source: palm/trunk/SOURCE/modules.f90 @ 1969

Last change on this file since 1969 was 1969, checked in by suehring, 5 years ago

last commit documented

  • 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!
22!
23! Former revisions:
24! -----------------
25! $Id: modules.f90 1969 2016-07-18 12:03:12Z suehring $
26!
27! 1968 2016-07-18 12:01:49Z suehring
28! Changed dimension for MPI-datatypes type_x_int and type_y_int
29!
30! 1960 2016-07-12 16:34:24Z suehring
31! Separate humidity and passive scalar
32! +bc_s_t_val, diss_s_s, diss_l_s, flux_s_s, flux_l_s, s, sp, s1, s2, s3, ssws_av,
33!  s_init, s_surf, sums_wsss_ws_l, ss, ssws, sswst, ts_m, wall_sflux
34! +constant_scalarflux, ibc_s_b, ibc_s_t, s_vertical_gradient_level_ind
35!
36! Unused variables removed
37! -gamma_x, gamma_y, gamma_z, var_x, var_y, var_z
38!
39! Change initial values (in order to unify gradient calculation):
40! pt_vertical_gradient_level, sa_vertical_gradient_level
41!
42! 1957 2016-07-07 10:43:48Z suehring
43! +fl_max, num_leg, num_var_fl, num_var_fl_user, var_fl_max, virtual_flight
44!
45! 1918 2016-05-27 14:35:57Z raasch
46! default timestep switched from -1.0 to +1.0 in order to avoid wrong sign of
47! initially calculated divergence
48!
49! 1906 2016-05-24 14:38:08Z suehring
50! default value of mg_switch_to_pe0_level changed to -1
51!
52! 1849 2016-04-08 11:33:18Z hoffmann
53! bfactor, mass_of_solute, molecular_weight_of_solute, molecular_weight_of_water,
54! vanthoff moved to mod_particle_attributes.
55! dt_micro and several cloud_parameters moved to microphysics_mod.
56! 1d-microphysics profiles moved to microphysics_mod.
57!
58! 1845 2016-04-08 08:29:13Z raasch
59! -nzb_2d
60!
61! 1833 2016-04-07 14:23:03Z raasch
62! spectra parameter moved to spectra module
63!
64! 1831 2016-04-07 13:15:51Z hoffmann
65! curvature_solution_effects removed
66! turbulence renamed collision_turbulence, drizzle renamed
67! cloud_water_sedimentation
68!
69! 1822 2016-04-07 07:49:42Z hoffmann
70! icloud_scheme removed. microphysics_sat_adjust, microphysics_kessler,
71! microphysics_seifert added.
72!
73! 1815 2016-04-06 13:49:59Z raasch
74! cpp-directive for decalpha removed
75!
76! 1808 2016-04-05 19:44:00Z raasch
77! MPI module used by default on all machines
78!
79! 1804 2016-04-05 16:30:18Z maronga
80! Removed code for parameter file check (__check)
81!
82! 1788 2016-03-10 11:01:04Z maronga
83! Added roughness length for moisture (z0q)
84!
85! 1786 2016-03-08 05:49:27Z raasch
86! module spectrum moved to new separate module
87!
88! 1783 2016-03-06 18:36:17Z raasch
89! netcdf variables moved to the netcdf-interface module
90!
91! 1779 2016-03-03 08:01:28Z raasch
92! coupling_char extended to LEN=3
93!
94! 1764 2016-02-28 12:45:19Z raasch
95! some reformatting
96!
97! 1762 2016-02-25 12:31:13Z hellstea
98! +nest_* variables, size of volume_flow arrays increased by one element
99!
100! 1738 2015-12-18 13:56:05Z raasch
101! +mean_surface_level_height
102!
103! 1695 2015-10-27 10:03:11Z maronga
104! Removed rif (forgotten in last revision)
105!
106! 1693 2015-10-27 08:35:45Z maronga
107! Renamed zp -> z_mo
108!
109! 1691 2015-10-26 16:17:44Z maronga
110! Renamed Obukhov length. Added ol, removed rif. Increased number of profiles
111! (pr_palm). Changed default values for dissipation_1d to 'detering' and
112! (mixing_length_1d to 'blackadar'. Added most_method. rif_min and rif_max
113! renamed to zeta_min and zeta_max and new values assigned.
114!
115! 1682 2015-10-07 23:56:08Z knoop
116! Code annotations made doxygen readable
117!
