bc_*_b, bc_*_t, ibc_*_b, ibc_*_t, bc_*_t_val,
248! +*_vertical_gradient, *_surface_initial_change, *_vertical_gradient_level,
249! +*_vertical_gradient_level_ind, *_surface, constant_waterflux_*, 
250! +cloud_scheme, icloud_scheme, surface_waterflux_*, sums_ws*s_ws_l, wall_*flux
251!
252! constants for the two-moment scheme:
253! +a_vent, a_term, b_vent, b_term, c_evap, c_term, cof, eps_sb, k_cc, k_cr, k_rr,
254! +k_br, kappa_rr, kin_vis_air, mu_constant_value, nc, pirho_l, dpirho_l, rho_1,
255! +schmidt, schmidt_p_1d3, stp, x0, xmin, xmax, dt_precipitation, w_precipitation
256!
257! steering parameters for the two_moment scheme:
258! +mu_constant, ventilation_effect
259!
260! 1036 2012-10-22 13:43:42Z raasch
261! code put under GPL (PALM 3.9)
262!
263! 1031 2012-10-19 14:35:30Z raasch
264! +output_format_netcdf
265!
266! 1015 2012-09-27 09:23:24Z raasch
267! +acc_rank, num_acc_per_node,
268! -adjust_mixing_length
269!
270! 1010 2012-09-20 07:59:54Z raasch
271! pointer free version can be generated with cpp switch __nopointer
272!
273! 1003 2012-09-14 14:35:53Z raasch
274! -grid_matching, nxa, nya, etc., nnx_pe, nny_pe, spl_*
275!
276! 1001 2012-09-13 14:08:46Z raasch
277! -asselin_filter_factor, cut_spline_overshoot, dt_changed, last_dt_change,
278! last_dt_change_1d, long_filter_factor, overshoot_limit_*, ups_limit_*
279! several pointer/target arrays converted to normal ones
280!
281! 996 2012-09-07 10:41:47Z raasch
282! -use_prior_plot1d_parameters
283!
284! 978 2012-08-09 08:28:32Z fricke
285! +c_u_m, c_u_m_l, c_v_m, c_v_m_l, c_w_m, c_w_m_l,
286! +bc_lr_dirneu, bc_lr_neudir, bc_ns_dirneu, bc_ns_neudir
287! -km_damp_x, km_damp_y, km_damp_max, outflow_damping_width
288! +z0h, z0h_av, z0h_factor, z0h1d
289! +ptdf_x, ptdf_y, pt_damping_width, pt_damping_factor
290!
291! 964 2012-07-26 09:14:24Z raasch
292! -cross_linecolors, cross_linestyles, cross_normalized_x, cross_normx_factor,
293! cross_normalized_y, cross_normy_factor, cross_pnc_local,
294! cross_profile_numbers, cross_profile_number_counter, cross_uxmax,
295! cross_uxmax_computed, cross_uxmax_normalized,
296! cross_uxmax_normalized_computed, cross_uxmin, cross_uxmin_computed,
297! cross_uxmin_normalized, cross_uxmin_normalized_computed, cross_uymax,
298! cross_uymin, cross_xtext, dopr_crossindex, dopr_label, linecolors, linestyles,
299! nz_do1d, profil_output, z_max_do1d, z_max_do1d_normalized
300!
301! 951 2012-07-19 14:22:52Z hoffmann
302! changing profile_columns and profile_rows
303!
304! 940 2012-07-09 14:31:00Z raasch
305! +neutral
306!
307! 927 2012-06-06 19:15:04Z raasch
308! +masking_method
309!
310! 880 2012-04-13 06:28:59Z raasch
311! gathered_size, subdomain_size moved to control_parameters
312!
313! 866 2012-03-28 06:44:41Z raasch
314! interface for global_min_max changed
315!
316! 861 2012-03-26 14:18:34Z suehring
317! +wall_flags_0
318! -boundary_flags
319! +nzb_max
320! +adv_sca_1, +adv_mom_1
321!
322! 849 2012-03-15 10:35:09Z raasch
323! +deleted_particles, deleted_tails, tr.._count_sum, tr.._count_recv_sum in
324! particle_attributes,
325! +de_dx, de_dy, de_dz in arrays_3d,
326! first_call_advec_particles renamed first_call_lpm
327!
328! 828 2012-02-21 12:00:36Z raasch
329! +dissipation_classes, radius_classes, use_kernel_tables,
330! particle feature color renamed class
331!
332! 825 2012-02-19 03:03:44Z raasch
333! +bfactor, curvature_solution_effects, eps_ros, molecular_weight_of_water,
334! vanthoff, -b_cond in cloud_parameters,
335! dopts_num increased to 29, particle attributes speed_x|y|z_sgs renamed
336! rvar1|2|3
337! wang_collision_kernel and turbulence_effects_on_collision replaced by
338! collision_kernel, hall_kernel, palm_kernel, wang_kernel
339!
340! 809 2012-01-30 13:32:58Z marongas
341! Bugfix: replaced .AND. and .NOT. with && and ! in the preprocessor directives
342!
343! 807 2012-01-25 11:53:51Z maronga
344! New cpp directive "__check" implemented which is used by check_namelist_files.
345! New parameter check_restart has been defined which is needed by
346! check_namelist_files only.
347!
348! 805 2012-01-17 15:53:28Z franke
349! Bugfix collective_wait must be out of parallel branch for runs in serial mode
350!
351! 801 2012-01-10 17:30:36Z suehring
352! Dimesion of sums_wsus_ws_l, ! sums_wsvs_ws_l, sums_us2_ws_l, sums_vs2_ws_l,
353! sums_ws2_ws_l, sums_wspts_ws_l, sums_wsqs_ws_l, sums_wssas_ws_l increased.
354! for thread-safe summation in advec_ws.
355!
356! RCS Log replace by Id keyword, revision history cleaned up
357!
358! Revision 1.95  2007/02/11 13:18:30  raasch
359! version 3.1b (last under RCS control)
360!
361! Revision 1.1  1997/07/24 11:21:26  raasch
362! Initial revision
363!
364!
365!------------------------------------------------------------------------------!
366! Description:
367! ------------
368!> Definition of all variables
369!>
370!> @todo Add description for each variable
371!------------------------------------------------------------------------------!
372
373
374!------------------------------------------------------------------------------!
375! Description:
376! ------------
377!> Definition of variables for special advection schemes.
378!------------------------------------------------------------------------------!
379 MODULE advection
380 
381    USE kinds
382
383    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE   ::  aex, bex, dex, eex
384
385    SAVE
386
387 END MODULE advection
388
389
390!------------------------------------------------------------------------------!
391! Description:
392! ------------
393!> Definition of all arrays defined on the computational grid.
394!------------------------------------------------------------------------------!
