source: palm/trunk/SOURCE/modules.f90 @ 1968

Last change on this file since 1968 was 1968, checked in by suehring, 5 years ago

PE-wise reading of topography file

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 57.3 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! Changed dimension for MPI-datatypes type_x_int and type_y_int
22!
23! Former revisions:
24! -----------------
25! $Id: modules.f90 1968 2016-07-18 12:01:49Z suehring $
26!
27! 1960 2016-07-12 16:34:24Z suehring
28! Separate humidity and passive scalar
29! +bc_s_t_val, diss_s_s, diss_l_s, flux_s_s, flux_l_s, s, sp, s1, s2, s3, ssws_av,
30!  s_init, s_surf, sums_wsss_ws_l, ss, ssws, sswst, ts_m, wall_sflux
31! +constant_scalarflux, ibc_s_b, ibc_s_t, s_vertical_gradient_level_ind
32!
33! Unused variables removed
34! -gamma_x, gamma_y, gamma_z, var_x, var_y, var_z
35!
36! Change initial values (in order to unify gradient calculation):
37! pt_vertical_gradient_level, sa_vertical_gradient_level
38!
39! 1957 2016-07-07 10:43:48Z suehring
40! +fl_max, num_leg, num_var_fl, num_var_fl_user, var_fl_max, virtual_flight
41!
42! 1918 2016-05-27 14:35:57Z raasch
43! default timestep switched from -1.0 to +1.0 in order to avoid wrong sign of
44! initially calculated divergence
45!
46! 1906 2016-05-24 14:38:08Z suehring
47! default value of mg_switch_to_pe0_level changed to -1
48!
49! 1849 2016-04-08 11:33:18Z hoffmann
50! bfactor, mass_of_solute, molecular_weight_of_solute, molecular_weight_of_water,
51! vanthoff moved to mod_particle_attributes.
52! dt_micro and several cloud_parameters moved to microphysics_mod.
53! 1d-microphysics profiles moved to microphysics_mod.
54!
55! 1845 2016-04-08 08:29:13Z raasch
56! -nzb_2d
57!
58! 1833 2016-04-07 14:23:03Z raasch
59! spectra parameter moved to spectra module
60!
61! 1831 2016-04-07 13:15:51Z hoffmann
62! curvature_solution_effects removed
63! turbulence renamed collision_turbulence, drizzle renamed
64! cloud_water_sedimentation
65!
66! 1822 2016-04-07 07:49:42Z hoffmann
67! icloud_scheme removed. microphysics_sat_adjust, microphysics_kessler,
68! microphysics_seifert added.
69!
70! 1815 2016-04-06 13:49:59Z raasch
71! cpp-directive for decalpha removed
72!
73! 1808 2016-04-05 19:44:00Z raasch
74! MPI module used by default on all machines
75!
76! 1804 2016-04-05 16:30:18Z maronga
77! Removed code for parameter file check (__check)
78!
79! 1788 2016-03-10 11:01:04Z maronga
80! Added roughness length for moisture (z0q)
81!
82! 1786 2016-03-08 05:49:27Z raasch
83! module spectrum moved to new separate module
84!
85! 1783 2016-03-06 18:36:17Z raasch
86! netcdf variables moved to the netcdf-interface module
87!
88! 1779 2016-03-03 08:01:28Z raasch
89! coupling_char extended to LEN=3
90!
91! 1764 2016-02-28 12:45:19Z raasch
92! some reformatting
93!
94! 1762 2016-02-25 12:31:13Z hellstea
95! +nest_* variables, size of volume_flow arrays increased by one element
96!
97! 1738 2015-12-18 13:56:05Z raasch
98! +mean_surface_level_height
99!
100! 1695 2015-10-27 10:03:11Z maronga
101! Removed rif (forgotten in last revision)
102!
103! 1693 2015-10-27 08:35:45Z maronga
104! Renamed zp -> z_mo
105!
106! 1691 2015-10-26 16:17:44Z maronga
107! Renamed Obukhov length. Added ol, removed rif. Increased number of profiles
108! (pr_palm). Changed default values for dissipation_1d to 'detering' and
109! (mixing_length_1d to 'blackadar'. Added most_method. rif_min and rif_max
110! renamed to zeta_min and zeta_max and new values assigned.
111!
112! 1682 2015-10-07 23:56:08Z knoop
113! Code annotations made doxygen readable
114!
115! 1677 2015-10-02 13:25:23Z boeske
116! +ngp_yz_int, type_xz_int, type_yz_int
117!
118! 1666 2015-09-23 07:31:10Z raasch
119! +user_interface_current_revision, user_interface_required_revision in
120! control_parameters
121!
122! 1639 2015-08-31 14:46:48Z knoop
123! Bugfix: string 'unknown' extended to match LEN=13
124!
125! 1575 2015-03-27 09:56:27Z raasch
126! +ngp_xz
127!
128! 1560 2015-03-06 10:48:54Z keck
129! +recycling_yshift
130!
131! 1557 2015-03-05 16:43:04Z suehring
132! +monotonic_adjustment
133!
134! 1551 2015-03-03 14:18:16Z maronga
135! Increased pr_palm to 120. Increased length of dots_unit and dots_label to 13
136! digits. Increased length of domask, do2d, and do3d to 20 digits.
137!
138! 1496 2014-12-02 17:25:50Z maronga
139! Renamed "radiation" -> "cloud_top_radiation"
140!
141! 1484 2014-10-21 10:53:05Z kanani
142! Changes due to new module structure of the plant canopy model:
143!   canopy-model related parameters/variables moved to module
144!   plant_canopy_model_mod
145!
146! 1468 2014-09-24 14:06:57Z maronga
147! Adapted for use on up to 6-digit processor cores.
148! Increased identifier string length for user-defined quantities to 20.
149!
150! 1450 2014-08-21 07:31:51Z heinze
151! ntnudge from 100 to 1000 increased to allow longer simulations
152!
153! 1431 2014-07-15 14:47:17Z suehring
154! +var_d
155!
156! 1429 2014-07-15 12:53:45Z knoop
157! +ensemble_member_nr to prepare the random_generator for ensemble runs
158!
159! 1382 2014-04-30 12:15:41Z boeske
160! Renamed variables which store large scale forcing tendencies
161! pt_lsa -> td_lsa_lpt, pt_subs -> td_sub_lpt,
162! q_lsa  -> td_lsa_q,   q_subs  -> td_sub_q
163!
164! 1365 2014-04-22 15:03:56Z boeske
165! Usage of large scale forcing enabled:
166! increase pr_palm from 90 to 100 to allow for more standard profiles
167! + ngp_sums_ls, pt_lsa, pt_subs, q_lsa, q_subs, tmp_tnudge, sums_ls_l,
168! use_subsidence_tendencies
169!
170! 1361 2014-04-16 15:17:48Z hoffmann
171! tend_* removed
172! call_microphysics_at_all_substeps added
173! default of drizzle set to true
174!
175! 1359 2014-04-11 17:15:14Z hoffmann
176! particle_attributes moved to mod_particle_attributes.f90
177!
178! 1353 2014-04-08 15:21:23Z heinze
179! REAL constants provided with KIND-attribute
180!
181! 1327 2014-03-21 11:00:16Z raasch
182! REAL constants defined as wp-kind
183! -avs_output, data_output_format, do3d_compress, iso2d_output, netcdf_output
184!
185! 1320 2014-03-20 08:40:49Z raasch
186! ONLY-attribute added to USE-statements,
187! kind-parameters added to all INTEGER and REAL declaration statements,
188! kinds are defined in new module kinds,
189! old module precision_kind is removed,
190! revision history before 2012 removed,
191! comment fields (!:) to be used for variable explanations added to
192! all variable declaration statements
193!
194! 1318 2014-03-17 13:35:16Z raasch
195! module cpulog moved to new separate module-file
196! interface for cpu_log removed
197!
198! 1314 2014-03-14 18:25:17Z suehring
199! + log_z_z0, number_of_sublayers, z0_av_global
200! 1308 2014-03-13 14:58:42Z fricke
201! +ntdim_2d_xy, ntdim_2d_xz, ntdim_2d_yz, ntdim_3d
202!
203! 1257 2013-11-08 15:18:40Z raasch
204! set default values for grid indices of maximum velocity components
205! u|v|w_max_ijk
206!
