source: palm/trunk/SOURCE/modules.f90 @ 1960

Last change on this file since 1960 was 1960, checked in by suehring, 5 years ago

Separate balance equations for humidity and passive_scalar

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 57.1 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! Separate humidity and passive scalar
22! +bc_s_t_val, diss_s_s, diss_l_s, flux_s_s, flux_l_s, s, sp, s1, s2, s3, ssws_av,
23!  s_init, s_surf, sums_wsss_ws_l, ss, ssws, sswst, ts_m, wall_sflux
24! +constant_scalarflux, ibc_s_b, ibc_s_t, s_vertical_gradient_level_ind
25!
26! Unused variables removed
27! -gamma_x, gamma_y, gamma_z, var_x, var_y, var_z
28!
29! Change default values (in order to unify gradient calculation):
30! pt_vertical_gradient_level, sa_vertical_gradient_level
31!
32! Former revisions:
33! -----------------
34! $Id: modules.f90 1960 2016-07-12 16:34:24Z suehring $
35!
36! 1957 2016-07-07 10:43:48Z suehring
37! +fl_max, num_leg, num_var_fl, num_var_fl_user, var_fl_max, virtual_flight
38!
39! 1918 2016-05-27 14:35:57Z raasch
40! default timestep switched from -1.0 to +1.0 in order to avoid wrong sign of
41! initially calculated divergence
42!
43! 1906 2016-05-24 14:38:08Z suehring
44! default value of mg_switch_to_pe0_level changed to -1
45!
46! 1849 2016-04-08 11:33:18Z hoffmann
47! bfactor, mass_of_solute, molecular_weight_of_solute, molecular_weight_of_water,
48! vanthoff moved to mod_particle_attributes.
49! dt_micro and several cloud_parameters moved to microphysics_mod.
50! 1d-microphysics profiles moved to microphysics_mod.
51!
52! 1845 2016-04-08 08:29:13Z raasch
53! -nzb_2d
54!
55! 1833 2016-04-07 14:23:03Z raasch
56! spectra parameter moved to spectra module
57!
58! 1831 2016-04-07 13:15:51Z hoffmann
59! curvature_solution_effects removed
60! turbulence renamed collision_turbulence, drizzle renamed
61! cloud_water_sedimentation
62!
63! 1822 2016-04-07 07:49:42Z hoffmann
64! icloud_scheme removed. microphysics_sat_adjust, microphysics_kessler,
65! microphysics_seifert added.
66!
67! 1815 2016-04-06 13:49:59Z raasch
68! cpp-directive for decalpha removed
69!
70! 1808 2016-04-05 19:44:00Z raasch
71! MPI module used by default on all machines
72!
73! 1804 2016-04-05 16:30:18Z maronga
74! Removed code for parameter file check (__check)
75!
76! 1788 2016-03-10 11:01:04Z maronga
77! Added roughness length for moisture (z0q)
78!
79! 1786 2016-03-08 05:49:27Z raasch
80! module spectrum moved to new separate module
81!
82! 1783 2016-03-06 18:36:17Z raasch
83! netcdf variables moved to the netcdf-interface module
84!
85! 1779 2016-03-03 08:01:28Z raasch
86! coupling_char extended to LEN=3
87!
88! 1764 2016-02-28 12:45:19Z raasch
89! some reformatting
90!
91! 1762 2016-02-25 12:31:13Z hellstea
92! +nest_* variables, size of volume_flow arrays increased by one element
93!
94! 1738 2015-12-18 13:56:05Z raasch
95! +mean_surface_level_height
96!
97! 1695 2015-10-27 10:03:11Z maronga
98! Removed rif (forgotten in last revision)
99!
100! 1693 2015-10-27 08:35:45Z maronga
101! Renamed zp -> z_mo
102!
103! 1691 2015-10-26 16:17:44Z maronga
104! Renamed Obukhov length. Added ol, removed rif. Increased number of profiles
105! (pr_palm). Changed default values for dissipation_1d to 'detering' and
106! (mixing_length_1d to 'blackadar'. Added most_method. rif_min and rif_max
107! renamed to zeta_min and zeta_max and new values assigned.
108!
109! 1682 2015-10-07 23:56:08Z knoop
110! Code annotations made doxygen readable
111!
112! 1677 2015-10-02 13:25:23Z boeske
113! +ngp_yz_int, type_xz_int, type_yz_int
114!
115! 1666 2015-09-23 07:31:10Z raasch
116! +user_interface_current_revision, user_interface_required_revision in
117! control_parameters
118!
119! 1639 2015-08-31 14:46:48Z knoop
120! Bugfix: string 'unknown' extended to match LEN=13
121!
122! 1575 2015-03-27 09:56:27Z raasch
123! +ngp_xz
124!
125! 1560 2015-03-06 10:48:54Z keck
126! +recycling_yshift
127!
128! 1557 2015-03-05 16:43:04Z suehring
129! +monotonic_adjustment
130!
131! 1551 2015-03-03 14:18:16Z maronga
132! Increased pr_palm to 120. Increased length of dots_unit and dots_label to 13
133! digits. Increased length of domask, do2d, and do3d to 20 digits.
134!
135! 1496 2014-12-02 17:25:50Z maronga
136! Renamed "radiation" -> "cloud_top_radiation"
137!
138! 1484 2014-10-21 10:53:05Z kanani
139! Changes due to new module structure of the plant canopy model:
140!   canopy-model related parameters/variables moved to module
141!   plant_canopy_model_mod
142!
143! 1468 2014-09-24 14:06:57Z maronga
144! Adapted for use on up to 6-digit processor cores.
145! Increased identifier string length for user-defined quantities to 20.
146!
147! 1450 2014-08-21 07:31:51Z heinze
148! ntnudge from 100 to 1000 increased to allow longer simulations
149!
150! 1431 2014-07-15 14:47:17Z suehring
151! +var_d
152!
153! 1429 2014-07-15 12:53:45Z knoop
154! +ensemble_member_nr to prepare the random_generator for ensemble runs
155!
156! 1382 2014-04-30 12:15:41Z boeske
157! Renamed variables which store large scale forcing tendencies
158! pt_lsa -> td_lsa_lpt, pt_subs -> td_sub_lpt,
159! q_lsa  -> td_lsa_q,   q_subs  -> td_sub_q
160!
161! 1365 2014-04-22 15:03:56Z boeske
162! Usage of large scale forcing enabled:
163! increase pr_palm from 90 to 100 to allow for more standard profiles
164! + ngp_sums_ls, pt_lsa, pt_subs, q_lsa, q_subs, tmp_tnudge, sums_ls_l,
165! use_subsidence_tendencies
166!
167! 1361 2014-04-16 15:17:48Z hoffmann
168! tend_* removed
169! call_microphysics_at_all_substeps added
170! default of drizzle set to true
171!
172! 1359 2014-04-11 17:15:14Z hoffmann
173! particle_attributes moved to mod_particle_attributes.f90
174!
175! 1353 2014-04-08 15:21:23Z heinze
176! REAL constants provided with KIND-attribute
177!
178! 1327 2014-03-21 11:00:16Z raasch
179! REAL constants defined as wp-kind
180! -avs_output, data_output_format, do3d_compress, iso2d_output, netcdf_output
181!
182! 1320 2014-03-20 08:40:49Z raasch
183! ONLY-attribute added to USE-statements,
184! kind-parameters added to all INTEGER and REAL declaration statements,
185! kinds are defined in new module kinds,
186! old module precision_kind is removed,
187! revision history before 2012 removed,
188! comment fields (!:) to be used for variable explanations added to
189! all variable declaration statements
190!
191! 1318 2014-03-17 13:35:16Z raasch
192! module cpulog moved to new separate module-file
193! interface for cpu_log removed
194!
195! 1314 2014-03-14 18:25:17Z suehring
196! + log_z_z0, number_of_sublayers, z0_av_global
197! 1308 2014-03-13 14:58:42Z fricke
198! +ntdim_2d_xy, ntdim_2d_xz, ntdim_2d_yz, ntdim_3d
199!
200! 1257 2013-11-08 15:18:40Z raasch
201! set default values for grid indices of maximum velocity components
202! u|v|w_max_ijk
203!