118! 1677 2015-10-02 13:25:23Z boeske
119! +ngp_yz_int, type_xz_int, type_yz_int
120!
121! 1666 2015-09-23 07:31:10Z raasch
122! +user_interface_current_revision, user_interface_required_revision in
123! control_parameters
124!
125! 1639 2015-08-31 14:46:48Z knoop
126! Bugfix: string 'unknown' extended to match LEN=13
127!
128! 1575 2015-03-27 09:56:27Z raasch
129! +ngp_xz
130!
131! 1560 2015-03-06 10:48:54Z keck
132! +recycling_yshift
133!
134! 1557 2015-03-05 16:43:04Z suehring
135! +monotonic_adjustment
136!
137! 1551 2015-03-03 14:18:16Z maronga
138! Increased pr_palm to 120. Increased length of dots_unit and dots_label to 13
139! digits. Increased length of domask, do2d, and do3d to 20 digits.
140!
141! 1496 2014-12-02 17:25:50Z maronga
142! Renamed "radiation" -> "cloud_top_radiation"
143!
144! 1484 2014-10-21 10:53:05Z kanani
145! Changes due to new module structure of the plant canopy model:
146!   canopy-model related parameters/variables moved to module
147!   plant_canopy_model_mod
148!
149! 1468 2014-09-24 14:06:57Z maronga
150! Adapted for use on up to 6-digit processor cores.
151! Increased identifier string length for user-defined quantities to 20.
152!
153! 1450 2014-08-21 07:31:51Z heinze
154! ntnudge from 100 to 1000 increased to allow longer simulations
155!
156! 1431 2014-07-15 14:47:17Z suehring
157! +var_d
158!
159! 1429 2014-07-15 12:53:45Z knoop
160! +ensemble_member_nr to prepare the random_generator for ensemble runs
161!
162! 1382 2014-04-30 12:15:41Z boeske
163! Renamed variables which store large scale forcing tendencies
164! pt_lsa -> td_lsa_lpt, pt_subs -> td_sub_lpt,
165! q_lsa  -> td_lsa_q,   q_subs  -> td_sub_q
166!
167! 1365 2014-04-22 15:03:56Z boeske
168! Usage of large scale forcing enabled:
169! increase pr_palm from 90 to 100 to allow for more standard profiles
170! + ngp_sums_ls, pt_lsa, pt_subs, q_lsa, q_subs, tmp_tnudge, sums_ls_l,
171! use_subsidence_tendencies
172!
173! 1361 2014-04-16 15:17:48Z hoffmann
174! tend_* removed
175! call_microphysics_at_all_substeps added
176! default of drizzle set to true
177!
178! 1359 2014-04-11 17:15:14Z hoffmann
179! particle_attributes moved to mod_particle_attributes.f90
180!
181! 1353 2014-04-08 15:21:23Z heinze
182! REAL constants provided with KIND-attribute
183!
184! 1327 2014-03-21 11:00:16Z raasch
185! REAL constants defined as wp-kind
186! -avs_output, data_output_format, do3d_compress, iso2d_output, netcdf_output
187!
188! 1320 2014-03-20 08:40:49Z raasch
189! ONLY-attribute added to USE-statements,
190! kind-parameters added to all INTEGER and REAL declaration statements,
191! kinds are defined in new module kinds,
192! old module precision_kind is removed,
193! revision history before 2012 removed,
194! comment fields (!:) to be used for variable explanations added to
195! all variable declaration statements
196!
197! 1318 2014-03-17 13:35:16Z raasch
198! module cpulog moved to new separate module-file
199! interface for cpu_log removed
200!
201! 1314 2014-03-14 18:25:17Z suehring
202! + log_z_z0, number_of_sublayers, z0_av_global
203! 1308 2014-03-13 14:58:42Z fricke
204! +ntdim_2d_xy, ntdim_2d_xz, ntdim_2d_yz, ntdim_3d
205!
206! 1257 2013-11-08 15:18:40Z raasch
207! set default values for grid indices of maximum velocity components
208! u|v|w_max_ijk
209!
210! 1241 2013-10-30 11:36:58Z heinze
211! Usage of nudging enabled
212! +nudging, ntnudge, ptnudge, qnudge, tnudge, unudge, vnudge, wnudge
213! increase pr_palm from 80 to 90 to allow for more standard profiles
214!