207! 1241 2013-10-30 11:36:58Z heinze
208! Usage of nudging enabled
209! +nudging, ntnudge, ptnudge, qnudge, tnudge, unudge, vnudge, wnudge
210! increase pr_palm from 80 to 90 to allow for more standard profiles
211!
212! Enable prescribed time depenend surface fluxes and geostrophic wind read in
213! from external file LSF_DATA
214! +large_scale_forcing, lsf_surf, lsf_vert, nlsf, time_surf, shf_surf, qsws_surf,
215!  pt_surf, q_surf, p_surf, time_vert, ug_vert, vg_vert, wsubs_vert
216!
217! 1221 2013-09-10 08:59:13Z raasch
218! wall_flags_0 changed to 32bit int, +wall_flags_00,
219! +rflags_s_inner, rflags_invers
220!
221! 1216 2013-08-26 09:31:42Z raasch
222! +transpose_compute_overlap,
223! several variables are now defined in the serial (non-parallel) case also
224!
225! 1212 2013-08-15 08:46:27Z raasch
226! +tri
227!
228! 1179 2013-06-14 05:57:58Z raasch
229! +reference_state, ref_state, use_initial_profile_as_reference, vpt_reference,
230! use_reference renamed use_single_reference_value
231!
232! 1159 2013-05-21 11:58:22Z fricke
233! -bc_lr_dirneu, bc_lr_neudir, bc_ns_dirneu, bc_ns_neudir
234! +use_cmax
235!
236! 1128 2013-04-12 06:19:32Z raasch
237! +background_communication, i_left, i_right, j_north, j_south, req, req_count,
238! send_receive, sendrecv_in_background, wait_stat
239!
240! 1115 2013-03-26 18:16:16Z hoffmann
241! unused variables removed
242!
243! 1113 2013-03-10 02:48:14Z raasch
244! +on_device
245!
246! 1111 2013-03-08 23:54:10Z raasch
247! +tric, nr_timesteps_this_run
248!
249! 1106 2013-03-04 05:31:38Z raasch
250! array_kind renamed precision_kind, pdims defined in serial code
251! bugfix: default value assigned to coupling_start_time
252!
253! 1095 2013-02-03 02:21:01Z raasch
254! FORTRAN error in r1092 removed
255!
256! 1092 2013-02-02 11:24:22Z raasch
257! character length in some derived type changed for better alignment
258!
259! 1065 2012-11-22 17:42:36Z hoffmann
260! + c_sedimentation, limiter_sedimentation, turbulence, a_1, a_2, a_3, b_1, b_2,
261! + b_3, c_1, c_2, c_3, beta_cc
262!
263! bottom boundary condition of qr, nr changed from Dirichlet to Neumann
264!
265! 1053 2012-11-13 17:11:03Z hoffmann
266! necessary expansions according to the two new prognostic equations (nr, qr)
267! of the two-moment cloud physics scheme:
268! +*_init, flux_l_*, diss_l_*, flux_s_*, diss_s_*, *sws, *swst, tend_*, *, *_p
269! +t*_m, *_1, *_2, *_3, *_av, bc_*_b, bc_*_t, ibc_*_b, ibc_*_t, bc_*_t_val,
270! +*_vertical_gradient, *_surface_initial_change, *_vertical_gradient_level,
271! +*_vertical_gradient_level_ind, *_surface, constant_waterflux_*, 
272! +cloud_scheme, icloud_scheme, surface_waterflux_*, sums_ws*s_ws_l, wall_*flux
273!
274! constants for the two-moment scheme:
275! +a_vent, a_term, b_vent, b_term, c_evap, c_term, cof, eps_sb, k_cc, k_cr, k_rr,
276! +k_br, kappa_rr, kin_vis_air, mu_constant_value, nc, pirho_l, dpirho_l, rho_1,
277! +schmidt, schmidt_p_1d3, stp, x0, xmin, xmax, dt_precipitation, w_precipitation
278!
279! steering parameters for the two_moment scheme:
280! +mu_constant, ventilation_effect
281!
282! 1036 2012-10-22 13:43:42Z raasch
283! code put under GPL (PALM 3.9)
284!
285! 1031 2012-10-19 14:35:30Z raasch
286! +output_format_netcdf
287!
288! 1015 2012-09-27 09:23:24Z raasch
289! +acc_rank, num_acc_per_node,
290! -adjust_mixing_length
291!
292! 1010 2012-09-20 07:59:54Z raasch
293! pointer free version can be generated with cpp switch __nopointer
294!
295! 1003 2012-09-14 14:35:53Z raasch
296! -grid_matching, nxa, nya, etc., nnx_pe, nny_pe, spl_*
297!
298! 1001 2012-09-13 14:08:46Z raasch
299! -asselin_filter_factor, cut_spline_overshoot, dt_changed, last_dt_change,
300! last_dt_change_1d, long_filter_factor, overshoot_limit_*, ups_limit_*
301! several pointer/target arrays converted to normal ones
302!
303! 996 2012-09-07 10:41:47Z raasch
304! -use_prior_plot1d_parameters
305!
306! 978 2012-08-09 08:28:32Z fricke
307! +c_u_m, c_u_m_l, c_v_m, c_v_m_l, c_w_m, c_w_m_l,
308! +bc_lr_dirneu, bc_lr_neudir, bc_ns_dirneu, bc_ns_neudir
309! -km_damp_x, km_damp_y, km_damp_max, outflow_damping_width
310! +z0h, z0h_av, z0h_factor, z0h1d
311! +ptdf_x, ptdf_y, pt_damping_width, pt_damping_factor
312!
313! 964 2012-07-26 09:14:24Z raasch
314! -cross_linecolors, cross_linestyles, cross_normalized_x, cross_normx_factor,
315! cross_normalized_y, cross_normy_factor, cross_pnc_local,
316! cross_profile_numbers, cross_profile_number_counter, cross_uxmax,
317! cross_uxmax_computed, cross_uxmax_normalized,
318! cross_uxmax_normalized_computed, cross_uxmin, cross_uxmin_computed,
319! cross_uxmin_normalized, cross_uxmin_normalized_computed, cross_uymax,
320! cross_uymin, cross_xtext, dopr_crossindex, dopr_label, linecolors, linestyles,
321! nz_do1d, profil_output, z_max_do1d, z_max_do1d_normalized
322!
323! 951 2012-07-19 14:22:52Z hoffmann
324! changing profile_columns and profile_rows
325!
326! 940 2012-07-09 14:31:00Z raasch
327! +neutral
328!
329! 927 2012-06-06 19:15:04Z raasch
330! +masking_method
331!
332! 880 2012-04-13 06:28:59Z raasch
333! gathered_size, subdomain_size moved to control_parameters
334!
335! 866 2012-03-28 06:44:41Z raasch
336! interface for global_min_max changed
337!
338! 861 2012-03-26 14:18:34Z suehring
339! +wall_flags_0
340! -boundary_flags
341! +nzb_max
342! +adv_sca_1, +adv_mom_1
343!
344! 849 2012-03-15 10:35:09Z raasch
345! +deleted_particles, deleted_tails, tr.._count_sum, tr.._count_recv_sum in
346! particle_attributes,
347! +de_dx, de_dy, de_dz in arrays_3d,
348! first_call_advec_particles renamed first_call_lpm
349!
350! 828 2012-02-21 12:00:36Z raasch
351! +dissipation_classes, radius_classes, use_kernel_tables,
352! particle feature color renamed class
353!
354! 825 2012-02-19 03:03:44Z raasch
355! +bfactor, curvature_solution_effects, eps_ros, molecular_weight_of_water,
356! vanthoff, -b_cond in cloud_parameters,
357! dopts_num increased to 29, particle attributes speed_x|y|z_sgs renamed
358! rvar1|2|3
359! wang_collision_kernel and turbulence_effects_on_collision replaced by
360! collision_kernel, hall_kernel, palm_kernel, wang_kernel
361!
362! 809 2012-01-30 13:32:58Z marongas
363! Bugfix: replaced .AND. and .NOT. with && and ! in the preprocessor directives
364!
365! 807 2012-01-25 11:53:51Z maronga
366! New cpp directive "__check" implemented which is used by check_namelist_files.
367! New parameter check_restart has been defined which is needed by
368! check_namelist_files only.