204! 1241 2013-10-30 11:36:58Z heinze
205! Usage of nudging enabled
206! +nudging, ntnudge, ptnudge, qnudge, tnudge, unudge, vnudge, wnudge
207! increase pr_palm from 80 to 90 to allow for more standard profiles
208!
209! Enable prescribed time depenend surface fluxes and geostrophic wind read in
210! from external file LSF_DATA
211! +large_scale_forcing, lsf_surf, lsf_vert, nlsf, time_surf, shf_surf, qsws_surf,
212!  pt_surf, q_surf, p_surf, time_vert, ug_vert, vg_vert, wsubs_vert
213!
214! 1221 2013-09-10 08:59:13Z raasch
215! wall_flags_0 changed to 32bit int, +wall_flags_00,
216! +rflags_s_inner, rflags_invers
217!
218! 1216 2013-08-26 09:31:42Z raasch
219! +transpose_compute_overlap,
220! several variables are now defined in the serial (non-parallel) case also
221!
222! 1212 2013-08-15 08:46:27Z raasch
223! +tri
224!
225! 1179 2013-06-14 05:57:58Z raasch
226! +reference_state, ref_state, use_initial_profile_as_reference, vpt_reference,
227! use_reference renamed use_single_reference_value
228!
229! 1159 2013-05-21 11:58:22Z fricke
230! -bc_lr_dirneu, bc_lr_neudir, bc_ns_dirneu, bc_ns_neudir
231! +use_cmax
232!
233! 1128 2013-04-12 06:19:32Z raasch
234! +background_communication, i_left, i_right, j_north, j_south, req, req_count,
235! send_receive, sendrecv_in_background, wait_stat
236!
237! 1115 2013-03-26 18:16:16Z hoffmann
238! unused variables removed
239!
240! 1113 2013-03-10 02:48:14Z raasch
241! +on_device
242!
243! 1111 2013-03-08 23:54:10Z raasch
244! +tric, nr_timesteps_this_run
245!
246! 1106 2013-03-04 05:31:38Z raasch
247! array_kind renamed precision_kind, pdims defined in serial code
248! bugfix: default value assigned to coupling_start_time
249!
250! 1095 2013-02-03 02:21:01Z raasch
251! FORTRAN error in r1092 removed
252!
253! 1092 2013-02-02 11:24:22Z raasch
254! character length in some derived type changed for better alignment
255!
256! 1065 2012-11-22 17:42:36Z hoffmann
257! + c_sedimentation, limiter_sedimentation, turbulence, a_1, a_2, a_3, b_1, b_2,
258! + b_3, c_1, c_2, c_3, beta_cc
259!
260! bottom boundary condition of qr, nr changed from Dirichlet to Neumann
261!
262! 1053 2012-11-13 17:11:03Z hoffmann
263! necessary expansions according to the two new prognostic equations (nr, qr)
264! of the two-moment cloud physics scheme:
265! +*_init, flux_l_*, diss_l_*, flux_s_*, diss_s_*, *sws, *swst, tend_*, *, *_p
266! +t*_m, *_1, *_2, *_3, *_av, bc_*_b, bc_*_t, ibc_*_b, ibc_*_t, bc_*_t_val,
267! +*_vertical_gradient, *_surface_initial_change, *_vertical_gradient_level,
268! +*_vertical_gradient_level_ind, *_surface, constant_waterflux_*, 
269! +cloud_scheme, icloud_scheme, surface_waterflux_*, sums_ws*s_ws_l, wall_*flux
270!
271! constants for the two-moment scheme:
272! +a_vent, a_term, b_vent, b_term, c_evap, c_term, cof, eps_sb, k_cc, k_cr, k_rr,
273! +k_br, kappa_rr, kin_vis_air, mu_constant_value, nc, pirho_l, dpirho_l, rho_1,
274! +schmidt, schmidt_p_1d3, stp, x0, xmin, xmax, dt_precipitation, w_precipitation
275!
276! steering parameters for the two_moment scheme:
277! +mu_constant, ventilation_effect
278!
279! 1036 2012-10-22 13:43:42Z raasch
280! code put under GPL (PALM 3.9)
281!
282! 1031 2012-10-19 14:35:30Z raasch
283! +output_format_netcdf
284!
285! 1015 2012-09-27 09:23:24Z raasch
286! +acc_rank, num_acc_per_node,
287! -adjust_mixing_length
288!
289! 1010 2012-09-20 07:59:54Z raasch
290! pointer free version can be generated with cpp switch __nopointer
291!
292! 1003 2012-09-14 14:35:53Z raasch
293! -grid_matching, nxa, nya, etc., nnx_pe, nny_pe, spl_*
294!
295! 1001 2012-09-13 14:08:46Z raasch
296! -asselin_filter_factor, cut_spline_overshoot, dt_changed, last_dt_change,
297! last_dt_change_1d, long_filter_factor, overshoot_limit_*, ups_limit_*
298! several pointer/target arrays converted to normal ones
299!
300! 996 2012-09-07 10:41:47Z raasch
301! -use_prior_plot1d_parameters
302!
303! 978 2012-08-09 08:28:32Z fricke
304! +c_u_m, c_u_m_l, c_v_m, c_v_m_l, c_w_m, c_w_m_l,
305! +bc_lr_dirneu, bc_lr_neudir, bc_ns_dirneu, bc_ns_neudir
306! -km_damp_x, km_damp_y, km_damp_max, outflow_damping_width
307! +z0h, z0h_av, z0h_factor, z0h1d
308! +ptdf_x, ptdf_y, pt_damping_width, pt_damping_factor
309!
310! 964 2012-07-26 09:14:24Z raasch
311! -cross_linecolors, cross_linestyles, cross_normalized_x, cross_normx_factor,
312! cross_normalized_y, cross_normy_factor, cross_pnc_local,
313! cross_profile_numbers, cross_profile_number_counter, cross_uxmax,
314! cross_uxmax_computed, cross_uxmax_normalized,
315! cross_uxmax_normalized_computed, cross_uxmin, cross_uxmin_computed,
316! cross_uxmin_normalized, cross_uxmin_normalized_computed, cross_uymax,
317! cross_uymin, cross_xtext, dopr_crossindex, dopr_label, linecolors, linestyles,
318! nz_do1d, profil_output, z_max_do1d, z_max_do1d_normalized
319!
320! 951 2012-07-19 14:22:52Z hoffmann
321! changing profile_columns and profile_rows
322!
323! 940 2012-07-09 14:31:00Z raasch
324! +neutral
325!
326! 927 2012-06-06 19:15:04Z raasch
327! +masking_method
328!
329! 880 2012-04-13 06:28:59Z raasch
330! gathered_size, subdomain_size moved to control_parameters
331!
332! 866 2012-03-28 06:44:41Z raasch
333! interface for global_min_max changed
334!
335! 861 2012-03-26 14:18:34Z suehring
336! +wall_flags_0
337! -boundary_flags
338! +nzb_max
339! +adv_sca_1, +adv_mom_1
340!
341! 849 2012-03-15 10:35:09Z raasch
342! +deleted_particles, deleted_tails, tr.._count_sum, tr.._count_recv_sum in
343! particle_attributes,
344! +de_dx, de_dy, de_dz in arrays_3d,
345! first_call_advec_particles renamed first_call_lpm
346!
347! 828 2012-02-21 12:00:36Z raasch
348! +dissipation_classes, radius_classes, use_kernel_tables,
349! particle feature color renamed class
350!
351! 825 2012-02-19 03:03:44Z raasch
352! +bfactor, curvature_solution_effects, eps_ros, molecular_weight_of_water,
353! vanthoff, -b_cond in cloud_parameters,
354! dopts_num increased to 29, particle attributes speed_x|y|z_sgs renamed
355! rvar1|2|3
356! wang_collision_kernel and turbulence_effects_on_collision replaced by
357! collision_kernel, hall_kernel, palm_kernel, wang_kernel
358!
359! 809 2012-01-30 13:32:58Z marongas
360! Bugfix: replaced .AND. and .NOT. with && and ! in the preprocessor directives
361!
362! 807 2012-01-25 11:53:51Z maronga
363! New cpp directive "__check" implemented which is used by check_namelist_files.
364! New parameter check_restart has been defined which is needed by
365! check_namelist_files only.
366!
367! 805 2012-01-17 15:53:28Z franke
368! Bugfix collective_wait must be out of parallel branch for runs in serial mode
369!