395 MODULE arrays_3d
396
397    USE kinds
398
399    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::                                     &
400          c_u_m, c_u_m_l, c_v_m, c_v_m_l, c_w_m, c_w_m_l, ddzu, ddzu_pres,     &
401          dd2zu, dzu, ddzw, dzw, hyp, inflow_damping_factor, l_grid,           &
402          ptdf_x, ptdf_y, p_surf, pt_surf, pt_init, qsws_surf, q_init, q_surf, &
403          rdf, rdf_sc, ref_state, sa_init, shf_surf, timenudge, time_surf,     &
404          time_vert, tmp_tnudge, ug, u_init, u_nzb_p1_for_vfc, vg, v_init,     &
405          v_nzb_p1_for_vfc, w_subs, zu, zw
406
407    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::                                   &
408          c_u, c_v, c_w, diss_s_e, diss_s_nr, diss_s_pt, diss_s_q,             &
409          diss_s_qr, diss_s_sa, diss_s_u, diss_s_v, diss_s_w, dzu_mg, dzw_mg,  &
410          flux_s_e, flux_s_nr, flux_s_pt, flux_s_q, flux_s_qr, flux_s_sa,      &
411          flux_s_u, flux_s_v, flux_s_w, f1_mg, f2_mg, f3_mg,                   &
412          mean_inflow_profiles, nrs, nrsws, nrswst,                            &
413          ol,                                                                  & !< Obukhov length
414          precipitation_amount, precipitation_rate, ptnudge, pt_slope_ref,     &
415          qnudge, qs, qsws, qswst, qswst_remote, qrs, qrsws, qrswst,           &
416          saswsb, saswst, shf, tnudge, td_lsa_lpt, td_lsa_q, td_sub_lpt,       &
417          td_sub_q, total_2d_a, total_2d_o, ts, tswst, ug_vert, unudge, us,    &
418          usws, uswst, vnudge, vg_vert, vsws, vswst, wnudge, wsubs_vert,       &
419          z0,                                                                  & !< roughness length for momentum
420          z0h,                                                                 & !< roughness length for heat
421          z0q                                                                    !< roughness length for moisture
422
423    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::                                 &
424          d, de_dx, de_dy, de_dz, diss, diss_l_e,                              &
425          diss_l_nr, diss_l_pt, diss_l_q, diss_l_qr, diss_l_sa, diss_l_u,      &
426          diss_l_v, diss_l_w, flux_l_e, flux_l_nr, flux_l_pt, flux_l_q,        &
427          flux_l_qr, flux_l_sa, flux_l_u, flux_l_v, flux_l_w, kh, km,          &
428          l_wall, prr, p_loc, tend, tric,                                      &
429          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,       &
430          w_m_n, w_m_r, w_m_s
431
432#if defined( __nopointer )
433    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE, TARGET ::                         &
434          e, e_p, nr, nr_p, p, prho, pt, pt_p, q, q_p, qc, ql, ql_c, ql_v,     &
435          ql_vp, qr, qr_p, rho, sa, sa_p, te_m, tnr_m, tpt_m, tq_m, tqr_m,     &
436          tsa_m, tu_m, tv_m, tw_m, u, u_p, v, v_p, vpt, w, w_p
437#else
438    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE, TARGET ::                         &
439          e_1, e_2, e_3, p, prho_1, nr_1, nr_2, nr_3, pt_1, pt_2, pt_3, q_1,   &
440          q_2, q_3, qc_1, ql_v, ql_vp, ql_1, ql_2, qr_1, qr_2, qr_3, rho_1,    &
441          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
442
443    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), POINTER ::                                     &
444          e, e_p, nr, nr_p, prho, pt, pt_p, q, q_p, qc, ql, ql_c, qr, qr_p,    &
445          rho, sa, sa_p, te_m, tnr_m, tpt_m, tq_m, tqr_m, tsa_m, tu_m, tv_m,   &
446          tw_m, u, u_p, v, v_p, vpt, w, w_p
447#endif
448
449    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  rif_wall, tri
450
451    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE :: var_x, var_y, var_z, gamma_x,   &
452                                           gamma_y, gamma_z
453
454
455    SAVE
456
457 END MODULE arrays_3d
458
459
460!------------------------------------------------------------------------------!
461! Description:
462! ------------
463!> Definition of variables needed for time-averaging of 2d/3d data.
464!------------------------------------------------------------------------------!
465 MODULE averaging
466 
467    USE kinds
468
469    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  lwp_av,                & !< Avg. liquid water path
470                                              precipitation_rate_av, & !< Avg. of precipitation rate
471                                              ol_av,                 & !< Avg. of Obukhov length
472                                              qsws_av,               & !< Avg. of surface moisture flux
473                                              shf_av,                & !< Avg. of surface heat flux
474                                              ts_av,                 & !< Avg. of characteristic temperature scale
475                                              us_av,                 & !< Avg. of friction velocity
476                                              z0_av,                 & !< Avg. of roughness length for momentum
477                                              z0h_av,                & !< Avg. of roughness length for heat
478                                              z0q_av                   !< Avg. of roughness length for moisture
479
480    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE, TARGET ::                         &
481          e_av, lpt_av, nr_av, p_av, pc_av, pr_av, prr_av, pt_av, q_av, qc_av, &
482          ql_av, ql_c_av, ql_v_av, ql_vp_av, qr_av, qv_av, rho_av, s_av, sa_av,&
483          u_av, v_av, vpt_av, w_av
484 
485 END MODULE averaging
486
487
488!------------------------------------------------------------------------------!
489! Description:
490! ------------
491!> Definition of variables and constants for cloud physics.
492!------------------------------------------------------------------------------!
493 MODULE cloud_parameters
494 
495    USE kinds
496
497    REAL(wp) :: cp = 1005.0_wp,       & !< heat capacity of dry air (J kg-1 K-1)
498                l_v = 2.5E+06_wp,     & !< latent heat of vaporization (J kg-1)
499                l_d_cp, l_d_r, l_d_rv, & !< l_v / cp, l_v / r_d, l_v / r_v
500                rho_l = 1.0E3_wp,     & !< density of water (kg m-3)
501                r_d = 287.0_wp,       & !< sp. gas const. dry air (J kg-1 K-1)
502                r_v = 461.51_wp         !< sp. gas const. water vapor (J kg-1 K-1)
503
504
505    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE     ::  hyrho, pt_d_t, t_d_pt 
506
507    SAVE
508
509 END MODULE cloud_parameters
510
511
512!------------------------------------------------------------------------------!
513! Description:
514! ------------
515!> Definition of general constants.
516!------------------------------------------------------------------------------!
517 MODULE constants
518 
519    USE kinds
520
521    REAL(wp)  ::  pi = 3.141592654_wp
522    REAL(wp)  ::  adv_mom_1, adv_mom_3, adv_mom_5, adv_sca_1, adv_sca_3, adv_sca_5
523   
524
525    SAVE
526
527 END MODULE constants
528
529 
530!------------------------------------------------------------------------------!