369!
370! 805 2012-01-17 15:53:28Z franke
371! Bugfix collective_wait must be out of parallel branch for runs in serial mode
372!
373! 801 2012-01-10 17:30:36Z suehring
374! Dimesion of sums_wsus_ws_l, ! sums_wsvs_ws_l, sums_us2_ws_l, sums_vs2_ws_l,
375! sums_ws2_ws_l, sums_wspts_ws_l, sums_wsqs_ws_l, sums_wssas_ws_l increased.
376! for thread-safe summation in advec_ws.
377!
378! RCS Log replace by Id keyword, revision history cleaned up
379!
380! Revision 1.95  2007/02/11 13:18:30  raasch
381! version 3.1b (last under RCS control)
382!
383! Revision 1.1  1997/07/24 11:21:26  raasch
384! Initial revision
385!
386!
387!------------------------------------------------------------------------------!
388! Description:
389! ------------
390!> Definition of all variables
391!>
392!> @todo Add description for each variable
393!------------------------------------------------------------------------------!
394
395
396!------------------------------------------------------------------------------!
397! Description:
398! ------------
399!> Definition of variables for special advection schemes.
400!------------------------------------------------------------------------------!
401 MODULE advection
402 
403    USE kinds
404
405    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE   ::  aex, bex, dex, eex
406
407    SAVE
408
409 END MODULE advection
410
411
412!------------------------------------------------------------------------------!
413! Description:
414! ------------
415!> Definition of all arrays defined on the computational grid.
416!------------------------------------------------------------------------------!
417 MODULE arrays_3d
418
419    USE kinds
420
421    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::                                     &
422          c_u_m, c_u_m_l, c_v_m, c_v_m_l, c_w_m, c_w_m_l, ddzu, ddzu_pres,     &
423          dd2zu, dzu, ddzw, dzw, hyp, inflow_damping_factor, l_grid,           &
424          ptdf_x, ptdf_y, p_surf, pt_surf, pt_init, qsws_surf, q_init, q_surf, &
425          rdf, rdf_sc, ref_state, s_init, s_surf, sa_init, shf_surf,           &
426          timenudge, time_surf, time_vert, tmp_tnudge, ug, u_init,             &
427          u_nzb_p1_for_vfc, vg, v_init, v_nzb_p1_for_vfc, w_subs, zu, zw
428
429    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::                                   &
430          c_u, c_v, c_w, diss_s_e, diss_s_nr, diss_s_pt, diss_s_q,             &
431          diss_s_qr, diss_s_s, diss_s_sa, diss_s_u, diss_s_v, diss_s_w, dzu_mg,&
432          dzw_mg, flux_s_e, flux_s_nr, flux_s_pt, flux_s_q, flux_s_qr,         &
433          flux_s_s, flux_s_sa, flux_s_u, flux_s_v, flux_s_w, f1_mg, f2_mg,     &
434          f3_mg, mean_inflow_profiles, nrs, nrsws, nrswst,                     &
435          ol,                                                                  & !< Obukhov length
436          precipitation_amount, precipitation_rate, ptnudge, pt_slope_ref,     &
437          qnudge, qs, qsws, qswst, qswst_remote, qrs, qrsws, qrswst,           &
438          saswsb, saswst, shf, ss, ssws, sswst, tnudge, td_lsa_lpt, td_lsa_q,  &
439          td_sub_lpt,                                                          &
440          td_sub_q, total_2d_a, total_2d_o, ts, tswst, ug_vert, unudge, us,    &
441          usws, uswst, vnudge, vg_vert, vsws, vswst, wnudge, wsubs_vert,       &
442          z0,                                                                  & !< roughness length for momentum
443          z0h,                                                                 & !< roughness length for heat
444          z0q                                                                    !< roughness length for moisture
445
446    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::                                 &
447          d, de_dx, de_dy, de_dz, diss, diss_l_e,                              &
448          diss_l_nr, diss_l_pt, diss_l_q, diss_l_qr, diss_l_s, diss_l_sa,      &
449          diss_l_u, diss_l_v, diss_l_w, flux_l_e, flux_l_nr, flux_l_pt,        &
450          flux_l_q, flux_l_qr, flux_l_s, flux_l_sa, flux_l_u, flux_l_v,        &
451          flux_l_w, kh, km, l_wall, prr, p_loc, tend, tric,                    &
452          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,       &
453          w_m_n, w_m_r, w_m_s
454
455#if defined( __nopointer )
456    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE, TARGET ::                         &
457          e, e_p, nr, nr_p, p, prho, pt, pt_p, q, q_p, qc, ql, ql_c, ql_v,     &
458          ql_vp, qr, qr_p, rho, s, s_p, sa, sa_p, te_m, tnr_m, tpt_m, tq_m,    &
459          tqr_m, ts_m, tsa_m, tu_m, tv_m, tw_m, u, u_p, v, v_p, vpt, w, w_p
460#else
461    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE, TARGET ::                         &
462          e_1, e_2, e_3, p, prho_1, nr_1, nr_2, nr_3, pt_1, pt_2, pt_3, q_1,   &
463          q_2, q_3, qc_1, ql_v, ql_vp, ql_1, ql_2, qr_1, qr_2, qr_3, rho_1,    &
464          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,&
465          w_1, w_2, w_3
466
467    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), POINTER ::                                     &
468          e, e_p, nr, nr_p, prho, pt, pt_p, q, q_p, qc, ql, ql_c, qr, qr_p,    &
469          rho, s, s_p, sa, sa_p, te_m, tnr_m, tpt_m, tq_m, tqr_m, ts_m,        &
470          tsa_m, tu_m, tv_m, tw_m, u, u_p, v, v_p, vpt, w, w_p
471#endif
472
473    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  rif_wall, tri
474
475
476    SAVE
477
478 END MODULE arrays_3d
479
480
481!------------------------------------------------------------------------------!
482! Description:
483! ------------
484!> Definition of variables needed for time-averaging of 2d/3d data.
485!------------------------------------------------------------------------------!
486 MODULE averaging
487 
488    USE kinds
489
490    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  lwp_av,                & !< Avg. liquid water path
491                                              precipitation_rate_av, & !< Avg. of precipitation rate
492                                              ol_av,                 & !< Avg. of Obukhov length
493                                              qsws_av,               & !< Avg. of surface moisture flux
494                                              ssws_av,               & !< Avg. of surface scalar flux
495                                              shf_av,                & !< Avg. of surface heat flux
496                                              ts_av,                 & !< Avg. of characteristic temperature scale
497                                              us_av,                 & !< Avg. of friction velocity
498                                              z0_av,                 & !< Avg. of roughness length for momentum
499                                              z0h_av,                & !< Avg. of roughness length for heat
500                                              z0q_av                   !< Avg. of roughness length for moisture
501
502    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE, TARGET ::                         &
503          e_av, lpt_av, nr_av, p_av, pc_av, pr_av, prr_av, pt_av, q_av, qc_av, &
504          ql_av, ql_c_av, ql_v_av, ql_vp_av, qr_av, qv_av, rho_av, s_av, sa_av,&
505          u_av, v_av, vpt_av, w_av
506 
507 END MODULE averaging
508
509
510!------------------------------------------------------------------------------!
511! Description:
512! ------------
513!> Definition of variables and constants for cloud physics.
514!------------------------------------------------------------------------------!
515 MODULE cloud_parameters
516 
517    USE kinds
518
519    REAL(wp) :: cp = 1005.0_wp,       & !< heat capacity of dry air (J kg-1 K-1)
520                l_v = 2.5E+06_wp,     & !< latent heat of vaporization (J kg-1)
521                l_d_cp, l_d_r, l_d_rv, & !< l_v / cp, l_v / r_d, l_v / r_v
522                rho_l = 1.0E3_wp,     & !< density of water (kg m-3)
523                r_d = 287.0_wp,       & !< sp. gas const. dry air (J kg-1 K-1)
524                r_v = 461.51_wp         !< sp. gas const. water vapor (J kg-1 K-1)
525
526
527    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE     ::  hyrho, pt_d_t, t_d_pt 
528
529    SAVE
530
531 END MODULE cloud_parameters
532
533
534!------------------------------------------------------------------------------!
535! Description:
536! ------------
537!> Definition of general constants.