370! 801 2012-01-10 17:30:36Z suehring
371! Dimesion of sums_wsus_ws_l, ! sums_wsvs_ws_l, sums_us2_ws_l, sums_vs2_ws_l,
372! sums_ws2_ws_l, sums_wspts_ws_l, sums_wsqs_ws_l, sums_wssas_ws_l increased.
373! for thread-safe summation in advec_ws.
374!
375! RCS Log replace by Id keyword, revision history cleaned up
376!
377! Revision 1.95  2007/02/11 13:18:30  raasch
378! version 3.1b (last under RCS control)
379!
380! Revision 1.1  1997/07/24 11:21:26  raasch
381! Initial revision
382!
383!
384!------------------------------------------------------------------------------!
385! Description:
386! ------------
387!> Definition of all variables
388!>
389!> @todo Add description for each variable
390!------------------------------------------------------------------------------!
391
392
393!------------------------------------------------------------------------------!
394! Description:
395! ------------
396!> Definition of variables for special advection schemes.
397!------------------------------------------------------------------------------!
398 MODULE advection
399 
400    USE kinds
401
402    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE   ::  aex, bex, dex, eex
403
404    SAVE
405
406 END MODULE advection
407
408
409!------------------------------------------------------------------------------!
410! Description:
411! ------------
412!> Definition of all arrays defined on the computational grid.
413!------------------------------------------------------------------------------!
414 MODULE arrays_3d
415
416    USE kinds
417
418    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::                                     &
419          c_u_m, c_u_m_l, c_v_m, c_v_m_l, c_w_m, c_w_m_l, ddzu, ddzu_pres,     &
420          dd2zu, dzu, ddzw, dzw, hyp, inflow_damping_factor, l_grid,           &
421          ptdf_x, ptdf_y, p_surf, pt_surf, pt_init, qsws_surf, q_init, q_surf, &
422          rdf, rdf_sc, ref_state, s_init, s_surf, sa_init, shf_surf,           &
423          timenudge, time_surf, time_vert, tmp_tnudge, ug, u_init,             &
424          u_nzb_p1_for_vfc, vg, v_init, v_nzb_p1_for_vfc, w_subs, zu, zw
425
426    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::                                   &
427          c_u, c_v, c_w, diss_s_e, diss_s_nr, diss_s_pt, diss_s_q,             &
428          diss_s_qr, diss_s_s, diss_s_sa, diss_s_u, diss_s_v, diss_s_w, dzu_mg,&
429          dzw_mg, flux_s_e, flux_s_nr, flux_s_pt, flux_s_q, flux_s_qr,         &
430          flux_s_s, flux_s_sa, flux_s_u, flux_s_v, flux_s_w, f1_mg, f2_mg,     &
431          f3_mg, mean_inflow_profiles, nrs, nrsws, nrswst,                     &
432          ol,                                                                  & !< Obukhov length
433          precipitation_amount, precipitation_rate, ptnudge, pt_slope_ref,     &
434          qnudge, qs, qsws, qswst, qswst_remote, qrs, qrsws, qrswst,           &
435          saswsb, saswst, shf, ss, ssws, sswst, tnudge, td_lsa_lpt, td_lsa_q,  &
436          td_sub_lpt,                                                          &
437          td_sub_q, total_2d_a, total_2d_o, ts, tswst, ug_vert, unudge, us,    &
438          usws, uswst, vnudge, vg_vert, vsws, vswst, wnudge, wsubs_vert,       &
439          z0,                                                                  & !< roughness length for momentum
440          z0h,                                                                 & !< roughness length for heat
441          z0q                                                                    !< roughness length for moisture
442
443    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::                                 &
444          d, de_dx, de_dy, de_dz, diss, diss_l_e,                              &
445          diss_l_nr, diss_l_pt, diss_l_q, diss_l_qr, diss_l_s, diss_l_sa,      &
446          diss_l_u, diss_l_v, diss_l_w, flux_l_e, flux_l_nr, flux_l_pt,        &
447          flux_l_q, flux_l_qr, flux_l_s, flux_l_sa, flux_l_u, flux_l_v,        &
448          flux_l_w, kh, km, l_wall, prr, p_loc, tend, tric,                    &
449          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,       &
450          w_m_n, w_m_r, w_m_s
451
452#if defined( __nopointer )
453    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE, TARGET ::                         &
454          e, e_p, nr, nr_p, p, prho, pt, pt_p, q, q_p, qc, ql, ql_c, ql_v,     &
455          ql_vp, qr, qr_p, rho, s, s_p, sa, sa_p, te_m, tnr_m, tpt_m, tq_m,    &
456          tqr_m, ts_m, tsa_m, tu_m, tv_m, tw_m, u, u_p, v, v_p, vpt, w, w_p
457#else
458    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE, TARGET ::                         &
459          e_1, e_2, e_3, p, prho_1, nr_1, nr_2, nr_3, pt_1, pt_2, pt_3, q_1,   &
460          q_2, q_3, qc_1, ql_v, ql_vp, ql_1, ql_2, qr_1, qr_2, qr_3, rho_1,    &
461          s_1, s_2, s_3, sa_1, sa_2, sa_3, u_1, u_2, u_3, v_1, v_2, v_3, vpt_1,&
462          w_1, w_2, w_3
463
464    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), POINTER ::                                     &
465          e, e_p, nr, nr_p, prho, pt, pt_p, q, q_p, qc, ql, ql_c, qr, qr_p,    &
466          rho, s, s_p, sa, sa_p, te_m, tnr_m, tpt_m, tq_m, tqr_m, ts_m,        &
467          tsa_m, tu_m, tv_m, tw_m, u, u_p, v, v_p, vpt, w, w_p
468#endif
469
470    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  rif_wall, tri
471
472
473    SAVE
474
475 END MODULE arrays_3d
476
477
478!------------------------------------------------------------------------------!
479! Description:
480! ------------
481!> Definition of variables needed for time-averaging of 2d/3d data.
482!------------------------------------------------------------------------------!
483 MODULE averaging
484 
485    USE kinds
486
487    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  lwp_av,                & !< Avg. liquid water path
488                                              precipitation_rate_av, & !< Avg. of precipitation rate
489                                              ol_av,                 & !< Avg. of Obukhov length
490                                              qsws_av,               & !< Avg. of surface moisture flux
491                                              ssws_av,               & !< Avg. of surface scalar flux
492                                              shf_av,                & !< Avg. of surface heat flux
493                                              ts_av,                 & !< Avg. of characteristic temperature scale
494                                              us_av,                 & !< Avg. of friction velocity
495                                              z0_av,                 & !< Avg. of roughness length for momentum
496                                              z0h_av,                & !< Avg. of roughness length for heat
497                                              z0q_av                   !< Avg. of roughness length for moisture
498
499    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE, TARGET ::                         &
500          e_av, lpt_av, nr_av, p_av, pc_av, pr_av, prr_av, pt_av, q_av, qc_av, &
501          ql_av, ql_c_av, ql_v_av, ql_vp_av, qr_av, qv_av, rho_av, s_av, sa_av,&
502          u_av, v_av, vpt_av, w_av
503 
504 END MODULE averaging
505
506
507!------------------------------------------------------------------------------!
508! Description:
509! ------------
510!> Definition of variables and constants for cloud physics.
511!------------------------------------------------------------------------------!
512 MODULE cloud_parameters
513 
514    USE kinds
515
516    REAL(wp) :: cp = 1005.0_wp,       & !< heat capacity of dry air (J kg-1 K-1)
517                l_v = 2.5E+06_wp,     & !< latent heat of vaporization (J kg-1)
518                l_d_cp, l_d_r, l_d_rv, & !< l_v / cp, l_v / r_d, l_v / r_v
519                rho_l = 1.0E3_wp,     & !< density of water (kg m-3)
520                r_d = 287.0_wp,       & !< sp. gas const. dry air (J kg-1 K-1)
521                r_v = 461.51_wp         !< sp. gas const. water vapor (J kg-1 K-1)
522
523
524    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE     ::  hyrho, pt_d_t, t_d_pt 
525
526    SAVE
527
528 END MODULE cloud_parameters
529
530
531!------------------------------------------------------------------------------!
532! Description:
533! ------------
534!> Definition of general constants.
535!------------------------------------------------------------------------------!