215! Enable prescribed time depenend surface fluxes and geostrophic wind read in
216! from external file LSF_DATA
217! +large_scale_forcing, lsf_surf, lsf_vert, nlsf, time_surf, shf_surf, qsws_surf,
218!  pt_surf, q_surf, p_surf, time_vert, ug_vert, vg_vert, wsubs_vert
219!
220! 1221 2013-09-10 08:59:13Z raasch
221! wall_flags_0 changed to 32bit int, +wall_flags_00,
222! +rflags_s_inner, rflags_invers
223!
224! 1216 2013-08-26 09:31:42Z raasch
225! +transpose_compute_overlap,
226! several variables are now defined in the serial (non-parallel) case also
227!
228! 1212 2013-08-15 08:46:27Z raasch
229! +tri
230!
231! 1179 2013-06-14 05:57:58Z raasch
232! +reference_state, ref_state, use_initial_profile_as_reference, vpt_reference,
233! use_reference renamed use_single_reference_value
234!
235! 1159 2013-05-21 11:58:22Z fricke
236! -bc_lr_dirneu, bc_lr_neudir, bc_ns_dirneu, bc_ns_neudir
237! +use_cmax
238!
239! 1128 2013-04-12 06:19:32Z raasch
240! +background_communication, i_left, i_right, j_north, j_south, req, req_count,
241! send_receive, sendrecv_in_background, wait_stat
242!
243! 1115 2013-03-26 18:16:16Z hoffmann
244! unused variables removed
245!
246! 1113 2013-03-10 02:48:14Z raasch
247! +on_device
248!
249! 1111 2013-03-08 23:54:10Z raasch
250! +tric, nr_timesteps_this_run
251!
252! 1106 2013-03-04 05:31:38Z raasch
253! array_kind renamed precision_kind, pdims defined in serial code
254! bugfix: default value assigned to coupling_start_time
255!
256! 1095 2013-02-03 02:21:01Z raasch
257! FORTRAN error in r1092 removed
258!
259! 1092 2013-02-02 11:24:22Z raasch
260! character length in some derived type changed for better alignment
261!
262! 1065 2012-11-22 17:42:36Z hoffmann
263! + c_sedimentation, limiter_sedimentation, turbulence, a_1, a_2, a_3, b_1, b_2,
264! + b_3, c_1, c_2, c_3, beta_cc
265!
266! bottom boundary condition of qr, nr changed from Dirichlet to Neumann
267!
268! 1053 2012-11-13 17:11:03Z hoffmann
269! necessary expansions according to the two new prognostic equations (nr, qr)
270! of the two-moment cloud physics scheme:
271! +*_init, flux_l_*, diss_l_*, flux_s_*, diss_s_*, *sws, *swst, tend_*, *, *_p
272! +t*_m, *_1, *_2, *_3, *_av, bc_*_b, bc_*_t, ibc_*_b, ibc_*_t, bc_*_t_val,
273! +*_vertical_gradient, *_surface_initial_change, *_vertical_gradient_level,
274! +*_vertical_gradient_level_ind, *_surface, constant_waterflux_*, 
275! +cloud_scheme, icloud_scheme, surface_waterflux_*, sums_ws*s_ws_l, wall_*flux
276!
277! constants for the two-moment scheme:
278! +a_vent, a_term, b_vent, b_term, c_evap, c_term, cof, eps_sb, k_cc, k_cr, k_rr,
279! +k_br, kappa_rr, kin_vis_air, mu_constant_value, nc, pirho_l, dpirho_l, rho_1,
280! +schmidt, schmidt_p_1d3, stp, x0, xmin, xmax, dt_precipitation, w_precipitation
281!
282! steering parameters for the two_moment scheme:
283! +mu_constant, ventilation_effect
284!
285! 1036 2012-10-22 13:43:42Z raasch
286! code put under GPL (PALM 3.9)
287!
288! 1031 2012-10-19 14:35:30Z raasch
289! +output_format_netcdf
290!
291! 1015 2012-09-27 09:23:24Z raasch
292! +acc_rank, num_acc_per_node,
293! -adjust_mixing_length
294!
295! 1010 2012-09-20 07:59:54Z raasch
296! pointer free version can be generated with cpp switch __nopointer
297!
298! 1003 2012-09-14 14:35:53Z raasch
299! -grid_matching, nxa, nya, etc., nnx_pe, nny_pe, spl_*
300!