538!------------------------------------------------------------------------------!
539 MODULE constants
540 
541    USE kinds
542
543    REAL(wp)  ::  pi = 3.141592654_wp
544    REAL(wp)  ::  adv_mom_1, adv_mom_3, adv_mom_5, adv_sca_1, adv_sca_3, adv_sca_5
545   
546
547    SAVE
548
549 END MODULE constants
550
551 
552!------------------------------------------------------------------------------!
553! Description:
554! ------------
555!> Definition of parameters for program control
556!------------------------------------------------------------------------------!
557 MODULE control_parameters
558
559    USE kinds
560
561    TYPE plot_precision
562       CHARACTER (LEN=8) ::  variable
563       INTEGER(iwp)      ::  precision
564    END TYPE plot_precision
565
566    TYPE(plot_precision), DIMENSION(100) ::  plot_3d_precision =               &
567                        (/ plot_precision( 'u', 2 ), plot_precision( 'v', 2 ), &
568                           plot_precision( 'w', 2 ), plot_precision( 'p', 5 ), &
569                           plot_precision( 'pt', 2 ),                          &
570                           ( plot_precision( ' ', 1 ), i9 = 1,95 ) /)
571
572    TYPE file_status
573       LOGICAL ::  opened, opened_before
574    END TYPE file_status
575   
576    INTEGER, PARAMETER :: mask_xyz_dimension = 100, max_masks = 50
577
578    TYPE(file_status), DIMENSION(200+2*max_masks) ::                &
579                             openfile = file_status(.FALSE.,.FALSE.)
580
581    CHARACTER (LEN=1)    ::  cycle_mg = 'w', timestep_reason = ' '
582    CHARACTER (LEN=3)    ::  coupling_char = ''
583    CHARACTER (LEN=5)    ::  write_binary = 'false'
584    CHARACTER (LEN=8)    ::  most_method = 'lookup', & !< NAMELIST parameter defining method to be used to calculate Okukhov length,
585                             run_date,               & !<
586                             run_time                  !<
587    CHARACTER (LEN=9)    ::  simulated_time_chr
588    CHARACTER (LEN=11)   ::  topography_grid_convention = ' '
589    CHARACTER (LEN=12)   ::  version = ' ', revision = ' ', &
590                             user_interface_current_revision = ' ', &
591                             user_interface_required_revision = ' '
592    CHARACTER (LEN=16)   ::  conserve_volume_flow_mode = 'default', &
593                             loop_optimization = 'default', &
594                             momentum_advec = 'ws-scheme', &
595                             psolver = 'poisfft', &
596                             scalar_advec = 'ws-scheme'
597    CHARACTER (LEN=20)   ::  bc_e_b = 'neumann', bc_lr = 'cyclic', &
598                             bc_ns = 'cyclic', bc_p_b = 'neumann', &
599                             bc_p_t = 'dirichlet', bc_pt_b = 'dirichlet', &
600                             bc_pt_t = 'initial_gradient', &
601                             bc_q_b = 'dirichlet', bc_q_t = 'neumann', &
602                             bc_s_b = 'dirichlet', bc_s_t = 'neumann', &
603                             bc_sa_t = 'neumann', &
604                             bc_uv_b = 'dirichlet', bc_uv_t = 'dirichlet', &
605                             cloud_scheme = 'saturation_adjust', &
606                             coupling_mode = 'uncoupled', &
607                             coupling_mode_remote = 'uncoupled', &
608                             dissipation_1d = 'detering', &
609                             fft_method = 'system-specific', &
610                             mixing_length_1d = 'blackadar', &
611                             random_generator = 'numerical-recipes', &
612                             reference_state = 'initial_profile', &
613                             return_addres, return_username, &
614                             timestep_scheme = 'runge-kutta-3'                             
615    CHARACTER (LEN=40)   ::  avs_data_file, topography = 'flat'
616    CHARACTER (LEN=64)   ::  host = ' '
617    CHARACTER (LEN=80)   ::  log_message, run_identifier
618    CHARACTER (LEN=100)  ::  initializing_actions = ' ' 
619    CHARACTER (LEN=110)  ::  run_description_header
620    CHARACTER (LEN=1000) ::  message_string = ' '
621
622    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(100) ::  data_output = ' ',    &
623                                           data_output_user = ' ', doav = ' '
624    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(max_masks,100) ::  &
625         data_output_masks = ' ', data_output_masks_user = ' '
626
627    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(300) ::  data_output_pr = ' '
628    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(200) ::  data_output_pr_user = ' '
629    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(max_masks,0:1,100) ::  domask = ' '
630    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(0:1,100) ::  do2d = ' ', do3d = ' '
631
632    INTEGER(iwp), PARAMETER :: fl_max = 100, var_fl_max = 20
633   
634    INTEGER(iwp) ::  abort_mode = 1, average_count_pr = 0, &
635                     average_count_3d = 0, current_timestep_number = 0, &
636                     coupling_topology = 0, &
637                     dist_range = 0, disturbance_level_ind_b, &
638                     disturbance_level_ind_t, doav_n = 0, dopr_n = 0, &
639                     dopr_time_count = 0, dopts_time_count = 0, &
640                     dots_time_count = 0, &
641                     do2d_xy_n = 0, do2d_xz_n = 0, do2d_yz_n = 0, do3d_avs_n = 0, &
642                     dp_level_ind_b = 0, dvrp_filecount = 0, &
643                     dz_stretch_level_index, ensemble_member_nr = 0, gamma_mg, gathered_size, &
644                     grid_level, ibc_e_b, ibc_p_b, ibc_p_t, &
645                     ibc_pt_b, ibc_pt_t, ibc_q_b, ibc_q_t, ibc_s_b, ibc_s_t, &
646                     ibc_sa_t, ibc_uv_b, ibc_uv_t, &
647                     inflow_disturbance_begin = -1, inflow_disturbance_end = -1, &
648                     intermediate_timestep_count, intermediate_timestep_count_max, &
649                     io_group = 0, io_blocks = 1, iran = -1234567, &
650                     masks = 0, maximum_grid_level, &
651                     maximum_parallel_io_streams = -1, max_pr_user = 0, &
652                     mgcycles = 0, mg_cycles = -1, mg_switch_to_pe0_level = -1, mid, &
653                     nlsf = 1000, ntnudge = 1000, ngsrb = 2, &
654                     nr_timesteps_this_run = 0, &
655                     nsor = 20, nsor_ini = 100, n_sor, normalizing_region = 0, &
656                     num_leg=0, num_var_fl, num_var_fl_user=0, &
657                     nz_do3d = -9999, prt_time_count = 0, &
658                     recycling_plane, runnr = 0, &
659                     skip_do_avs = 0, subdomain_size, terminate_coupled = 0, &
660                     terminate_coupled_remote = 0, timestep_count = 0
661
662    INTEGER(iwp) ::  dist_nxl(0:1), dist_nxr(0:1), dist_nyn(0:1), dist_nys(0:1), &
663                     do2d_no(0:1) = 0, do2d_xy_time_count(0:1), &
664                     do2d_xz_time_count(0:1), do2d_yz_time_count(0:1), &
665                     do3d_no(0:1) = 0, do3d_time_count(0:1), &
666                     domask_no(max_masks,0:1) = 0, domask_time_count(max_masks,0:1),&
667                     mask_size(max_masks,3) = -1, mask_size_l(max_masks,3) = -1, &
668                     mask_start_l(max_masks,3) = -1, &
669                     pt_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
670                     q_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
671                     s_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &                     
672                     sa_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
673                     section(100,3), section_xy(100) = -9999, &
674                     section_xz(100) = -9999, section_yz(100) = -9999, &
675                     ug_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
676                     vg_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
677                     subs_vertical_gradient_level_i(10) = -9999
678
679
680    INTEGER(iwp), DIMENSION(0:1) :: ntdim_2d_xy, ntdim_2d_xz, ntdim_2d_yz, ntdim_3d
681
682    INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  grid_level_count
683
684    INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  mask_i, mask_j, mask_k
685    INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  &
686                    mask_i_global, mask_j_global, mask_k_global
687
688    LOGICAL ::  bc_lr_cyc =.TRUE., bc_lr_dirrad = .FALSE., &
689                bc_lr_raddir = .FALSE., bc_ns_cyc = .TRUE., &
690                bc_ns_dirrad = .FALSE., bc_ns_raddir = .FALSE.,&
691                call_microphysics_at_all_substeps = .FALSE., &
692                call_psolver_at_all_substeps = .TRUE., &
693                cloud_droplets = .FALSE., cloud_physics = .FALSE., &
694                cloud_top_radiation = .FALSE., &
695                conserve_volume_flow = .FALSE., constant_diffusion = .FALSE., &
696                constant_flux_layer = .TRUE., &
697                constant_heatflux = .TRUE., constant_top_heatflux = .TRUE., &
698                constant_top_momentumflux = .FALSE., &
699                constant_top_salinityflux = .TRUE., &
700                constant_scalarflux = .TRUE., &             
701                constant_waterflux = .TRUE., create_disturbances = .TRUE., &
702                data_output_2d_on_each_pe = .TRUE., & 
703                dissipation_control = .FALSE., disturbance_created = .FALSE., &
704                do2d_at_begin = .FALSE., do3d_at_begin = .FALSE., &
705                do_sum = .FALSE., &
706                dp_external = .FALSE., dp_smooth = .FALSE., &
707                dt_fixed = .FALSE., &
708                dt_3d_reached, dt_3d_reached_l, exchange_mg = .FALSE., &
709                first_call_lpm = .TRUE., &
710                force_print_header = .FALSE., galilei_transformation = .FALSE.,&
711                humidity = .FALSE., humidity_remote = .FALSE., &
712                inflow_l = .FALSE., inflow_n = .FALSE., &
713                inflow_r = .FALSE., inflow_s = .FALSE., &
714                large_scale_forcing = .FALSE., &
715                large_scale_subsidence = .FALSE., lsf_surf = .TRUE., &
716                lsf_vert = .TRUE., lptnudge = .FALSE., lqnudge = .FALSE., &
717                lunudge = .FALSE., lvnudge = .FALSE., lwnudge = .FALSE., &
718                masking_method = .FALSE., &
719                microphysics_sat_adjust = .FALSE., &
720                microphysics_kessler = .FALSE., &
721                microphysics_seifert = .FALSE., &
722                mg_switch_to_pe0 = .FALSE., &
723                monotonic_adjustment = .FALSE., virtual_flight = .FALSE.