536 MODULE constants
537 
538    USE kinds
539
540    REAL(wp)  ::  pi = 3.141592654_wp
541    REAL(wp)  ::  adv_mom_1, adv_mom_3, adv_mom_5, adv_sca_1, adv_sca_3, adv_sca_5
542   
543
544    SAVE
545
546 END MODULE constants
547
548 
549!------------------------------------------------------------------------------!
550! Description:
551! ------------
552!> Definition of parameters for program control
553!------------------------------------------------------------------------------!
554 MODULE control_parameters
555
556    USE kinds
557
558    TYPE plot_precision
559       CHARACTER (LEN=8) ::  variable
560       INTEGER(iwp)      ::  precision
561    END TYPE plot_precision
562
563    TYPE(plot_precision), DIMENSION(100) ::  plot_3d_precision =               &
564                        (/ plot_precision( 'u', 2 ), plot_precision( 'v', 2 ), &
565                           plot_precision( 'w', 2 ), plot_precision( 'p', 5 ), &
566                           plot_precision( 'pt', 2 ),                          &
567                           ( plot_precision( ' ', 1 ), i9 = 1,95 ) /)
568
569    TYPE file_status
570       LOGICAL ::  opened, opened_before
571    END TYPE file_status
572   
573    INTEGER, PARAMETER :: mask_xyz_dimension = 100, max_masks = 50
574
575    TYPE(file_status), DIMENSION(200+2*max_masks) ::                &
576                             openfile = file_status(.FALSE.,.FALSE.)
577
578    CHARACTER (LEN=1)    ::  cycle_mg = 'w', timestep_reason = ' '
579    CHARACTER (LEN=3)    ::  coupling_char = ''
580    CHARACTER (LEN=5)    ::  write_binary = 'false'
581    CHARACTER (LEN=8)    ::  most_method = 'lookup', & !< NAMELIST parameter defining method to be used to calculate Okukhov length,
582                             run_date,               & !<
583                             run_time                  !<
584    CHARACTER (LEN=9)    ::  simulated_time_chr
585    CHARACTER (LEN=11)   ::  topography_grid_convention = ' '
586    CHARACTER (LEN=12)   ::  version = ' ', revision = ' ', &
587                             user_interface_current_revision = ' ', &
588                             user_interface_required_revision = ' '
589    CHARACTER (LEN=16)   ::  conserve_volume_flow_mode = 'default', &
590                             loop_optimization = 'default', &
591                             momentum_advec = 'ws-scheme', &
592                             psolver = 'poisfft', &
593                             scalar_advec = 'ws-scheme'
594    CHARACTER (LEN=20)   ::  bc_e_b = 'neumann', bc_lr = 'cyclic', &
595                             bc_ns = 'cyclic', bc_p_b = 'neumann', &
596                             bc_p_t = 'dirichlet', bc_pt_b = 'dirichlet', &
597                             bc_pt_t = 'initial_gradient', &
598                             bc_q_b = 'dirichlet', bc_q_t = 'neumann', &
599                             bc_s_b = 'dirichlet', bc_s_t = 'neumann', &
600                             bc_sa_t = 'neumann', &
601                             bc_uv_b = 'dirichlet', bc_uv_t = 'dirichlet', &
602                             cloud_scheme = 'saturation_adjust', &
603                             coupling_mode = 'uncoupled', &
604                             coupling_mode_remote = 'uncoupled', &
605                             dissipation_1d = 'detering', &
606                             fft_method = 'system-specific', &
607                             mixing_length_1d = 'blackadar', &
608                             random_generator = 'numerical-recipes', &
609                             reference_state = 'initial_profile', &
610                             return_addres, return_username, &
611                             timestep_scheme = 'runge-kutta-3'                             
612    CHARACTER (LEN=40)   ::  avs_data_file, topography = 'flat'
613    CHARACTER (LEN=64)   ::  host = ' '
614    CHARACTER (LEN=80)   ::  log_message, run_identifier
615    CHARACTER (LEN=100)  ::  initializing_actions = ' ' 
616    CHARACTER (LEN=110)  ::  run_description_header
617    CHARACTER (LEN=1000) ::  message_string = ' '
618
619    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(100) ::  data_output = ' ',    &
620                                           data_output_user = ' ', doav = ' '
621    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(max_masks,100) ::  &
622         data_output_masks = ' ', data_output_masks_user = ' '
623
624    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(300) ::  data_output_pr = ' '
625    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(200) ::  data_output_pr_user = ' '
626    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(max_masks,0:1,100) ::  domask = ' '
627    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(0:1,100) ::  do2d = ' ', do3d = ' '
628
629    INTEGER(iwp), PARAMETER :: fl_max = 100, var_fl_max = 20
630   
631    INTEGER(iwp) ::  abort_mode = 1, average_count_pr = 0, &
632                     average_count_3d = 0, current_timestep_number = 0, &
633                     coupling_topology = 0, &
634                     dist_range = 0, disturbance_level_ind_b, &
635                     disturbance_level_ind_t, doav_n = 0, dopr_n = 0, &
636                     dopr_time_count = 0, dopts_time_count = 0, &
637                     dots_time_count = 0, &
638                     do2d_xy_n = 0, do2d_xz_n = 0, do2d_yz_n = 0, do3d_avs_n = 0, &
639                     dp_level_ind_b = 0, dvrp_filecount = 0, &
640                     dz_stretch_level_index, ensemble_member_nr = 0, gamma_mg, gathered_size, &
641                     grid_level, ibc_e_b, ibc_p_b, ibc_p_t, &
642                     ibc_pt_b, ibc_pt_t, ibc_q_b, ibc_q_t, ibc_s_b, ibc_s_t, &
643                     ibc_sa_t, ibc_uv_b, ibc_uv_t, &
644                     inflow_disturbance_begin = -1, inflow_disturbance_end = -1, &
645                     intermediate_timestep_count, intermediate_timestep_count_max, &
646                     io_group = 0, io_blocks = 1, iran = -1234567, &
647                     masks = 0, maximum_grid_level, &
648                     maximum_parallel_io_streams = -1, max_pr_user = 0, &
649                     mgcycles = 0, mg_cycles = -1, mg_switch_to_pe0_level = -1, mid, &
650                     nlsf = 1000, ntnudge = 1000, ngsrb = 2, &
651                     nr_timesteps_this_run = 0, &
652                     nsor = 20, nsor_ini = 100, n_sor, normalizing_region = 0, &
653                     num_leg=0, num_var_fl, num_var_fl_user=0, &
654                     nz_do3d = -9999, prt_time_count = 0, &
655                     recycling_plane, runnr = 0, &
656                     skip_do_avs = 0, subdomain_size, terminate_coupled = 0, &
657                     terminate_coupled_remote = 0, timestep_count = 0
658
659    INTEGER(iwp) ::  dist_nxl(0:1), dist_nxr(0:1), dist_nyn(0:1), dist_nys(0:1), &
660                     do2d_no(0:1) = 0, do2d_xy_time_count(0:1), &
661                     do2d_xz_time_count(0:1), do2d_yz_time_count(0:1), &
662                     do3d_no(0:1) = 0, do3d_time_count(0:1), &
663                     domask_no(max_masks,0:1) = 0, domask_time_count(max_masks,0:1),&
664                     mask_size(max_masks,3) = -1, mask_size_l(max_masks,3) = -1, &
665                     mask_start_l(max_masks,3) = -1, &
666                     pt_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
667                     q_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
668                     s_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &                     
669                     sa_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
670                     section(100,3), section_xy(100) = -9999, &
671                     section_xz(100) = -9999, section_yz(100) = -9999, &
672                     ug_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
673                     vg_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
674                     subs_vertical_gradient_level_i(10) = -9999
675
676
677    INTEGER(iwp), DIMENSION(0:1) :: ntdim_2d_xy, ntdim_2d_xz, ntdim_2d_yz, ntdim_3d
678
679    INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  grid_level_count
680
681    INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  mask_i, mask_j, mask_k
682    INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  &
683                    mask_i_global, mask_j_global, mask_k_global
684
685    LOGICAL ::  bc_lr_cyc =.TRUE., bc_lr_dirrad = .FALSE., &
686                bc_lr_raddir = .FALSE., bc_ns_cyc = .TRUE., &
687                bc_ns_dirrad = .FALSE., bc_ns_raddir = .FALSE.,&
688                call_microphysics_at_all_substeps = .FALSE., &
689                call_psolver_at_all_substeps = .TRUE., &
690                cloud_droplets = .FALSE., cloud_physics = .FALSE., &
691                cloud_top_radiation = .FALSE., &
692                conserve_volume_flow = .FALSE., constant_diffusion = .FALSE., &
693                constant_flux_layer = .TRUE., &
694                constant_heatflux = .TRUE., constant_top_heatflux = .TRUE., &
695                constant_top_momentumflux = .FALSE., &
696                constant_top_salinityflux = .TRUE., &
697                constant_scalarflux = .TRUE., &             
698                constant_waterflux = .TRUE., create_disturbances = .TRUE., &
699                data_output_2d_on_each_pe = .TRUE., & 
700                dissipation_control = .FALSE., disturbance_created = .FALSE., &
701                do2d_at_begin = .FALSE., do3d_at_begin = .FALSE., &
702                do_sum = .FALSE., &
703                dp_external = .FALSE., dp_smooth = .FALSE., &
704                dt_fixed = .FALSE., &
705                dt_3d_reached, dt_3d_reached_l, exchange_mg = .FALSE., &
706                first_call_lpm = .TRUE., &
707                force_print_header = .FALSE., galilei_transformation = .FALSE.,&
708                humidity = .FALSE., humidity_remote = .FALSE., &
709                inflow_l = .FALSE., inflow_n = .FALSE., &
710                inflow_r = .FALSE., inflow_s = .FALSE., &
711                large_scale_forcing = .FALSE., &
712                large_scale_subsidence = .FALSE., lsf_surf = .TRUE., &
713                lsf_vert = .TRUE., lptnudge = .FALSE., lqnudge = .FALSE., &
714                lunudge = .FALSE., lvnudge = .FALSE., lwnudge = .FALSE., &
715                masking_method = .FALSE., &
716                microphysics_sat_adjust = .FALSE., &
717                microphysics_kessler = .FALSE., &
718                microphysics_seifert = .FALSE., &
719                mg_switch_to_pe0 = .FALSE., &
720                monotonic_adjustment = .FALSE., virtual_flight = .FALSE.