531! Description:
532! ------------
533!> Definition of parameters for program control
534!------------------------------------------------------------------------------!
535 MODULE control_parameters
536
537    USE kinds
538
539    TYPE plot_precision
540       CHARACTER (LEN=8) ::  variable
541       INTEGER(iwp)      ::  precision
542    END TYPE plot_precision
543
544    TYPE(plot_precision), DIMENSION(100) ::  plot_3d_precision =               &
545                        (/ plot_precision( 'u', 2 ), plot_precision( 'v', 2 ), &
546                           plot_precision( 'w', 2 ), plot_precision( 'p', 5 ), &
547                           plot_precision( 'pt', 2 ),                          &
548                           ( plot_precision( ' ', 1 ), i9 = 1,95 ) /)
549
550    TYPE file_status
551       LOGICAL ::  opened, opened_before
552    END TYPE file_status
553   
554    INTEGER, PARAMETER :: mask_xyz_dimension = 100, max_masks = 50
555
556    TYPE(file_status), DIMENSION(200+2*max_masks) ::                &
557                             openfile = file_status(.FALSE.,.FALSE.)
558
559    CHARACTER (LEN=1)    ::  cycle_mg = 'w', timestep_reason = ' '
560    CHARACTER (LEN=3)    ::  coupling_char = ''
561    CHARACTER (LEN=5)    ::  write_binary = 'false'
562    CHARACTER (LEN=8)    ::  most_method = 'lookup', & !< NAMELIST parameter defining method to be used to calculate Okukhov length,
563                             run_date,               & !<
564                             run_time                  !<
565    CHARACTER (LEN=9)    ::  simulated_time_chr
566    CHARACTER (LEN=11)   ::  topography_grid_convention = ' '
567    CHARACTER (LEN=12)   ::  version = ' ', revision = ' ', &
568                             user_interface_current_revision = ' ', &
569                             user_interface_required_revision = ' '
570    CHARACTER (LEN=16)   ::  conserve_volume_flow_mode = 'default', &
571                             loop_optimization = 'default', &
572                             momentum_advec = 'ws-scheme', &
573                             psolver = 'poisfft', &
574                             scalar_advec = 'ws-scheme'
575    CHARACTER (LEN=20)   ::  bc_e_b = 'neumann', bc_lr = 'cyclic', &
576                             bc_ns = 'cyclic', bc_p_b = 'neumann', &
577                             bc_p_t = 'dirichlet', bc_pt_b = 'dirichlet', &
578                             bc_pt_t = 'initial_gradient', &
579                             bc_q_b = 'dirichlet', bc_q_t = 'neumann', &
580                             bc_s_b = 'dirichlet', bc_s_t = 'neumann', &
581                             bc_sa_t = 'neumann', &
582                             bc_uv_b = 'dirichlet', bc_uv_t = 'dirichlet', &
583                             cloud_scheme = 'saturation_adjust', &
584                             coupling_mode = 'uncoupled', &
585                             coupling_mode_remote = 'uncoupled', &
586                             dissipation_1d = 'detering', &
587                             fft_method = 'system-specific', &
588                             mixing_length_1d = 'blackadar', &
589                             random_generator = 'numerical-recipes', &
590                             reference_state = 'initial_profile', &
591                             return_addres, return_username, &
592                             timestep_scheme = 'runge-kutta-3'                             
593    CHARACTER (LEN=40)   ::  avs_data_file, topography = 'flat'
594    CHARACTER (LEN=64)   ::  host = ' '
595    CHARACTER (LEN=80)   ::  log_message, run_identifier
596    CHARACTER (LEN=100)  ::  initializing_actions = ' ' 
597    CHARACTER (LEN=110)  ::  run_description_header
598    CHARACTER (LEN=1000) ::  message_string = ' '
599
600    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(100) ::  data_output = ' ',    &
601                                           data_output_user = ' ', doav = ' '
602    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(max_masks,100) ::  &
603         data_output_masks = ' ', data_output_masks_user = ' '
604
605    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(300) ::  data_output_pr = ' '
606    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(200) ::  data_output_pr_user = ' '
607    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(max_masks,0:1,100) ::  domask = ' '
608    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(0:1,100) ::  do2d = ' ', do3d = ' '
609
610    INTEGER(iwp) ::  abort_mode = 1, average_count_pr = 0, &
611                     average_count_3d = 0, current_timestep_number = 0, &
612                     coupling_topology = 0, &
613                     dist_range = 0, disturbance_level_ind_b, &
614                     disturbance_level_ind_t, doav_n = 0, dopr_n = 0, &
615                     dopr_time_count = 0, dopts_time_count = 0, &
616                     dots_time_count = 0, &
617                     do2d_xy_n = 0, do2d_xz_n = 0, do2d_yz_n = 0, do3d_avs_n = 0, &
618                     dp_level_ind_b = 0, dvrp_filecount = 0, &
619                     dz_stretch_level_index, ensemble_member_nr = 0, gamma_mg, gathered_size, &
620                     grid_level, ibc_e_b, ibc_p_b, ibc_p_t, &
621                     ibc_pt_b, ibc_pt_t, ibc_q_b, ibc_q_t, &
622                     ibc_sa_t, ibc_uv_b, ibc_uv_t, &
623                     inflow_disturbance_begin = -1, inflow_disturbance_end = -1, &
624                     intermediate_timestep_count, intermediate_timestep_count_max, &
625                     io_group = 0, io_blocks = 1, iran = -1234567, &
626                     masks = 0, maximum_grid_level, &
627                     maximum_parallel_io_streams = -1, max_pr_user = 0, &
628                     mgcycles = 0, mg_cycles = -1, mg_switch_to_pe0_level = 0, mid, &
629                     nlsf = 1000, ntnudge = 1000, ngsrb = 2, &