724    LOGICAL ::  nest_bound_l = .FALSE. !< nested boundary on left side
725    LOGICAL ::  nest_bound_n = .FALSE. !< nested boundary on north side
726    LOGICAL ::  nest_bound_r = .FALSE. !< nested boundary on right side
727    LOGICAL ::  nest_bound_s = .FALSE. !< nested boundary on south side
728    LOGICAL ::  nest_domain  = .FALSE. !< domain is nested into a parent domain
729    LOGICAL ::  neutral = .FALSE., nudging = .FALSE., &
730                ocean = .FALSE., on_device = .FALSE., &
731                outflow_l = .FALSE., outflow_n = .FALSE., outflow_r = .FALSE., &
732                outflow_s = .FALSE., passive_scalar = .FALSE., &
733                precipitation = .FALSE., &
734                random_heatflux = .FALSE., recycling_yshift = .FALSE.,&
735                run_control_header = .FALSE., run_coupled = .TRUE., &
736                scalar_rayleigh_damping = .TRUE., sloping_surface = .FALSE., &
737                stop_dt = .FALSE., synchronous_exchange = .FALSE., &
738                terminate_run = .FALSE., transpose_compute_overlap = .FALSE., &
739                turbulent_inflow = .FALSE., &
740                use_cmax = .TRUE., use_initial_profile_as_reference = .FALSE., &
741                use_prescribed_profile_data = .FALSE., &
742                use_single_reference_value = .FALSE., &
743                use_subsidence_tendencies = .FALSE., &
744                use_surface_fluxes = .FALSE., use_top_fluxes = .FALSE., &
745                use_ug_for_galilei_tr = .TRUE., use_upstream_for_tke = .FALSE.,&
746                wall_adjustment = .TRUE., ws_scheme_sca = .FALSE., &
747                ws_scheme_mom = .FALSE.
748
749    LOGICAL ::  data_output_xy(0:1) = .FALSE., data_output_xz(0:1) = .FALSE., &
750                data_output_yz(0:1) = .FALSE.
751
752    REAL(wp) ::  advected_distance_x = 0.0_wp, advected_distance_y = 0.0_wp, &
753                 alpha_surface = 0.0_wp, atmos_ocean_sign = 1.0_wp, &
754                 averaging_interval = 0.0_wp, averaging_interval_pr = 9999999.9_wp, &
755                 bc_pt_t_val, bc_q_t_val, bc_s_t_val, bottom_salinityflux = 0.0_wp, &
756                 building_height = 50.0_wp, building_length_x = 50.0_wp, &
757                 building_length_y = 50.0_wp, building_wall_left = 9999999.9_wp, &
758                 building_wall_south = 9999999.9_wp, canyon_height = 50.0_wp, &
759                 canyon_width_x = 9999999.9_wp, canyon_width_y = 9999999.9_wp, &
760                 canyon_wall_left = 9999999.9_wp, canyon_wall_south = 9999999.9_wp, &
761                 cfl_factor = -1.0_wp, cos_alpha_surface, &
762                 coupling_start_time = 0.0_wp, disturbance_amplitude = 0.25_wp, &
763                 disturbance_energy_limit = 0.01_wp, &
764                 disturbance_level_b = -9999999.9_wp, &
765                 disturbance_level_t = -9999999.9_wp, &
766                 dp_level_b = 0.0_wp, &
767                 dt = -1.0_wp, dt_averaging_input = 0.0_wp, &
768                 dt_averaging_input_pr = 9999999.9_wp, dt_coupling = 9999999.9_wp, &
769                 dt_data_output = 9999999.9_wp, &
770                 dt_data_output_av = 9999999.9_wp, dt_disturb = 9999999.9_wp, &
771                 dt_dopr = 9999999.9_wp, dt_dopr_listing = 9999999.9_wp, &
772                 dt_dopts = 9999999.9_wp, dt_dots = 9999999.9_wp, &
773                 dt_do2d_xy = 9999999.9_wp, dt_do2d_xz = 9999999.9_wp, &
774                 dt_do2d_yz = 9999999.9_wp, dt_do3d = 9999999.9_wp, dt_dvrp = 9999999.9_wp, &
775                 dt_max = 20.0_wp, &
776                 dt_restart = 9999999.9_wp, &
777                 dt_run_control = 60.0_wp, dt_3d = 1.0_wp, dz = -1.0_wp, &
778                 dz_max = 9999999.9_wp, dz_stretch_factor = 1.08_wp, &
779                 dz_stretch_level = 100000.0_wp, e_init = 0.0_wp, e_min = 0.0_wp, &
780                 end_time = 0.0_wp, &
781                 f = 0.0_wp, fs = 0.0_wp, g = 9.81_wp, inflow_damping_height = 9999999.9_wp, &
782                 inflow_damping_width = 9999999.9_wp, kappa = 0.4_wp, km_constant = -1.0_wp,&
783                 mask_scale_x = 1.0_wp, mask_scale_y = 1.0_wp, mask_scale_z = 1.0_wp, &
784                 maximum_cpu_time_allowed = 0.0_wp,  &
785                 molecular_viscosity = 1.461E-5_wp, &
786                 old_dt = 1.0E-10_wp, omega = 7.29212E-5_wp, omega_sor = 1.8_wp, &
787                 particle_maximum_age = 9999999.9_wp, &
788                 phi = 55.0_wp, prandtl_number = 1.0_wp, &
789                 precipitation_amount_interval = 9999999.9_wp, prho_reference, &
790                 pt_damping_factor = 0.0_wp, pt_damping_width = 0.0_wp, &
791                 pt_reference = 9999999.9_wp, pt_slope_offset = 0.0_wp, &
792                 pt_surface = 300.0_wp, pt_surface_initial_change = 0.0_wp, &
793                 q_surface = 0.0_wp, q_surface_initial_change = 0.0_wp, &
794                 rayleigh_damping_factor = -1.0_wp, rayleigh_damping_height = -1.0_wp, &
795                 recycling_width = 9999999.9_wp, residual_limit = 1.0E-4_wp, &
796                 restart_time = 9999999.9_wp, rho_reference, rho_surface, &
797                 roughness_length = 0.1_wp, &
798                 sa_surface = 35.0_wp, &
799                 simulated_time = 0.0_wp, simulated_time_at_begin, sin_alpha_surface, &
800                 skip_time_data_output = 0.0_wp, skip_time_data_output_av = 9999999.9_wp,&
801                 skip_time_dopr = 9999999.9_wp, &
802                 skip_time_do2d_xy = 9999999.9_wp, skip_time_do2d_xz = 9999999.9_wp, &
803                 skip_time_do2d_yz = 9999999.9_wp, skip_time_do3d = 9999999.9_wp, &
804                 surface_heatflux = 9999999.9_wp, surface_pressure = 1013.25_wp, &
805                 surface_scalarflux = 9999999.9_wp, surface_waterflux = 9999999.9_wp, &