721    LOGICAL ::  nest_bound_l = .FALSE. !< nested boundary on left side
722    LOGICAL ::  nest_bound_n = .FALSE. !< nested boundary on north side
723    LOGICAL ::  nest_bound_r = .FALSE. !< nested boundary on right side
724    LOGICAL ::  nest_bound_s = .FALSE. !< nested boundary on south side
725    LOGICAL ::  nest_domain  = .FALSE. !< domain is nested into a parent domain
726    LOGICAL ::  neutral = .FALSE., nudging = .FALSE., &
727                ocean = .FALSE., on_device = .FALSE., &
728                outflow_l = .FALSE., outflow_n = .FALSE., outflow_r = .FALSE., &
729                outflow_s = .FALSE., passive_scalar = .FALSE., &
730                precipitation = .FALSE., &
731                random_heatflux = .FALSE., recycling_yshift = .FALSE.,&
732                run_control_header = .FALSE., run_coupled = .TRUE., &
733                scalar_rayleigh_damping = .TRUE., sloping_surface = .FALSE., &
734                stop_dt = .FALSE., synchronous_exchange = .FALSE., &
735                terminate_run = .FALSE., transpose_compute_overlap = .FALSE., &
736                turbulent_inflow = .FALSE., &
737                use_cmax = .TRUE., use_initial_profile_as_reference = .FALSE., &
738                use_prescribed_profile_data = .FALSE., &
739                use_single_reference_value = .FALSE., &
740                use_subsidence_tendencies = .FALSE., &
741                use_surface_fluxes = .FALSE., use_top_fluxes = .FALSE., &
742                use_ug_for_galilei_tr = .TRUE., use_upstream_for_tke = .FALSE.,&
743                wall_adjustment = .TRUE., ws_scheme_sca = .FALSE., &
744                ws_scheme_mom = .FALSE.
745
746    LOGICAL ::  data_output_xy(0:1) = .FALSE., data_output_xz(0:1) = .FALSE., &
747                data_output_yz(0:1) = .FALSE.
748
749    REAL(wp) ::  advected_distance_x = 0.0_wp, advected_distance_y = 0.0_wp, &
750                 alpha_surface = 0.0_wp, atmos_ocean_sign = 1.0_wp, &
751                 averaging_interval = 0.0_wp, averaging_interval_pr = 9999999.9_wp, &
752                 bc_pt_t_val, bc_q_t_val, bc_s_t_val, bottom_salinityflux = 0.0_wp, &
753                 building_height = 50.0_wp, building_length_x = 50.0_wp, &
754                 building_length_y = 50.0_wp, building_wall_left = 9999999.9_wp, &
755                 building_wall_south = 9999999.9_wp, canyon_height = 50.0_wp, &
756                 canyon_width_x = 9999999.9_wp, canyon_width_y = 9999999.9_wp, &
757                 canyon_wall_left = 9999999.9_wp, canyon_wall_south = 9999999.9_wp, &
758                 cfl_factor = -1.0_wp, cos_alpha_surface, &
759                 coupling_start_time = 0.0_wp, disturbance_amplitude = 0.25_wp, &
760                 disturbance_energy_limit = 0.01_wp, &
761                 disturbance_level_b = -9999999.9_wp, &
762                 disturbance_level_t = -9999999.9_wp, &
763                 dp_level_b = 0.0_wp, &
764                 dt = -1.0_wp, dt_averaging_input = 0.0_wp, &
765                 dt_averaging_input_pr = 9999999.9_wp, dt_coupling = 9999999.9_wp, &
766                 dt_data_output = 9999999.9_wp, &
767                 dt_data_output_av = 9999999.9_wp, dt_disturb = 9999999.9_wp, &
768                 dt_dopr = 9999999.9_wp, dt_dopr_listing = 9999999.9_wp, &
769                 dt_dopts = 9999999.9_wp, dt_dots = 9999999.9_wp, &
770                 dt_do2d_xy = 9999999.9_wp, dt_do2d_xz = 9999999.9_wp, &
771                 dt_do2d_yz = 9999999.9_wp, dt_do3d = 9999999.9_wp, dt_dvrp = 9999999.9_wp, &
772                 dt_max = 20.0_wp, &
773                 dt_restart = 9999999.9_wp, &
774                 dt_run_control = 60.0_wp, dt_3d = 1.0_wp, dz = -1.0_wp, &
775                 dz_max = 9999999.9_wp, dz_stretch_factor = 1.08_wp, &
776                 dz_stretch_level = 100000.0_wp, e_init = 0.0_wp, e_min = 0.0_wp, &
777                 end_time = 0.0_wp, &
778                 f = 0.0_wp, fs = 0.0_wp, g = 9.81_wp, inflow_damping_height = 9999999.9_wp, &
779                 inflow_damping_width = 9999999.9_wp, kappa = 0.4_wp, km_constant = -1.0_wp,&
780                 mask_scale_x = 1.0_wp, mask_scale_y = 1.0_wp, mask_scale_z = 1.0_wp, &
781                 maximum_cpu_time_allowed = 0.0_wp,  &
782                 molecular_viscosity = 1.461E-5_wp, &
783                 old_dt = 1.0E-10_wp, omega = 7.29212E-5_wp, omega_sor = 1.8_wp, &
784                 particle_maximum_age = 9999999.9_wp, &
785                 phi = 55.0_wp, prandtl_number = 1.0_wp, &
786                 precipitation_amount_interval = 9999999.9_wp, prho_reference, &
787                 pt_damping_factor = 0.0_wp, pt_damping_width = 0.0_wp, &
788                 pt_reference = 9999999.9_wp, pt_slope_offset = 0.0_wp, &
789                 pt_surface = 300.0_wp, pt_surface_initial_change = 0.0_wp, &
790                 q_surface = 0.0_wp, q_surface_initial_change = 0.0_wp, &
791                 rayleigh_damping_factor = -1.0_wp, rayleigh_damping_height = -1.0_wp, &
792                 recycling_width = 9999999.9_wp, residual_limit = 1.0E-4_wp, &
793                 restart_time = 9999999.9_wp, rho_reference, rho_surface, &
794                 roughness_length = 0.1_wp, &
795                 sa_surface = 35.0_wp, &
796                 simulated_time = 0.0_wp, simulated_time_at_begin, sin_alpha_surface, &
797                 skip_time_data_output = 0.0_wp, skip_time_data_output_av = 9999999.9_wp,&
798                 skip_time_dopr = 9999999.9_wp, &
799                 skip_time_do2d_xy = 9999999.9_wp, skip_time_do2d_xz = 9999999.9_wp, &
800                 skip_time_do2d_yz = 9999999.9_wp, skip_time_do3d = 9999999.9_wp, &
801                 surface_heatflux = 9999999.9_wp, surface_pressure = 1013.25_wp, &
802                 surface_scalarflux = 9999999.9_wp, surface_waterflux = 9999999.9_wp, &