630                     nr_timesteps_this_run = 0, &
631                     nsor = 20, nsor_ini = 100, n_sor, normalizing_region = 0, &
632                     nz_do3d = -9999, prt_time_count = 0, &
633                     recycling_plane, runnr = 0, &
634                     skip_do_avs = 0, subdomain_size, terminate_coupled = 0, &
635                     terminate_coupled_remote = 0, timestep_count = 0
636
637    INTEGER(iwp) ::  dist_nxl(0:1), dist_nxr(0:1), dist_nyn(0:1), dist_nys(0:1), &
638                     do2d_no(0:1) = 0, do2d_xy_time_count(0:1), &
639                     do2d_xz_time_count(0:1), do2d_yz_time_count(0:1), &
640                     do3d_no(0:1) = 0, do3d_time_count(0:1), &
641                     domask_no(max_masks,0:1) = 0, domask_time_count(max_masks,0:1),&
642                     mask_size(max_masks,3) = -1, mask_size_l(max_masks,3) = -1, &
643                     mask_start_l(max_masks,3) = -1, &
644                     pt_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
645                     q_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
646                     sa_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
647                     section(100,3), section_xy(100) = -9999, &
648                     section_xz(100) = -9999, section_yz(100) = -9999, &
649                     ug_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
650                     vg_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
651                     subs_vertical_gradient_level_i(10) = -9999
652
653
654    INTEGER(iwp), DIMENSION(0:1) :: ntdim_2d_xy, ntdim_2d_xz, ntdim_2d_yz, ntdim_3d
655
656    INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  grid_level_count
657
658    INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  mask_i, mask_j, mask_k
659    INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  &
660                    mask_i_global, mask_j_global, mask_k_global
661
662    LOGICAL ::  bc_lr_cyc =.TRUE., bc_lr_dirrad = .FALSE., &
663                bc_lr_raddir = .FALSE., bc_ns_cyc = .TRUE., &
664                bc_ns_dirrad = .FALSE., bc_ns_raddir = .FALSE.,&
665                call_microphysics_at_all_substeps = .FALSE., &
666                call_psolver_at_all_substeps = .TRUE., &
667                cloud_droplets = .FALSE., cloud_physics = .FALSE., &
668                cloud_top_radiation = .FALSE., &
669                conserve_volume_flow = .FALSE., constant_diffusion = .FALSE., &
670                constant_flux_layer = .TRUE., &
671                constant_heatflux = .TRUE., constant_top_heatflux = .TRUE., &
672                constant_top_momentumflux = .FALSE., &
673                constant_top_salinityflux = .TRUE., &
674                constant_waterflux = .TRUE., create_disturbances = .TRUE., &
675                data_output_2d_on_each_pe = .TRUE., & 
676                dissipation_control = .FALSE., disturbance_created = .FALSE., &
677                do2d_at_begin = .FALSE., do3d_at_begin = .FALSE., &
678                do_sum = .FALSE., &
679                dp_external = .FALSE., dp_smooth = .FALSE., &
680                dt_fixed = .FALSE., &
681                dt_3d_reached, dt_3d_reached_l, exchange_mg = .FALSE., &
682                first_call_lpm = .TRUE., &
683                force_print_header = .FALSE., galilei_transformation = .FALSE.,&
684                humidity = .FALSE., humidity_remote = .FALSE., &
685                inflow_l = .FALSE., inflow_n = .FALSE., &
686                inflow_r = .FALSE., inflow_s = .FALSE., &
687                large_scale_forcing = .FALSE., &
688                large_scale_subsidence = .FALSE., lsf_surf = .TRUE., &
689                lsf_vert = .TRUE., lptnudge = .FALSE., lqnudge = .FALSE., &
690                lunudge = .FALSE., lvnudge = .FALSE., lwnudge = .FALSE., &
691                masking_method = .FALSE., &
692                microphysics_sat_adjust = .FALSE., &
693                microphysics_kessler = .FALSE., &
694                microphysics_seifert = .FALSE., &
695                mg_switch_to_pe0 = .FALSE., &
696                monotonic_adjustment = .FALSE.
697    LOGICAL ::  nest_bound_l = .FALSE. !< nested boundary on left side
698    LOGICAL ::  nest_bound_n = .FALSE. !< nested boundary on north side
699    LOGICAL ::  nest_bound_r = .FALSE. !< nested boundary on right side
700    LOGICAL ::  nest_bound_s = .FALSE. !< nested boundary on south side
701    LOGICAL ::  nest_domain  = .FALSE. !< domain is nested into a parent domain
702    LOGICAL ::  neutral = .FALSE., nudging = .FALSE., &
703                ocean = .FALSE., on_device = .FALSE., &
704                outflow_l = .FALSE., outflow_n = .FALSE., outflow_r = .FALSE., &
705                outflow_s = .FALSE., passive_scalar = .FALSE., &
706                precipitation = .FALSE., &
707                random_heatflux = .FALSE., recycling_yshift = .FALSE.,&
708                run_control_header = .FALSE., run_coupled = .TRUE., &
709                scalar_rayleigh_damping = .TRUE., sloping_surface = .FALSE., &
710                stop_dt = .FALSE., synchronous_exchange = .FALSE., &
711                terminate_run = .FALSE., transpose_compute_overlap = .FALSE., &
712                turbulent_inflow = .FALSE., &
713                use_cmax = .TRUE., use_initial_profile_as_reference = .FALSE., &
714                use_prescribed_profile_data = .FALSE., &
715                use_single_reference_value = .FALSE., &
716                use_subsidence_tendencies = .FALSE., &
717                use_surface_fluxes = .FALSE., use_top_fluxes = .FALSE., &
718                use_ug_for_galilei_tr = .TRUE., use_upstream_for_tke = .FALSE.,&
719                wall_adjustment = .TRUE., ws_scheme_sca = .FALSE., &
720                ws_scheme_mom = .FALSE.
721
722    LOGICAL ::  data_output_xy(0:1) = .FALSE., data_output_xz(0:1) = .FALSE., &
723                data_output_yz(0:1) = .FALSE.