806                 s_surface = 0.0_wp, s_surface_initial_change = 0.0_wp, &
807                 termination_time_needed = -1.0_wp, time_coupling = 0.0_wp, &
808                 time_disturb = 0.0_wp, time_dopr = 0.0_wp, time_dopr_av = 0.0_wp, &
809                 time_dopr_listing = 0.0_wp, time_dopts = 0.0_wp, time_dosp = 0.0_wp, &
810                 time_dosp_av = 0.0_wp, time_dots = 0.0_wp, time_do2d_xy = 0.0_wp, &
811                 time_do2d_xz = 0.0_wp, time_do2d_yz = 0.0_wp, time_do3d = 0.0_wp, &
812                 time_do_av = 0.0_wp, time_do_sla = 0.0_wp, time_dvrp = 0.0_wp, &
813                 time_restart = 9999999.9_wp, time_run_control = 0.0_wp,&
814                 time_since_reference_point, top_heatflux = 9999999.9_wp, &
815                 top_momentumflux_u = 9999999.9_wp, &
816                 top_momentumflux_v = 9999999.9_wp, top_salinityflux = 9999999.9_wp, &
817                 ug_surface = 0.0_wp, u_bulk = 0.0_wp, u_gtrans = 0.0_wp, &
818                 vg_surface = 0.0_wp, vpt_reference = 9999999.9_wp, &
819                 v_bulk = 0.0_wp, v_gtrans = 0.0_wp, wall_adjustment_factor = 1.8_wp, &
820                 zeta_max = 20.0_wp,    & !< Maximum value of zeta = z/L
821                 zeta_min = -9990.0_wp, & !< Minimum value of zeta = z/L
822                 z_max_do2d = -1.0_wp, z0h_factor = 1.0_wp
823
824    REAL(wp) ::  do2d_xy_last_time(0:1) = -1.0_wp, do2d_xz_last_time(0:1) = -1.0_wp, &
825                 do2d_yz_last_time(0:1) = -1.0_wp, dpdxy(1:2) = 0.0_wp, &
826                 dt_domask(max_masks) = 9999999.9_wp, &
827                 mask_scale(3), &
828                 pt_vertical_gradient(10) = 0.0_wp, &
829                 pt_vertical_gradient_level(10) = -1.0_wp, &
830                 q_vertical_gradient(10) = 0.0_wp, &
831                 q_vertical_gradient_level(10) = -1.0_wp, &
832                 s_vertical_gradient(10) = 0.0_wp, &
833                 s_vertical_gradient_level(10) = -1.0_wp, &
834                 sa_vertical_gradient(10) = 0.0_wp, &
835                 sa_vertical_gradient_level(10) = -1.0_wp, &
836                 skip_time_domask(max_masks) = 9999999.9_wp, threshold(20) = 0.0_wp, &
837                 time_domask(max_masks) = 0.0_wp, &
838                 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 /), &
839                 u_profile(100) = 9999999.9_wp, uv_heights(100) = 9999999.9_wp, &
840                 v_profile(100) = 9999999.9_wp, &
841                 ug_vertical_gradient(10) = 0.0_wp, &
842                 ug_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9_wp, &
843                 vg_vertical_gradient(10) = 0.0_wp, &
844                 vg_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9_wp, &
845                 volume_flow(1:3) = 0.0_wp, volume_flow_area(1:3) = 0.0_wp, &
846                 volume_flow_initial(1:3) = 0.0_wp, wall_heatflux(0:4) = 0.0_wp, &
847                 wall_humidityflux(0:4) = 0.0_wp, wall_nrflux(0:4) = 0.0_wp, &
848                 wall_qflux(0:4) = 0.0_wp, wall_qrflux(0:4) = 0.0_wp, &
849                 wall_salinityflux(0:4) = 0.0_wp, wall_sflux(0:4) = 0.0_wp, wall_scalarflux(0:4) = 0.0_wp, &
850                 subs_vertical_gradient(10) = 0.0_wp, &
851                 subs_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9_wp
852
853    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  dp_smooth_factor
854
855    REAL(wp), DIMENSION(max_masks,mask_xyz_dimension) :: &
856            mask_x = -1.0_wp, mask_y = -1.0_wp, mask_z = -1.0_wp
857    REAL(wp), DIMENSION(max_masks,3) ::                  &
858            mask_x_loop = -1.0_wp, mask_y_loop = -1.0_wp, mask_z_loop = -1.0_wp
859   
860!
861!--    internal mask arrays ("mask,dimension,selection")
862       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  mask, mask_loop
863
864    SAVE
865
866 END MODULE control_parameters
867
868
869!------------------------------------------------------------------------------!
870! Description:
871! ------------
872!> Definition of variables used with dvrp-software.
873!------------------------------------------------------------------------------!
874 MODULE dvrp_variables
875
876     USE kinds
877
878    CHARACTER (LEN=10) ::  dvrp_output = 'rtsp', particle_color = 'none', &
879                           particle_dvrpsize = 'none'
880
881    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(10) ::  mode_dvrp = &
882                                     (/ ( '                    ', i9 = 1,10 ) /)
883
884    CHARACTER (LEN=80) ::  dvrp_directory = 'default',                    &
885                           dvrp_file      = 'default',                    &
886                           dvrp_host      = 'origin.rvs.uni-hannover.de', &
887                           dvrp_password  = '********',                   &
888                           dvrp_username  = ' '
889
890    INTEGER(iwp) ::  cluster_size = 1, dvrp_colortable_entries = 4,                 &
891                     dvrp_colortable_entries_prt = 22, islice_dvrp,                 &
892                     nx_dvrp, nxl_dvrp, nxr_dvrp, ny_dvrp, nyn_dvrp, nys_dvrp,      &
893                     nz_dvrp, pathlines_fadeintime = 5, pathlines_fadeouttime = 5,  &
894                     pathlines_linecount = 1000, pathlines_maxhistory = 40,         &
895                     pathlines_wavecount = 10, pathlines_wavetime = 50,             &
896                     vc_gradient_normals = 0, vc_mode = 0, vc_size_x = 2,           &
897                     vc_size_y = 2, vc_size_z = 2
898
899    INTEGER(iwp), DIMENSION(10) ::  slicer_position_dvrp
900
901    LOGICAL ::  cyclic_dvrp = .FALSE., dvrp_overlap, dvrp_total_overlap, &
902                local_dvrserver_running, lock_steering_update = .FALSE., &
903                use_seperate_pe_for_dvrp_output = .FALSE.