803                 s_surface = 0.0_wp, s_surface_initial_change = 0.0_wp, &
804                 termination_time_needed = -1.0_wp, time_coupling = 0.0_wp, &
805                 time_disturb = 0.0_wp, time_dopr = 0.0_wp, time_dopr_av = 0.0_wp, &
806                 time_dopr_listing = 0.0_wp, time_dopts = 0.0_wp, time_dosp = 0.0_wp, &
807                 time_dosp_av = 0.0_wp, time_dots = 0.0_wp, time_do2d_xy = 0.0_wp, &
808                 time_do2d_xz = 0.0_wp, time_do2d_yz = 0.0_wp, time_do3d = 0.0_wp, &
809                 time_do_av = 0.0_wp, time_do_sla = 0.0_wp, time_dvrp = 0.0_wp, &
810                 time_restart = 9999999.9_wp, time_run_control = 0.0_wp,&
811                 time_since_reference_point, top_heatflux = 9999999.9_wp, &
812                 top_momentumflux_u = 9999999.9_wp, &
813                 top_momentumflux_v = 9999999.9_wp, top_salinityflux = 9999999.9_wp, &
814                 ug_surface = 0.0_wp, u_bulk = 0.0_wp, u_gtrans = 0.0_wp, &
815                 vg_surface = 0.0_wp, vpt_reference = 9999999.9_wp, &
816                 v_bulk = 0.0_wp, v_gtrans = 0.0_wp, wall_adjustment_factor = 1.8_wp, &
817                 zeta_max = 20.0_wp,    & !< Maximum value of zeta = z/L
818                 zeta_min = -9990.0_wp, & !< Minimum value of zeta = z/L
819                 z_max_do2d = -1.0_wp, z0h_factor = 1.0_wp
820
821    REAL(wp) ::  do2d_xy_last_time(0:1) = -1.0_wp, do2d_xz_last_time(0:1) = -1.0_wp, &
822                 do2d_yz_last_time(0:1) = -1.0_wp, dpdxy(1:2) = 0.0_wp, &
823                 dt_domask(max_masks) = 9999999.9_wp, &
824                 mask_scale(3), &
825                 pt_vertical_gradient(10) = 0.0_wp, &
826                 pt_vertical_gradient_level(10) = -1.0_wp, &
827                 q_vertical_gradient(10) = 0.0_wp, &
828                 q_vertical_gradient_level(10) = -1.0_wp, &
829                 s_vertical_gradient(10) = 0.0_wp, &
830                 s_vertical_gradient_level(10) = -1.0_wp, &
831                 sa_vertical_gradient(10) = 0.0_wp, &
832                 sa_vertical_gradient_level(10) = -1.0_wp, &
833                 skip_time_domask(max_masks) = 9999999.9_wp, threshold(20) = 0.0_wp, &
834                 time_domask(max_masks) = 0.0_wp, &
835                 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 /), &
836                 u_profile(100) = 9999999.9_wp, uv_heights(100) = 9999999.9_wp, &
837                 v_profile(100) = 9999999.9_wp, &
838                 ug_vertical_gradient(10) = 0.0_wp, &
839                 ug_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9_wp, &
840                 vg_vertical_gradient(10) = 0.0_wp, &
841                 vg_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9_wp, &
842                 volume_flow(1:3) = 0.0_wp, volume_flow_area(1:3) = 0.0_wp, &
843                 volume_flow_initial(1:3) = 0.0_wp, wall_heatflux(0:4) = 0.0_wp, &
844                 wall_humidityflux(0:4) = 0.0_wp, wall_nrflux(0:4) = 0.0_wp, &
845                 wall_qflux(0:4) = 0.0_wp, wall_qrflux(0:4) = 0.0_wp, &
846                 wall_salinityflux(0:4) = 0.0_wp, wall_sflux(0:4) = 0.0_wp, wall_scalarflux(0:4) = 0.0_wp, &
847                 subs_vertical_gradient(10) = 0.0_wp, &
848                 subs_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9_wp
849
850    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  dp_smooth_factor
851
852    REAL(wp), DIMENSION(max_masks,mask_xyz_dimension) :: &
853            mask_x = -1.0_wp, mask_y = -1.0_wp, mask_z = -1.0_wp
854    REAL(wp), DIMENSION(max_masks,3) ::                  &
855            mask_x_loop = -1.0_wp, mask_y_loop = -1.0_wp, mask_z_loop = -1.0_wp
856   
857!
858!--    internal mask arrays ("mask,dimension,selection")
859       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  mask, mask_loop
860
861    SAVE
862
863 END MODULE control_parameters
864
865
866!------------------------------------------------------------------------------!
867! Description:
868! ------------
869!> Definition of variables used with dvrp-software.
870!------------------------------------------------------------------------------!
871 MODULE dvrp_variables
872
873     USE kinds
874
875    CHARACTER (LEN=10) ::  dvrp_output = 'rtsp', particle_color = 'none', &
876                           particle_dvrpsize = 'none'
877
878    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(10) ::  mode_dvrp = &
879                                     (/ ( '                    ', i9 = 1,10 ) /)
880
881    CHARACTER (LEN=80) ::  dvrp_directory = 'default',                    &
882                           dvrp_file      = 'default',                    &
883                           dvrp_host      = 'origin.rvs.uni-hannover.de', &
884                           dvrp_password  = '********',                   &
885                           dvrp_username  = ' '
886
887    INTEGER(iwp) ::  cluster_size = 1, dvrp_colortable_entries = 4,                 &
888                     dvrp_colortable_entries_prt = 22, islice_dvrp,                 &
889                     nx_dvrp, nxl_dvrp, nxr_dvrp, ny_dvrp, nyn_dvrp, nys_dvrp,      &
890                     nz_dvrp, pathlines_fadeintime = 5, pathlines_fadeouttime = 5,  &
891                     pathlines_linecount = 1000, pathlines_maxhistory = 40,         &
892                     pathlines_wavecount = 10, pathlines_wavetime = 50,             &
893                     vc_gradient_normals = 0, vc_mode = 0, vc_size_x = 2,           &
894                     vc_size_y = 2, vc_size_z = 2
895
896    INTEGER(iwp), DIMENSION(10) ::  slicer_position_dvrp
897
898    LOGICAL ::  cyclic_dvrp = .FALSE., dvrp_overlap, dvrp_total_overlap, &
899                local_dvrserver_running, lock_steering_update = .FALSE., &
900                use_seperate_pe_for_dvrp_output = .FALSE.