724
725    REAL(wp) ::  advected_distance_x = 0.0_wp, advected_distance_y = 0.0_wp, &
726                 alpha_surface = 0.0_wp, atmos_ocean_sign = 1.0_wp, &
727                 averaging_interval = 0.0_wp, averaging_interval_pr = 9999999.9_wp, &
728                 bc_pt_t_val, bc_q_t_val, bottom_salinityflux = 0.0_wp, &
729                 building_height = 50.0_wp, building_length_x = 50.0_wp, &
730                 building_length_y = 50.0_wp, building_wall_left = 9999999.9_wp, &
731                 building_wall_south = 9999999.9_wp, canyon_height = 50.0_wp, &
732                 canyon_width_x = 9999999.9_wp, canyon_width_y = 9999999.9_wp, &
733                 canyon_wall_left = 9999999.9_wp, canyon_wall_south = 9999999.9_wp, &
734                 cfl_factor = -1.0_wp, cos_alpha_surface, &
735                 coupling_start_time = 0.0_wp, disturbance_amplitude = 0.25_wp, &
736                 disturbance_energy_limit = 0.01_wp, &
737                 disturbance_level_b = -9999999.9_wp, &
738                 disturbance_level_t = -9999999.9_wp, &
739                 dp_level_b = 0.0_wp, &
740                 dt = -1.0_wp, dt_averaging_input = 0.0_wp, &
741                 dt_averaging_input_pr = 9999999.9_wp, dt_coupling = 9999999.9_wp, &
742                 dt_data_output = 9999999.9_wp, &
743                 dt_data_output_av = 9999999.9_wp, dt_disturb = 9999999.9_wp, &
744                 dt_dopr = 9999999.9_wp, dt_dopr_listing = 9999999.9_wp, &
745                 dt_dopts = 9999999.9_wp, dt_dots = 9999999.9_wp, &
746                 dt_do2d_xy = 9999999.9_wp, dt_do2d_xz = 9999999.9_wp, &
747                 dt_do2d_yz = 9999999.9_wp, dt_do3d = 9999999.9_wp, dt_dvrp = 9999999.9_wp, &
748                 dt_max = 20.0_wp, &
749                 dt_restart = 9999999.9_wp, &
750                 dt_run_control = 60.0_wp, dt_3d = -1.0_wp, dz = -1.0_wp, &
751                 dz_max = 9999999.9_wp, dz_stretch_factor = 1.08_wp, &
752                 dz_stretch_level = 100000.0_wp, e_init = 0.0_wp, e_min = 0.0_wp, &
753                 end_time = 0.0_wp, &
754                 f = 0.0_wp, fs = 0.0_wp, g = 9.81_wp, inflow_damping_height = 9999999.9_wp, &
755                 inflow_damping_width = 9999999.9_wp, kappa = 0.4_wp, km_constant = -1.0_wp,&
756                 mask_scale_x = 1.0_wp, mask_scale_y = 1.0_wp, mask_scale_z = 1.0_wp, &
757                 maximum_cpu_time_allowed = 0.0_wp,  &
758                 molecular_viscosity = 1.461E-5_wp, &
759                 old_dt = 1.0E-10_wp, omega = 7.29212E-5_wp, omega_sor = 1.8_wp, &
760                 particle_maximum_age = 9999999.9_wp, &
761                 phi = 55.0_wp, prandtl_number = 1.0_wp, &
762                 precipitation_amount_interval = 9999999.9_wp, prho_reference, &
763                 pt_damping_factor = 0.0_wp, pt_damping_width = 0.0_wp, &
764                 pt_reference = 9999999.9_wp, pt_slope_offset = 0.0_wp, &
765                 pt_surface = 300.0_wp, pt_surface_initial_change = 0.0_wp, &
766                 q_surface = 0.0_wp, q_surface_initial_change = 0.0_wp, &
767                 rayleigh_damping_factor = -1.0_wp, rayleigh_damping_height = -1.0_wp, &
768                 recycling_width = 9999999.9_wp, residual_limit = 1.0E-4_wp, &
769                 restart_time = 9999999.9_wp, rho_reference, rho_surface, &
770                 roughness_length = 0.1_wp, &
771                 sa_surface = 35.0_wp, &
772                 simulated_time = 0.0_wp, simulated_time_at_begin, sin_alpha_surface, &
773                 skip_time_data_output = 0.0_wp, skip_time_data_output_av = 9999999.9_wp,&
774                 skip_time_dopr = 9999999.9_wp, &
775                 skip_time_do2d_xy = 9999999.9_wp, skip_time_do2d_xz = 9999999.9_wp, &
776                 skip_time_do2d_yz = 9999999.9_wp, skip_time_do3d = 9999999.9_wp, &
777                 surface_heatflux = 9999999.9_wp, surface_pressure = 1013.25_wp, &
778                 surface_scalarflux = 9999999.9_wp, surface_waterflux = 9999999.9_wp, &
779                 s_surface = 0.0_wp, s_surface_initial_change = 0.0_wp, &
780                 termination_time_needed = -1.0_wp, time_coupling = 0.0_wp, &
781                 time_disturb = 0.0_wp, time_dopr = 0.0_wp, time_dopr_av = 0.0_wp, &
782                 time_dopr_listing = 0.0_wp, time_dopts = 0.0_wp, time_dosp = 0.0_wp, &
783                 time_dosp_av = 0.0_wp, time_dots = 0.0_wp, time_do2d_xy = 0.0_wp, &
784                 time_do2d_xz = 0.0_wp, time_do2d_yz = 0.0_wp, time_do3d = 0.0_wp, &
785                 time_do_av = 0.0_wp, time_do_sla = 0.0_wp, time_dvrp = 0.0_wp, &
786                 time_restart = 9999999.9_wp, time_run_control = 0.0_wp,&
787                 time_since_reference_point, top_heatflux = 9999999.9_wp, &
788                 top_momentumflux_u = 9999999.9_wp, &
789                 top_momentumflux_v = 9999999.9_wp, top_salinityflux = 9999999.9_wp, &
790                 ug_surface = 0.0_wp, u_bulk = 0.0_wp, u_gtrans = 0.0_wp, &
791                 vg_surface = 0.0_wp, vpt_reference = 9999999.9_wp, &
792                 v_bulk = 0.0_wp, v_gtrans = 0.0_wp, wall_adjustment_factor = 1.8_wp, &
793                 zeta_max = 20.0_wp,    & !< Maximum value of zeta = z/L
794                 zeta_min = -9990.0_wp, & !< Minimum value of zeta = z/L
795                 z_max_do2d = -1.0_wp, z0h_factor = 1.0_wp
796
797    REAL(wp) ::  do2d_xy_last_time(0:1) = -1.0_wp, do2d_xz_last_time(0:1) = -1.0_wp, &
798                 do2d_yz_last_time(0:1) = -1.0_wp, dpdxy(1:2) = 0.0_wp, &
799                 dt_domask(max_masks) = 9999999.9_wp, &
800                 mask_scale(3), &
801                 pt_vertical_gradient(10) = 0.0_wp, &
802                 pt_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9_wp, &
803                 q_vertical_gradient(10) = 0.0_wp, &
804                 q_vertical_gradient_level(10) = -1.0_wp, &
805                 s_vertical_gradient(10) = 0.0_wp, &
806                 s_vertical_gradient_level(10) = -1.0_wp, &
807                 sa_vertical_gradient(10) = 0.0_wp, &
808                 sa_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9_wp, &
809                 skip_time_domask(max_masks) = 9999999.9_wp, threshold(20) = 0.0_wp, &
810                 time_domask(max_masks) = 0.0_wp, &
811                 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 /), &
812                 u_profile(100) = 9999999.9_wp, uv_heights(100) = 9999999.9_wp, &
813                 v_profile(100) = 9999999.9_wp, &
814                 ug_vertical_gradient(10) = 0.0_wp, &
815                 ug_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9_wp, &
816                 vg_vertical_gradient(10) = 0.0_wp, &
817                 vg_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9_wp, &
818                 volume_flow(1:3) = 0.0_wp, volume_flow_area(1:3) = 0.0_wp, &
819                 volume_flow_initial(1:3) = 0.0_wp, wall_heatflux(0:4) = 0.0_wp, &
820                 wall_humidityflux(0:4) = 0.0_wp, wall_nrflux(0:4) = 0.0_wp, &
821                 wall_qflux(0:4) = 0.0_wp, wall_qrflux(0:4) = 0.0_wp, &
822                 wall_salinityflux(0:4) = 0.0_wp, wall_scalarflux(0:4) = 0.0_wp, &
823                 subs_vertical_gradient(10) = 0.0_wp, &
824                 subs_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9_wp
825
826    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  dp_smooth_factor
827
828    REAL(wp), DIMENSION(max_masks,mask_xyz_dimension) :: &
829            mask_x = -1.0_wp, mask_y = -1.0_wp, mask_z = -1.0_wp
830    REAL(wp), DIMENSION(max_masks,3) ::                  &
831            mask_x_loop = -1.0_wp, mask_y_loop = -1.0_wp, mask_z_loop = -1.0_wp
832   
833!