904
905    REAL(wp)    ::  clip_dvrp_l = 9999999.9_wp, clip_dvrp_n = 9999999.9_wp, &
906                    clip_dvrp_r = 9999999.9_wp, clip_dvrp_s = 9999999.9_wp, &
907                    superelevation = 1.0_wp, superelevation_x = 1.0_wp,     &
908                    superelevation_y = 1.0_wp, vc_alpha = 38.0_wp
909
910    REAL(wp), DIMENSION(2) ::  color_interval = (/ 0.0_wp, 1.0_wp /), &
911                               dvrpsize_interval = (/ 0.0_wp, 1.0_wp /)
912
913    REAL(wp), DIMENSION(3) ::  groundplate_color = (/ 0.0_wp, 0.6_wp, 0.0_wp /), &
914                               topography_color = (/ 0.8_wp, 0.7_wp, 0.6_wp /)
915
916    REAL(wp), DIMENSION(2,10)     ::  slicer_range_limits_dvrp
917
918    REAL(wp), DIMENSION(3,10)     ::  isosurface_color
919
920    REAL(sp), DIMENSION(2,100) ::  interval_values_dvrp,                       &
921                                   interval_values_dvrp_prt, interval_h_dvrp,  &
922                                   interval_h_dvrp_prt, interval_l_dvrp = 0.5_sp, &
923                                   interval_l_dvrp_prt = 0.5_sp, interval_s_dvrp = 1.0_sp, &
924                                   interval_s_dvrp_prt = 1.0_sp, interval_a_dvrp = 0.0_sp, &
925                                   interval_a_dvrp_prt = 0.0_sp
926
927    DATA  slicer_range_limits_dvrp / -1.0_wp, 1.0_wp, -1.0_wp, 1.0_wp, -1.0_wp, 1.0_wp, &
928                                     -1.0_wp, 1.0_wp, -1.0_wp, 1.0_wp, -1.0_wp, 1.0_wp, &
929                                     -1.0_wp, 1.0_wp, -1.0_wp, 1.0_wp, -1.0_wp, 1.0_wp, &
930                                     -1.0_wp, 1.0_wp /
931
932    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, &
933                             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, &
934                             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, &
935                             0.1_wp, 0.4_wp, 0.1_wp /
936
937    DATA  interval_h_dvrp / 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    DATA  interval_h_dvrp_prt / 270.0_wp, 225.0_wp, 225.0_wp, 180.0_wp, 70.0_wp, 25.0_wp, &
941                                25.0_wp, -25.0_wp, 192 * 0.0_wp /
942
943    REAL(sp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  xcoor_dvrp, ycoor_dvrp, zcoor_dvrp
944
945    TYPE steering
946       CHARACTER (LEN=24) ::  name
947       REAL(sp)           ::  min, max
948       INTEGER(iwp)       ::  imin, imax
949    END TYPE steering
950
951    TYPE(steering), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  steering_dvrp
952
953    SAVE
954
955 END MODULE dvrp_variables
956
957
958!------------------------------------------------------------------------------!
959! Description:
960! ------------
961!> Definition of grid spacings.
962!------------------------------------------------------------------------------!
963 MODULE grid_variables
964
965    USE kinds
966
967    REAL(wp) ::  ddx, ddx2, dx = 1.0_wp, dx2, ddy, ddy2, dy = 1.0_wp, dy2
968
969    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  ddx2_mg, ddy2_mg
970
971    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  fwxm, fwxp, fwym, fwyp, fxm, fxp,   &
972                                              fym, fyp, wall_e_x, wall_e_y,       &
973                                              wall_u, wall_v, wall_w_x, wall_w_y, &
974                                              zu_s_inner, zw_w_inner
975
976    SAVE
977
978 END MODULE grid_variables
979
980
981!------------------------------------------------------------------------------!
982! Description:
983! ------------
984!> Definition of array bounds, number of gridpoints, and wall flag arrays.
985!------------------------------------------------------------------------------!
986 MODULE indices
987
988    USE kinds
989
990    INTEGER(iwp) ::  i_left, i_right, j_north, j_south, nbgp = 3, ngp_sums,         &
991                     ngp_sums_ls, nnx, nx = 0, nx_a, nx_o, nxl, nxlg, nxlu, nxr,    &
992                     nxrg, nx_on_file, nny, ny = 0, ny_a, ny_o, nyn, nyng, nys,     &
993                     nysg, nysv, ny_on_file, nnz, nz = 0, nzb, nzb_diff, nzb_max,   &
994                     nzt, nzt_diff
995
996
997    INTEGER(idp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::      &
998                ngp_3d, ngp_3d_inner   ! need to have 64 bit for grids > 2E9
999
1000    INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::                                  &
1001                   ngp_2dh, nxl_mg, nxr_mg, nyn_mg, nys_mg, nzt_mg
1002
1003
1004    INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE :: ngp_2dh_outer, ngp_2dh_s_inner,  &
1005                   mg_loc_ind, nzb_diff_s_inner, nzb_diff_s_outer, nzb_diff_u,    &
1006                   nzb_diff_v, nzb_inner, nzb_outer, nzb_s_inner, nzb_s_outer,    &
1007                   nzb_u_inner, nzb_u_outer, nzb_v_inner, nzb_v_outer,            &
1008                   nzb_w_inner, nzb_w_outer
1009
1010    INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:,:), POINTER ::  flags
1011
1012    INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  wall_flags_0, wall_flags_00
1013
1014    INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE,  TARGET ::                       &
1015                   wall_flags_1, wall_flags_2, wall_flags_3, wall_flags_4,        &
1016                   wall_flags_5, wall_flags_6, wall_flags_7, wall_flags_8,        &
1017                   wall_flags_9, wall_flags_10
1018
1019    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  rflags_s_inner, rflags_invers
1020
1021    SAVE
1022
1023 END MODULE indices
1024
1025
1026!------------------------------------------------------------------------------!
1027! Description:
1028! ------------
1029!> Interfaces for special subroutines which use optional parameters.
1030!------------------------------------------------------------------------------!
1031 MODULE interfaces
1032
1033    INTERFACE
1034
1035!------------------------------------------------------------------------------!
1036! Description:
1037! ------------
1038!> @todo Missing subroutine description.
1039!------------------------------------------------------------------------------!
1040       SUBROUTINE global_min_max ( i1, i2, j1, j2, k1, k2, feld, mode, offset, &
1041                                   wert, wert_ijk, wert1, wert1_ijk )
1042
1043          USE kinds
1044
1045          CHARACTER (LEN=*), INTENT(IN)      ::  mode
1046          INTEGER(iwp), INTENT(IN)           ::  i1, i2, j1, j2, k1, k2
1047          INTEGER(iwp)                       ::  wert_ijk(3)
1048          INTEGER(iwp), OPTIONAL             ::  wert1_ijk(3)
1049          REAL(wp)                           ::  offset, wert
1050          REAL(wp), OPTIONAL                 ::  wert1
1051          REAL(wp), INTENT(IN)               ::  feld(i1:i2,j1:j2,k1:k2)
1052
1053       END SUBROUTINE global_min_max
1054
1055    END INTERFACE
1056
1057    SAVE
1058
1059 END MODULE interfaces
1060
1061
1062!------------------------------------------------------------------------------!
1063! Description:
1064! ------------
1065!> Interfaces for subroutines with pointer arguments called in
1066!> prognostic_equations.
1067!------------------------------------------------------------------------------!
1068 MODULE pointer_interfaces
1069
1070    INTERFACE
1071
1072!------------------------------------------------------------------------------!
1073! Description:
1074! ------------
1075!> @todo Missing subroutine description.
1076!------------------------------------------------------------------------------!
1077       SUBROUTINE advec_s_bc( sk, sk_char )
1078
1079          USE kinds
1080
1081          CHARACTER (LEN=*), INTENT(IN)   ::  sk_char
1082#if defined( __nopointer )
1083          REAL(wp), DIMENSION(:,:,:) ::  sk
1084#else
1085          REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), POINTER ::  sk
1086#endif
1087       END SUBROUTINE advec_s_bc
1088
1089    END INTERFACE
1090
1091
1092    SAVE
1093
1094 END MODULE pointer_interfaces
1095
1096
1097!------------------------------------------------------------------------------!
1098! Description:
1099! ------------
1100!> Definition of variables for the 1D-model.
1101!------------------------------------------------------------------------------!
1102 MODULE model_1d
1103
1104    USE kinds
1105
1106    INTEGER(iwp) ::  current_timestep_number_1d = 0, damp_level_ind_1d
1107
1108    LOGICAL ::  run_control_header_1d = .FALSE., stop_dt_1d = .FALSE. 
1109
1110    REAL(wp) ::     damp_level_1d = -1.0_wp, dt_1d = 60.0_wp, dt_max_1d = 300.0_wp, &
1111                    dt_pr_1d = 9999999.9_wp, dt_run_control_1d = 60.0_wp, &
1112                    end_time_1d = 864000.0_wp, old_dt_1d = 1.0E-10_wp, &
1113                    qs1d, simulated_time_1d = 0.0_wp, time_pr_1d = 0.0_wp, &
1114                    time_run_control_1d = 0.0_wp, ts1d, us1d, usws1d, &
1115                    vsws1d, z01d, z0h1d
1116
1117
1118    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  e1d, e1d_p, kh1d, km1d, l_black, l1d,  &
1119                                            rif1d, te_e, te_em, te_u, te_um, te_v, &
1120                                            te_vm, u1d, u1d_p, v1d, v1d_p
1121
1122    SAVE
1123
1124 END MODULE model_1d
1125
1126
1127
1128
1129!------------------------------------------------------------------------------!