901
902    REAL(wp)    ::  clip_dvrp_l = 9999999.9_wp, clip_dvrp_n = 9999999.9_wp, &
903                    clip_dvrp_r = 9999999.9_wp, clip_dvrp_s = 9999999.9_wp, &
904                    superelevation = 1.0_wp, superelevation_x = 1.0_wp,     &
905                    superelevation_y = 1.0_wp, vc_alpha = 38.0_wp
906
907    REAL(wp), DIMENSION(2) ::  color_interval = (/ 0.0_wp, 1.0_wp /), &
908                               dvrpsize_interval = (/ 0.0_wp, 1.0_wp /)
909
910    REAL(wp), DIMENSION(3) ::  groundplate_color = (/ 0.0_wp, 0.6_wp, 0.0_wp /), &
911                               topography_color = (/ 0.8_wp, 0.7_wp, 0.6_wp /)
912
913    REAL(wp), DIMENSION(2,10)     ::  slicer_range_limits_dvrp
914
915    REAL(wp), DIMENSION(3,10)     ::  isosurface_color
916
917    REAL(sp), DIMENSION(2,100) ::  interval_values_dvrp,                       &
918                                   interval_values_dvrp_prt, interval_h_dvrp,  &
919                                   interval_h_dvrp_prt, interval_l_dvrp = 0.5_sp, &
920                                   interval_l_dvrp_prt = 0.5_sp, interval_s_dvrp = 1.0_sp, &
921                                   interval_s_dvrp_prt = 1.0_sp, interval_a_dvrp = 0.0_sp, &
922                                   interval_a_dvrp_prt = 0.0_sp
923
924    DATA  slicer_range_limits_dvrp / -1.0_wp, 1.0_wp, -1.0_wp, 1.0_wp, -1.0_wp, 1.0_wp, &
925                                     -1.0_wp, 1.0_wp, -1.0_wp, 1.0_wp, -1.0_wp, 1.0_wp, &
926                                     -1.0_wp, 1.0_wp, -1.0_wp, 1.0_wp, -1.0_wp, 1.0_wp, &
927                                     -1.0_wp, 1.0_wp /
928
929    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, &
930                             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, &
931                             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, &
932                             0.1_wp, 0.4_wp, 0.1_wp /
933
934    DATA  interval_h_dvrp / 270.0_wp, 225.0_wp, 225.0_wp, 180.0_wp, 70.0_wp, 25.0_wp, &
935                            25.0_wp, -25.0_wp, 192 * 0.0_wp /
936
937    DATA  interval_h_dvrp_prt / 270.0_wp, 225.0_wp, 225.0_wp, 180.0_wp, 70.0_wp, 25.0_wp, &
938                                25.0_wp, -25.0_wp, 192 * 0.0_wp /
939
940    REAL(sp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  xcoor_dvrp, ycoor_dvrp, zcoor_dvrp
941
942    TYPE steering
943       CHARACTER (LEN=24) ::  name
944       REAL(sp)           ::  min, max
945       INTEGER(iwp)       ::  imin, imax
946    END TYPE steering
947
948    TYPE(steering), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  steering_dvrp
949
950    SAVE
951
952 END MODULE dvrp_variables
953
954
955!------------------------------------------------------------------------------!
956! Description:
957! ------------
958!> Definition of grid spacings.
959!------------------------------------------------------------------------------!
960 MODULE grid_variables
961
962    USE kinds
963
964    REAL(wp) ::  ddx, ddx2, dx = 1.0_wp, dx2, ddy, ddy2, dy = 1.0_wp, dy2
965
966    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  ddx2_mg, ddy2_mg
967
968    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  fwxm, fwxp, fwym, fwyp, fxm, fxp,   &
969                                              fym, fyp, wall_e_x, wall_e_y,       &
970                                              wall_u, wall_v, wall_w_x, wall_w_y, &
971                                              zu_s_inner, zw_w_inner
972
973    SAVE
974
975 END MODULE grid_variables
976
977
978!------------------------------------------------------------------------------!
979! Description:
980! ------------
981!> Definition of array bounds, number of gridpoints, and wall flag arrays.
982!------------------------------------------------------------------------------!
983 MODULE indices
984
985    USE kinds
986
987    INTEGER(iwp) ::  i_left, i_right, j_north, j_south, nbgp = 3, ngp_sums,         &
988                     ngp_sums_ls, nnx, nx = 0, nx_a, nx_o, nxl, nxlg, nxlu, nxr,    &
989                     nxrg, nx_on_file, nny, ny = 0, ny_a, ny_o, nyn, nyng, nys,     &
990                     nysg, nysv, ny_on_file, nnz, nz = 0, nzb, nzb_diff, nzb_max,   &
991                     nzt, nzt_diff
992
993
994    INTEGER(idp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::      &
995                ngp_3d, ngp_3d_inner   ! need to have 64 bit for grids > 2E9
996
997    INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::                                  &
998                   ngp_2dh, nxl_mg, nxr_mg, nyn_mg, nys_mg, nzt_mg
999
1000
1001    INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE :: ngp_2dh_outer, ngp_2dh_s_inner,  &
1002                   mg_loc_ind, nzb_diff_s_inner, nzb_diff_s_outer, nzb_diff_u,    &
1003                   nzb_diff_v, nzb_inner, nzb_outer, nzb_s_inner, nzb_s_outer,    &
1004                   nzb_u_inner, nzb_u_outer, nzb_v_inner, nzb_v_outer,            &
1005                   nzb_w_inner, nzb_w_outer
1006
1007    INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:,:), POINTER ::  flags
1008
1009    INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  wall_flags_0, wall_flags_00
1010
1011    INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE,  TARGET ::                       &
1012                   wall_flags_1, wall_flags_2, wall_flags_3, wall_flags_4,        &
1013                   wall_flags_5, wall_flags_6, wall_flags_7, wall_flags_8,        &
1014                   wall_flags_9, wall_flags_10
1015
1016    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  rflags_s_inner, rflags_invers
1017
1018    SAVE
1019
1020 END MODULE indices
1021
1022
1023!------------------------------------------------------------------------------!
1024! Description:
1025! ------------
1026!> Interfaces for special subroutines which use optional parameters.
1027!------------------------------------------------------------------------------!
1028 MODULE interfaces
1029
1030    INTERFACE
1031
1032!------------------------------------------------------------------------------!
1033! Description:
1034! ------------
1035!> @todo Missing subroutine description.
1036!------------------------------------------------------------------------------!
1037       SUBROUTINE global_min_max ( i1, i2, j1, j2, k1, k2, feld, mode, offset, &
1038                                   wert, wert_ijk, wert1, wert1_ijk )
1039
1040          USE kinds
1041
1042          CHARACTER (LEN=*), INTENT(IN)      ::  mode
1043          INTEGER(iwp), INTENT(IN)           ::  i1, i2, j1, j2, k1, k2
1044          INTEGER(iwp)                       ::  wert_ijk(3)
1045          INTEGER(iwp), OPTIONAL             ::  wert1_ijk(3)
1046          REAL(wp)                           ::  offset, wert
1047          REAL(wp), OPTIONAL                 ::  wert1
1048          REAL(wp), INTENT(IN)               ::  feld(i1:i2,j1:j2,k1:k2)
1049
1050       END SUBROUTINE global_min_max
1051
1052    END INTERFACE
1053
1054    SAVE
1055
1056 END MODULE interfaces
1057
1058
1059!------------------------------------------------------------------------------!
1060! Description:
1061! ------------
1062!> Interfaces for subroutines with pointer arguments called in
1063!> prognostic_equations.
1064!------------------------------------------------------------------------------!
1065 MODULE pointer_interfaces
1066
1067    INTERFACE
1068
1069!------------------------------------------------------------------------------!
1070! Description:
1071! ------------
1072!> @todo Missing subroutine description.
1073!------------------------------------------------------------------------------!
1074       SUBROUTINE advec_s_bc( sk, sk_char )
1075
1076          USE kinds
1077
1078          CHARACTER (LEN=*), INTENT(IN)   ::  sk_char
1079#if defined( __nopointer )
1080          REAL(wp), DIMENSION(:,:,:) ::  sk
1081#else
1082          REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), POINTER ::  sk
1083#endif
1084       END SUBROUTINE advec_s_bc
1085
1086    END INTERFACE
1087
1088
1089    SAVE
1090
1091 END MODULE pointer_interfaces
1092
1093
1094!------------------------------------------------------------------------------!
1095! Description:
1096! ------------
1097!> Definition of variables for the 1D-model.
1098!------------------------------------------------------------------------------!
1099 MODULE model_1d
1100
1101    USE kinds
1102
1103    INTEGER(iwp) ::  current_timestep_number_1d = 0, damp_level_ind_1d
1104
1105    LOGICAL ::  run_control_header_1d = .FALSE., stop_dt_1d = .FALSE. 
1106
1107    REAL(wp) ::     damp_level_1d = -1.0_wp, dt_1d = 60.0_wp, dt_max_1d = 300.0_wp, &
1108                    dt_pr_1d = 9999999.9_wp, dt_run_control_1d = 60.0_wp, &
1109                    end_time_1d = 864000.0_wp, old_dt_1d = 1.0E-10_wp, &
1110                    qs1d, simulated_time_1d = 0.0_wp, time_pr_1d = 0.0_wp, &
1111                    time_run_control_1d = 0.0_wp, ts1d, us1d, usws1d, &
1112                    vsws1d, z01d, z0h1d
1113
1114
1115    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  e1d, e1d_p, kh1d, km1d, l_black, l1d,  &
1116                                            rif1d, te_e, te_em, te_u, te_um, te_v, &
1117                                            te_vm, u1d, u1d_p, v1d, v1d_p
1118
1119    SAVE
1120
1121 END MODULE model_1d
1122
1123
1124
1125
1126!------------------------------------------------------------------------------!