834!--    internal mask arrays ("mask,dimension,selection")
835       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  mask, mask_loop
836
837    SAVE
838
839 END MODULE control_parameters
840
841
842!------------------------------------------------------------------------------!
843! Description:
844! ------------
845!> Definition of variables used with dvrp-software.
846!------------------------------------------------------------------------------!
847 MODULE dvrp_variables
848
849     USE kinds
850
851    CHARACTER (LEN=10) ::  dvrp_output = 'rtsp', particle_color = 'none', &
852                           particle_dvrpsize = 'none'
853
854    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(10) ::  mode_dvrp = &
855                                     (/ ( '                    ', i9 = 1,10 ) /)
856
857    CHARACTER (LEN=80) ::  dvrp_directory = 'default',                    &
858                           dvrp_file      = 'default',                    &
859                           dvrp_host      = 'origin.rvs.uni-hannover.de', &
860                           dvrp_password  = '********',                   &
861                           dvrp_username  = ' '
862
863    INTEGER(iwp) ::  cluster_size = 1, dvrp_colortable_entries = 4,                 &
864                     dvrp_colortable_entries_prt = 22, islice_dvrp,                 &
865                     nx_dvrp, nxl_dvrp, nxr_dvrp, ny_dvrp, nyn_dvrp, nys_dvrp,      &
866                     nz_dvrp, pathlines_fadeintime = 5, pathlines_fadeouttime = 5,  &
867                     pathlines_linecount = 1000, pathlines_maxhistory = 40,         &
868                     pathlines_wavecount = 10, pathlines_wavetime = 50,             &
869                     vc_gradient_normals = 0, vc_mode = 0, vc_size_x = 2,           &
870                     vc_size_y = 2, vc_size_z = 2
871
872    INTEGER(iwp), DIMENSION(10) ::  slicer_position_dvrp
873
874    LOGICAL ::  cyclic_dvrp = .FALSE., dvrp_overlap, dvrp_total_overlap, &
875                local_dvrserver_running, lock_steering_update = .FALSE., &
876                use_seperate_pe_for_dvrp_output = .FALSE.
877
878    REAL(wp)    ::  clip_dvrp_l = 9999999.9_wp, clip_dvrp_n = 9999999.9_wp, &
879                    clip_dvrp_r = 9999999.9_wp, clip_dvrp_s = 9999999.9_wp, &
880                    superelevation = 1.0_wp, superelevation_x = 1.0_wp,     &
881                    superelevation_y = 1.0_wp, vc_alpha = 38.0_wp
882
883    REAL(wp), DIMENSION(2) ::  color_interval = (/ 0.0_wp, 1.0_wp /), &
884                               dvrpsize_interval = (/ 0.0_wp, 1.0_wp /)
885
886    REAL(wp), DIMENSION(3) ::  groundplate_color = (/ 0.0_wp, 0.6_wp, 0.0_wp /), &
887                               topography_color = (/ 0.8_wp, 0.7_wp, 0.6_wp /)
888
889    REAL(wp), DIMENSION(2,10)     ::  slicer_range_limits_dvrp
890
891    REAL(wp), DIMENSION(3,10)     ::  isosurface_color
892
893    REAL(sp), DIMENSION(2,100) ::  interval_values_dvrp,                       &
894                                   interval_values_dvrp_prt, interval_h_dvrp,  &
895                                   interval_h_dvrp_prt, interval_l_dvrp = 0.5_sp, &
896                                   interval_l_dvrp_prt = 0.5_sp, interval_s_dvrp = 1.0_sp, &
897                                   interval_s_dvrp_prt = 1.0_sp, interval_a_dvrp = 0.0_sp, &
898                                   interval_a_dvrp_prt = 0.0_sp
899
900    DATA  slicer_range_limits_dvrp / -1.0_wp, 1.0_wp, -1.0_wp, 1.0_wp, -1.0_wp, 1.0_wp, &
901                                     -1.0_wp, 1.0_wp, -1.0_wp, 1.0_wp, -1.0_wp, 1.0_wp, &
902                                     -1.0_wp, 1.0_wp, -1.0_wp, 1.0_wp, -1.0_wp, 1.0_wp, &
903                                     -1.0_wp, 1.0_wp /
904
905    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, &
906                             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, &
907                             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, &
908                             0.1_wp, 0.4_wp, 0.1_wp /
909
910    DATA  interval_h_dvrp / 270.0_wp, 225.0_wp, 225.0_wp, 180.0_wp, 70.0_wp, 25.0_wp, &
911                            25.0_wp, -25.0_wp, 192 * 0.0_wp /
912
913    DATA  interval_h_dvrp_prt / 270.0_wp, 225.0_wp, 225.0_wp, 180.0_wp, 70.0_wp, 25.0_wp, &
914                                25.0_wp, -25.0_wp, 192 * 0.0_wp /
915
916    REAL(sp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  xcoor_dvrp, ycoor_dvrp, zcoor_dvrp
917
918    TYPE steering
919       CHARACTER (LEN=24) ::  name
920       REAL(sp)           ::  min, max
921       INTEGER(iwp)       ::  imin, imax
922    END TYPE steering
923
924    TYPE(steering), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  steering_dvrp
925
926    SAVE
927
928 END MODULE dvrp_variables
929
930
931!------------------------------------------------------------------------------!
932! Description:
933! ------------
934!> Definition of grid spacings.
935!------------------------------------------------------------------------------!
936 MODULE grid_variables
937
938    USE kinds
939
940    REAL(wp) ::  ddx, ddx2, dx = 1.0_wp, dx2, ddy, ddy2, dy = 1.0_wp, dy2
941
942    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  ddx2_mg, ddy2_mg
943
944    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  fwxm, fwxp, fwym, fwyp, fxm, fxp,   &
945                                              fym, fyp, wall_e_x, wall_e_y,       &
946                                              wall_u, wall_v, wall_w_x, wall_w_y, &
947                                              zu_s_inner, zw_w_inner
948
949    SAVE
950
951 END MODULE grid_variables
952
953
954!------------------------------------------------------------------------------!
955! Description:
956! ------------
957!> Definition of array bounds, number of gridpoints, and wall flag arrays.