1130! Description:
1131! ------------
1132!> Definition of variables which define processor topology and the exchange of
1133!> ghost point layers. This modules must be placed in all routines which contain
1134!> MPI-calls.
1135!------------------------------------------------------------------------------!
1136 MODULE pegrid
1137
1138    USE kinds
1139
1140#if defined( __parallel )
1141#if defined( __mpifh )
1142    INCLUDE "mpif.h"
1143#else
1144    USE MPI
1145#endif
1146#endif
1147    CHARACTER(LEN=2) ::  send_receive = 'al'
1148    CHARACTER(LEN=7) ::  myid_char = ''
1149    INTEGER(iwp)          ::  acc_rank, comm1dx, comm1dy, comm2d, comm_inter,       &
1150                              comm_palm, id_inflow = 0, id_recycling = 0, ierr,     &
1151                              myid = 0, myidx = 0, myidy = 0, ndim = 2, ngp_a,      &
1152                              ngp_o, ngp_xy, ngp_y, npex = -1, npey = -1,           &
1153                              numprocs = 1, numprocs_previous_run = -1,             &
1154                              num_acc_per_node = 0, pleft, pnorth, pright, psouth,  &
1155                              req_count = 0, sendrecvcount_xy, sendrecvcount_yz,    &
1156                              sendrecvcount_zx, sendrecvcount_zyd,                  &
1157                              sendrecvcount_yxd, target_id, tasks_per_node = -9999, &
1158                              threads_per_task = 1, type_x, type_xy,    &
1159                              type_y
1160
1161    INTEGER(iwp)          ::  pdims(2) = 1, req(100)
1162
1163    INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  hor_index_bounds, &
1164                                                  hor_index_bounds_previous_run
1165
1166    LOGICAL ::  background_communication =.FALSE., collective_wait = .FALSE., &
1167                sendrecv_in_background = .FALSE.
1168
1169#if defined( __parallel )
1170#if defined( __mpi2 )
1171    CHARACTER (LEN=MPI_MAX_PORT_NAME) ::  port_name
1172#endif
1173
1174    INTEGER(iwp) ::  ibuf(12), pcoord(2)
1175    INTEGER(iwp) ::  status(MPI_STATUS_SIZE)
1176    INTEGER(iwp), DIMENSION(MPI_STATUS_SIZE,100) ::  wait_stat
1177
1178    INTEGER(iwp) :: ngp_yz_int, type_xz_int, type_yz_int
1179    INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  ngp_xz, ngp_yz, type_x_int,    &
1180                                                type_xz, type_y_int, type_yz
1181
1182    LOGICAL ::  left_border_pe  = .FALSE., north_border_pe = .FALSE., &
1183                reorder = .TRUE., right_border_pe = .FALSE.,          &
1184                south_border_pe = .FALSE.
1185
1186    LOGICAL, DIMENSION(2) ::  cyclic = (/ .TRUE. , .TRUE. /), &
1187                              remain_dims
1188#endif
1189
1190    SAVE
1191
1192 END MODULE pegrid
1193
1194
1195!------------------------------------------------------------------------------!
1196! Description:
1197! ------------
1198!> Definition of variables which control PROFIL-output.
1199!------------------------------------------------------------------------------!
1200 MODULE profil_parameter
1201
1202    USE kinds
1203
1204    INTEGER(iwp), PARAMETER ::  crmax = 100
1205
1206    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(20) ::  cross_ts_profiles = &
1207                           (/ ' E E*               ', ' dt                 ', &
1208                              ' u* w*              ', ' th*                ', &
1209                              ' umax vmax wmax     ', ' div_old div_new    ', &
1210                              ' z_i_wpt z_i_pt     ', ' w"pt"0 w"pt" wpt   ', &
1211                              ' pt(0) pt(zp)       ', ' splux spluy spluz  ', &
1212                              ' L                  ',                         &
1213                            ( '                    ', i9 = 1, 9 ) /)
1214
1215    CHARACTER (LEN=100), DIMENSION(crmax) ::  cross_profiles = &
1216                           (/ ' u v                           ', &
1217                              ' pt                            ', &
1218                              ' w"pt" w*pt* w*pt*BC wpt wptBC ', &
1219                              ' w"u" w*u* wu w"v" w*v* wv     ', &
1220                              ' km kh                         ', &
1221                              ' l                             ', &
1222                         ( '                               ', i9 = 1, 94 ) /)
1223
1224    INTEGER(iwp) ::  profile_columns = 2, profile_rows = 3, profile_number = 0
1225
1226    INTEGER(iwp) ::  cross_ts_numbers(crmax,crmax) = 0, &
1227                     cross_ts_number_count(crmax) = 0, &
1228                     dopr_index(300) = 0, dopr_initial_index(300) = 0, &
1229                     dots_crossindex(100) = 0, dots_index(100) = 0
1230               
1231
1232    REAL(wp) ::  cross_ts_uymax(20) = &
1233                             (/ 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp,   &
1234                                999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp,   &
1235                                999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp,   &
1236                                999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp /),&
1237                 cross_ts_uymax_computed(20) = 999.999_wp, &
1238                 cross_ts_uymin(20) = &
1239                             (/ 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp,  -5.000_wp, 999.999_wp,   &
1240                                999.999_wp,   0.000_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp,   &
1241                                999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp,   &
1242                                999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp /),&
1243                 cross_ts_uymin_computed(20) = 999.999_wp
1244
1245    SAVE
1246
1247 END MODULE profil_parameter
1248
1249!------------------------------------------------------------------------------!
1250! Description:
1251! ------------
1252!> Definition of statistical quantities, e.g. global sums.
1253!------------------------------------------------------------------------------!
1254 MODULE statistics
1255
1256    USE kinds
1257
1258    CHARACTER (LEN=40) ::  region(0:9)
1259    INTEGER(iwp) ::  pr_palm = 130, statistic_regions = 0
1260    INTEGER(iwp) ::  u_max_ijk(3) = -1, v_max_ijk(3) = -1, w_max_ijk(3) = -1
1261    LOGICAL ::  flow_statistics_called = .FALSE.
1262    REAL(wp) ::     u_max, v_max, w_max
1263    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE       ::  mean_surface_level_height,      &
1264                                                  sums_divnew_l, sums_divold_l,   &
1265                                                  weight_substep, weight_pres
1266    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE     ::  sums, sums_wsts_bc_l, ts_value, &
1267                                                  sums_wsus_ws_l, sums_wsvs_ws_l, &
1268                                                  sums_us2_ws_l, sums_vs2_ws_l,   &
1269                                                  sums_ws2_ws_l,                  &
1270                                                  sums_wsnrs_ws_l,                &
1271                                                  sums_wspts_ws_l,                &
1272                                                  sums_wsqs_ws_l,                 &   
1273                                                  sums_wsqrs_ws_l,                &
1274                                                  sums_wssas_ws_l,                &
1275                                                  sums_wsss_ws_l,                 &
1276                                                  sums_ls_l
1277                                             
1278    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE   ::  hom_sum, rmask, sums_l,      &
1279                                                  sums_l_l, sums_up_fraction_l
1280
1281    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  hom
1282
1283    SAVE
1284
1285 END MODULE statistics
1286
1287
1288
1289!------------------------------------------------------------------------------!
1290! Description:
1291! ------------
1292!> Definition of indices for transposed arrays.
1293!------------------------------------------------------------------------------!
1294 MODULE transpose_indices
1295
1296    USE kinds
1297
1298    INTEGER(iwp) ::  nxl_y, nxl_yd, nxl_z, nxr_y, nxr_yd, nxr_z, nyn_x, nyn_z, &
1299                     nys_x, nys_z, nzb_x, nzb_y, nzb_yd, nzt_x, nzt_y, nzt_yd
1300               
1301    SAVE
1302
1303 END MODULE transpose_indices
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.