1127! Description:
1128! ------------
1129!> Definition of variables which define processor topology and the exchange of
1130!> ghost point layers. This modules must be placed in all routines which contain
1131!> MPI-calls.
1132!------------------------------------------------------------------------------!
1133 MODULE pegrid
1134
1135    USE kinds
1136
1137#if defined( __parallel )
1138#if defined( __mpifh )
1139    INCLUDE "mpif.h"
1140#else
1141    USE MPI
1142#endif
1143#endif
1144    CHARACTER(LEN=2) ::  send_receive = 'al'
1145    CHARACTER(LEN=7) ::  myid_char = ''
1146    INTEGER(iwp)          ::  acc_rank, comm1dx, comm1dy, comm2d, comm_inter,       &
1147                              comm_palm, id_inflow = 0, id_recycling = 0, ierr,     &
1148                              myid = 0, myidx = 0, myidy = 0, ndim = 2, ngp_a,      &
1149                              ngp_o, ngp_xy, ngp_y, npex = -1, npey = -1,           &
1150                              numprocs = 1, numprocs_previous_run = -1,             &
1151                              num_acc_per_node = 0, pleft, pnorth, pright, psouth,  &
1152                              req_count = 0, sendrecvcount_xy, sendrecvcount_yz,    &
1153                              sendrecvcount_zx, sendrecvcount_zyd,                  &
1154                              sendrecvcount_yxd, target_id, tasks_per_node = -9999, &
1155                              threads_per_task = 1, type_x, type_x_int, type_xy,    &
1156                              type_y, type_y_int
1157
1158    INTEGER(iwp)          ::  pdims(2) = 1, req(100)
1159
1160    INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  hor_index_bounds, &
1161                                                  hor_index_bounds_previous_run
1162
1163    LOGICAL ::  background_communication =.FALSE., collective_wait = .FALSE., &
1164                sendrecv_in_background = .FALSE.
1165
1166#if defined( __parallel )
1167#if defined( __mpi2 )
1168    CHARACTER (LEN=MPI_MAX_PORT_NAME) ::  port_name
1169#endif
1170
1171    INTEGER(iwp) ::  ibuf(12), pcoord(2)
1172    INTEGER(iwp) ::  status(MPI_STATUS_SIZE)
1173    INTEGER(iwp), DIMENSION(MPI_STATUS_SIZE,100) ::  wait_stat
1174
1175    INTEGER(iwp) :: ngp_yz_int, type_xz_int, type_yz_int
1176    INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  ngp_xz, ngp_yz, type_xz, type_yz
1177
1178    LOGICAL ::  left_border_pe  = .FALSE., north_border_pe = .FALSE., &
1179                reorder = .TRUE., right_border_pe = .FALSE.,          &
1180                south_border_pe = .FALSE.
1181
1182    LOGICAL, DIMENSION(2) ::  cyclic = (/ .TRUE. , .TRUE. /), &
1183                              remain_dims
1184#endif
1185
1186    SAVE
1187
1188 END MODULE pegrid
1189
1190
1191!------------------------------------------------------------------------------!
1192! Description:
1193! ------------
1194!> Definition of variables which control PROFIL-output.
1195!------------------------------------------------------------------------------!
1196 MODULE profil_parameter
1197
1198    USE kinds
1199
1200    INTEGER(iwp), PARAMETER ::  crmax = 100
1201
1202    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(20) ::  cross_ts_profiles = &
1203                           (/ ' E E*               ', ' dt                 ', &
1204                              ' u* w*              ', ' th*                ', &
1205                              ' umax vmax wmax     ', ' div_old div_new    ', &
1206                              ' z_i_wpt z_i_pt     ', ' w"pt"0 w"pt" wpt   ', &
1207                              ' pt(0) pt(zp)       ', ' splux spluy spluz  ', &
1208                              ' L                  ',                         &
1209                            ( '                    ', i9 = 1, 9 ) /)
1210
1211    CHARACTER (LEN=100), DIMENSION(crmax) ::  cross_profiles = &
1212                           (/ ' u v                           ', &
1213                              ' pt                            ', &
1214                              ' w"pt" w*pt* w*pt*BC wpt wptBC ', &
1215                              ' w"u" w*u* wu w"v" w*v* wv     ', &
1216                              ' km kh                         ', &
1217                              ' l                             ', &
1218                         ( '                               ', i9 = 1, 94 ) /)
1219
1220    INTEGER(iwp) ::  profile_columns = 2, profile_rows = 3, profile_number = 0
1221
1222    INTEGER(iwp) ::  cross_ts_numbers(crmax,crmax) = 0, &
1223                     cross_ts_number_count(crmax) = 0, &
1224                     dopr_index(300) = 0, dopr_initial_index(300) = 0, &
1225                     dots_crossindex(100) = 0, dots_index(100) = 0
1226               
1227
1228    REAL(wp) ::  cross_ts_uymax(20) = &
1229                             (/ 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp,   &
1230                                999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp,   &
1231                                999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp,   &
1232                                999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp /),&
1233                 cross_ts_uymax_computed(20) = 999.999_wp, &
1234                 cross_ts_uymin(20) = &
1235                             (/ 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp,  -5.000_wp, 999.999_wp,   &
1236                                999.999_wp,   0.000_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp,   &
1237                                999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp,   &
1238                                999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp /),&
1239                 cross_ts_uymin_computed(20) = 999.999_wp
1240
1241    SAVE
1242
1243 END MODULE profil_parameter
1244
1245!------------------------------------------------------------------------------!
1246! Description:
1247! ------------
1248!> Definition of statistical quantities, e.g. global sums.
1249!------------------------------------------------------------------------------!
1250 MODULE statistics
1251
1252    USE kinds
1253
1254    CHARACTER (LEN=40) ::  region(0:9)
1255    INTEGER(iwp) ::  pr_palm = 130, statistic_regions = 0
1256    INTEGER(iwp) ::  u_max_ijk(3) = -1, v_max_ijk(3) = -1, w_max_ijk(3) = -1
1257    LOGICAL ::  flow_statistics_called = .FALSE.
1258    REAL(wp) ::     u_max, v_max, w_max
1259    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE       ::  mean_surface_level_height,      &
1260                                                  sums_divnew_l, sums_divold_l,   &
1261                                                  weight_substep, weight_pres
1262    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE     ::  sums, sums_wsts_bc_l, ts_value, &
1263                                                  sums_wsus_ws_l, sums_wsvs_ws_l, &
1264                                                  sums_us2_ws_l, sums_vs2_ws_l,   &
1265                                                  sums_ws2_ws_l,                  &
1266                                                  sums_wsnrs_ws_l,                &
1267                                                  sums_wspts_ws_l,                &
1268                                                  sums_wsqs_ws_l,                 &   
1269                                                  sums_wsqrs_ws_l,                &
1270                                                  sums_wssas_ws_l,                &
1271                                                  sums_wsss_ws_l,                 &
1272                                                  sums_ls_l
1273                                             
1274    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE   ::  hom_sum, rmask, sums_l,      &
1275                                                  sums_l_l, sums_up_fraction_l
1276
1277    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  hom
1278
1279    SAVE
1280
1281 END MODULE statistics
1282
1283
1284
1285!------------------------------------------------------------------------------!
1286! Description:
1287! ------------
1288!> Definition of indices for transposed arrays.
1289!------------------------------------------------------------------------------!
1290 MODULE transpose_indices
1291
1292    USE kinds
1293
1294    INTEGER(iwp) ::  nxl_y, nxl_yd, nxl_z, nxr_y, nxr_yd, nxr_z, nyn_x, nyn_z, &
1295                     nys_x, nys_z, nzb_x, nzb_y, nzb_yd, nzt_x, nzt_y, nzt_yd
1296               
1297    SAVE
1298
1299 END MODULE transpose_indices
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.