958!------------------------------------------------------------------------------!
959 MODULE indices
960
961    USE kinds
962
963    INTEGER(iwp) ::  i_left, i_right, j_north, j_south, nbgp = 3, ngp_sums,         &
964                     ngp_sums_ls, nnx, nx = 0, nx_a, nx_o, nxl, nxlg, nxlu, nxr,    &
965                     nxrg, nx_on_file, nny, ny = 0, ny_a, ny_o, nyn, nyng, nys,     &
966                     nysg, nysv, ny_on_file, nnz, nz = 0, nzb, nzb_diff, nzb_max,   &
967                     nzt, nzt_diff
968
969
970    INTEGER(idp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::      &
971                ngp_3d, ngp_3d_inner   ! need to have 64 bit for grids > 2E9
972
973    INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::                                  &
974                   ngp_2dh, nxl_mg, nxr_mg, nyn_mg, nys_mg, nzt_mg
975
976
977    INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE :: ngp_2dh_outer, ngp_2dh_s_inner,  &
978                   mg_loc_ind, nzb_diff_s_inner, nzb_diff_s_outer, nzb_diff_u,    &
979                   nzb_diff_v, nzb_inner, nzb_outer, nzb_s_inner, nzb_s_outer,    &
980                   nzb_u_inner, nzb_u_outer, nzb_v_inner, nzb_v_outer,            &
981                   nzb_w_inner, nzb_w_outer
982
983    INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:,:), POINTER ::  flags
984
985    INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  wall_flags_0, wall_flags_00
986
987    INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE,  TARGET ::                       &
988                   wall_flags_1, wall_flags_2, wall_flags_3, wall_flags_4,        &
989                   wall_flags_5, wall_flags_6, wall_flags_7, wall_flags_8,        &
990                   wall_flags_9, wall_flags_10
991
992    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  rflags_s_inner, rflags_invers
993
994    SAVE
995
996 END MODULE indices
997
998
999!------------------------------------------------------------------------------!
1000! Description:
1001! ------------
1002!> Interfaces for special subroutines which use optional parameters.
1003!------------------------------------------------------------------------------!
1004 MODULE interfaces
1005
1006    INTERFACE
1007
1008!------------------------------------------------------------------------------!
1009! Description:
1010! ------------
1011!> @todo Missing subroutine description.
1012!------------------------------------------------------------------------------!
1013       SUBROUTINE global_min_max ( i1, i2, j1, j2, k1, k2, feld, mode, offset, &
1014                                   wert, wert_ijk, wert1, wert1_ijk )
1015
1016          USE kinds
1017
1018          CHARACTER (LEN=*), INTENT(IN)      ::  mode
1019          INTEGER(iwp), INTENT(IN)           ::  i1, i2, j1, j2, k1, k2
1020          INTEGER(iwp)                       ::  wert_ijk(3)
1021          INTEGER(iwp), OPTIONAL             ::  wert1_ijk(3)
1022          REAL(wp)                           ::  offset, wert
1023          REAL(wp), OPTIONAL                 ::  wert1
1024          REAL(wp), INTENT(IN)               ::  feld(i1:i2,j1:j2,k1:k2)
1025
1026       END SUBROUTINE global_min_max
1027
1028    END INTERFACE
1029
1030    SAVE
1031
1032 END MODULE interfaces
1033
1034
1035!------------------------------------------------------------------------------!
1036! Description:
1037! ------------
1038!> Interfaces for subroutines with pointer arguments called in
1039!> prognostic_equations.
1040!------------------------------------------------------------------------------!
1041 MODULE pointer_interfaces
1042
1043    INTERFACE
1044
1045!------------------------------------------------------------------------------!
1046! Description:
1047! ------------
1048!> @todo Missing subroutine description.
1049!------------------------------------------------------------------------------!
1050       SUBROUTINE advec_s_bc( sk, sk_char )
1051
1052          USE kinds
1053
1054          CHARACTER (LEN=*), INTENT(IN)   ::  sk_char
1055#if defined( __nopointer )
1056          REAL(wp), DIMENSION(:,:,:) ::  sk
1057#else
1058          REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), POINTER ::  sk
1059#endif
1060       END SUBROUTINE advec_s_bc
1061
1062    END INTERFACE
1063
1064
1065    SAVE
1066
1067 END MODULE pointer_interfaces
1068
1069
1070!------------------------------------------------------------------------------!
1071! Description:
1072! ------------
1073!> Definition of variables for the 1D-model.
1074!------------------------------------------------------------------------------!
1075 MODULE model_1d
1076
1077    USE kinds
1078
1079    INTEGER(iwp) ::  current_timestep_number_1d = 0, damp_level_ind_1d
1080
1081    LOGICAL ::  run_control_header_1d = .FALSE., stop_dt_1d = .FALSE. 
1082
1083    REAL(wp) ::     damp_level_1d = -1.0_wp, dt_1d = 60.0_wp, dt_max_1d = 300.0_wp, &
1084                    dt_pr_1d = 9999999.9_wp, dt_run_control_1d = 60.0_wp, &
1085                    end_time_1d = 864000.0_wp, old_dt_1d = 1.0E-10_wp, &
1086                    qs1d, simulated_time_1d = 0.0_wp, time_pr_1d = 0.0_wp, &
1087                    time_run_control_1d = 0.0_wp, ts1d, us1d, usws1d, &
1088                    vsws1d, z01d, z0h1d
1089
1090
1091    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  e1d, e1d_p, kh1d, km1d, l_black, l1d,  &
1092                                            rif1d, te_e, te_em, te_u, te_um, te_v, &
1093                                            te_vm, u1d, u1d_p, v1d, v1d_p
1094
1095    SAVE
1096
1097 END MODULE model_1d
1098
1099
1100
1101
1102!------------------------------------------------------------------------------!
1103! Description:
1104! ------------
1105!> Definition of variables which define processor topology and the exchange of
1106!> ghost point layers. This modules must be placed in all routines which contain
1107!> MPI-calls.
1108!------------------------------------------------------------------------------!
1109 MODULE pegrid
1110
1111    USE kinds
1112
1113#if defined( __parallel )
1114#if defined( __mpifh )
1115    INCLUDE "mpif.h"
1116#else
1117    USE MPI
1118#endif
1119#endif
1120    CHARACTER(LEN=2) ::  send_receive = 'al'
1121    CHARACTER(LEN=7) ::  myid_char = ''
1122    INTEGER(iwp)          ::  acc_rank, comm1dx, comm1dy, comm2d, comm_inter,       &
1123                              comm_palm, id_inflow = 0, id_recycling = 0, ierr,     &
1124                              myid = 0, myidx = 0, myidy = 0, ndim = 2, ngp_a,      &
1125                              ngp_o, ngp_xy, ngp_y, npex = -1, npey = -1,           &
1126                              numprocs = 1, numprocs_previous_run = -1,             &
1127                              num_acc_per_node = 0, pleft, pnorth, pright, psouth,  &
1128                              req_count = 0, sendrecvcount_xy, sendrecvcount_yz,    &
1129                              sendrecvcount_zx, sendrecvcount_zyd,                  &
1130                              sendrecvcount_yxd, target_id, tasks_per_node = -9999, &
1131                              threads_per_task = 1, type_x, type_x_int, type_xy,    &
1132                              type_y, type_y_int
1133
1134    INTEGER(iwp)          ::  pdims(2) = 1, req(100)
1135
1136    INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  hor_index_bounds, &
1137                                                  hor_index_bounds_previous_run
1138
1139    LOGICAL ::  background_communication =.FALSE., collective_wait = .FALSE., &
1140                sendrecv_in_background = .FALSE.
1141
1142#if defined( __parallel )
1143#if defined( __mpi2 )
1144    CHARACTER (LEN=MPI_MAX_PORT_NAME) ::  port_name
1145#endif
1146
1147    INTEGER(iwp) ::  ibuf(12), pcoord(2)
1148    INTEGER(iwp) ::  status(MPI_STATUS_SIZE)
1149    INTEGER(iwp), DIMENSION(MPI_STATUS_SIZE,100) ::  wait_stat
1150
1151    INTEGER(iwp) :: ngp_yz_int, type_xz_int, type_yz_int
1152    INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  ngp_xz, ngp_yz, type_xz, type_yz
1153
1154    LOGICAL ::  left_border_pe  = .FALSE., north_border_pe = .FALSE., &
1155                reorder = .TRUE., right_border_pe = .FALSE.,          &
1156                south_border_pe = .FALSE.
1157
1158    LOGICAL, DIMENSION(2) ::  cyclic = (/ .TRUE. , .TRUE. /), &
1159                              remain_dims
1160#endif
1161
1162    SAVE
1163
1164 END MODULE pegrid
1165
1166
1167!------------------------------------------------------------------------------!
1168! Description:
1169! ------------
1170!> Definition of variables which control PROFIL-output.
1171!------------------------------------------------------------------------------!
1172 MODULE profil_parameter
1173
1174    USE kinds
1175
1176    INTEGER(iwp), PARAMETER ::  crmax = 100
1177
1178    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(20) ::  cross_ts_profiles = &
1179                           (/ ' E E*               ', ' dt                 ', &
1180                              ' u* w*              ', ' th*                ', &
1181                              ' umax vmax wmax     ', ' div_old div_new    ', &
1182                              ' z_i_wpt z_i_pt     ', ' w"pt"0 w"pt" wpt   ', &
1183                              ' pt(0) pt(zp)       ', ' splux spluy spluz  ', &
1184                              ' L                  ',                         &
1185                            ( '                    ', i9 = 1, 9 ) /)
1186
1187    CHARACTER (LEN=100), DIMENSION(crmax) ::  cross_profiles = &
1188                           (/ ' u v                           ', &
1189                              ' pt                            ', &
1190                              ' w"pt" w*pt* w*pt*BC wpt wptBC ', &
1191                              ' w"u" w*u* wu w"v" w*v* wv     ', &
1192                              ' km kh                         ', &
1193                              ' l                             ', &
1194                         ( '                               ', i9 = 1, 94 ) /)
1195
1196    INTEGER(iwp) ::  profile_columns = 2, profile_rows = 3, profile_number = 0
1197
1198    INTEGER(iwp) ::  cross_ts_numbers(crmax,crmax) = 0, &
1199                     cross_ts_number_count(crmax) = 0, &
1200                     dopr_index(300) = 0, dopr_initial_index(300) = 0, &
1201                     dots_crossindex(100) = 0, dots_index(100) = 0
1202               
1203
1204    REAL(wp) ::  cross_ts_uymax(20) = &
1205                             (/ 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp,   &
1206                                999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp,   &
1207                                999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp,   &
1208                                999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp /),&
1209                 cross_ts_uymax_computed(20) = 999.999_wp, &
1210                 cross_ts_uymin(20) = &
1211                             (/ 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp,  -5.000_wp, 999.999_wp,   &
1212                                999.999_wp,   0.000_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp,   &
1213                                999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp,   &
1214                                999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp /),&
1215                 cross_ts_uymin_computed(20) = 999.999_wp
1216
1217    SAVE
1218
1219 END MODULE profil_parameter
1220
1221!------------------------------------------------------------------------------!
1222! Description:
1223! ------------
1224!> Definition of statistical quantities, e.g. global sums.
1225!------------------------------------------------------------------------------!
1226 MODULE statistics
1227
1228    USE kinds
1229
1230    CHARACTER (LEN=40) ::  region(0:9)
1231    INTEGER(iwp) ::  pr_palm = 130, statistic_regions = 0
1232    INTEGER(iwp) ::  u_max_ijk(3) = -1, v_max_ijk(3) = -1, w_max_ijk(3) = -1
1233    LOGICAL ::  flow_statistics_called = .FALSE.
1234    REAL(wp) ::     u_max, v_max, w_max
1235    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE       ::  mean_surface_level_height,      &
1236                                                  sums_divnew_l, sums_divold_l,   &
1237                                                  weight_substep, weight_pres
1238    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE     ::  sums, sums_wsts_bc_l, ts_value, &
1239                                                  sums_wsus_ws_l, sums_wsvs_ws_l, &
1240                                                  sums_us2_ws_l, sums_vs2_ws_l,   &
1241                                                  sums_ws2_ws_l,                  &
1242                                                  sums_wsnrs_ws_l,                &
1243                                                  sums_wspts_ws_l,                &
1244                                                  sums_wssas_ws_l,                &
1245                                                  sums_wsqs_ws_l,                 &
1246                                                  sums_wsqrs_ws_l,                &
1247                                                  sums_ls_l
1248                                             
1249    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE   ::  hom_sum, rmask, sums_l,      &
1250                                                  sums_l_l, sums_up_fraction_l
1251
1252    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  hom
1253
1254    SAVE
1255
1256 END MODULE statistics
1257
1258
1259
1260!------------------------------------------------------------------------------!
1261! Description:
1262! ------------
1263!> Definition of indices for transposed arrays.
1264!------------------------------------------------------------------------------!
1265 MODULE transpose_indices
1266
1267    USE kinds
1268
1269    INTEGER(iwp) ::  nxl_y, nxl_yd, nxl_z, nxr_y, nxr_yd, nxr_z, nyn_x, nyn_z, &
1270                     nys_x, nys_z, nzb_x, nzb_y, nzb_yd, nzt_x, nzt_y, nzt_yd
1271               
1272    SAVE
1273
1274 END MODULE transpose_indices
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.