301! 1001 2012-09-13 14:08:46Z raasch
302! -asselin_filter_factor, cut_spline_overshoot, dt_changed, last_dt_change,
303! last_dt_change_1d, long_filter_factor, overshoot_limit_*, ups_limit_*
304! several pointer/target arrays converted to normal ones
305!
306! 996 2012-09-07 10:41:47Z raasch
307! -use_prior_plot1d_parameters
308!
309! 978 2012-08-09 08:28:32Z fricke
310! +c_u_m, c_u_m_l, c_v_m, c_v_m_l, c_w_m, c_w_m_l,
311! +bc_lr_dirneu, bc_lr_neudir, bc_ns_dirneu, bc_ns_neudir
312! -km_damp_x, km_damp_y, km_damp_max, outflow_damping_width
313! +z0h, z0h_av, z0h_factor, z0h1d
314! +ptdf_x, ptdf_y, pt_damping_width, pt_damping_factor
315!
316! 964 2012-07-26 09:14:24Z raasch
317! -cross_linecolors, cross_linestyles, cross_normalized_x, cross_normx_factor,
318! cross_normalized_y, cross_normy_factor, cross_pnc_local,
319! cross_profile_numbers, cross_profile_number_counter, cross_uxmax,
320! cross_uxmax_computed, cross_uxmax_normalized,
321! cross_uxmax_normalized_computed, cross_uxmin, cross_uxmin_computed,
322! cross_uxmin_normalized, cross_uxmin_normalized_computed, cross_uymax,
323! cross_uymin, cross_xtext, dopr_crossindex, dopr_label, linecolors, linestyles,
324! nz_do1d, profil_output, z_max_do1d, z_max_do1d_normalized
325!
326! 951 2012-07-19 14:22:52Z hoffmann
327! changing profile_columns and profile_rows
328!
329! 940 2012-07-09 14:31:00Z raasch
330! +neutral
331!
332! 927 2012-06-06 19:15:04Z raasch
333! +masking_method
334!
335! 880 2012-04-13 06:28:59Z raasch
336! gathered_size, subdomain_size moved to control_parameters
337!
338! 866 2012-03-28 06:44:41Z raasch
339! interface for global_min_max changed
340!
341! 861 2012-03-26 14:18:34Z suehring
342! +wall_flags_0
343! -boundary_flags
344! +nzb_max
345! +adv_sca_1, +adv_mom_1
346!
347! 849 2012-03-15 10:35:09Z raasch
348! +deleted_particles, deleted_tails, tr.._count_sum, tr.._count_recv_sum in
349! particle_attributes,
350! +de_dx, de_dy, de_dz in arrays_3d,
351! first_call_advec_particles renamed first_call_lpm
352!
353! 828 2012-02-21 12:00:36Z raasch
354! +dissipation_classes, radius_classes, use_kernel_tables,
355! particle feature color renamed class
356!
357! 825 2012-02-19 03:03:44Z raasch
358! +bfactor, curvature_solution_effects, eps_ros, molecular_weight_of_water,
359! vanthoff, -b_cond in cloud_parameters,
360! dopts_num increased to 29, particle attributes speed_x|y|z_sgs renamed
361! rvar1|2|3
362! wang_collision_kernel and turbulence_effects_on_collision replaced by
363! collision_kernel, hall_kernel, palm_kernel, wang_kernel
364!
365! 809 2012-01-30 13:32:58Z marongas
366! Bugfix: replaced .AND. and .NOT. with && and ! in the preprocessor directives
367!
368! 807 2012-01-25 11:53:51Z maronga
369! New cpp directive "__check" implemented which is used by check_namelist_files.
370! New parameter check_restart has been defined which is needed by
371! check_namelist_files only.
372!
373! 805 2012-01-17 15:53:28Z franke
374! Bugfix collective_wait must be out of parallel branch for runs in serial mode
375!
376! 801 2012-01-10 17:30:36Z suehring
377! Dimesion of sums_wsus_ws_l, ! sums_wsvs_ws_l, sums_us2_ws_l, sums_vs2_ws_l,
378! sums_ws2_ws_l, sums_wspts_ws_l, sums_wsqs_ws_l, sums_wssas_ws_l increased.
379! for thread-safe summation in advec_ws.
380!
381! RCS Log replace by Id keyword, revision history cleaned up
382!
383! Revision 1.95  2007/02/11 13:18:30  raasch
384! version 3.1b (last under RCS control)
385!
386! Revision 1.1  1997/07/24 11:21:26  raasch
387! Initial revision
388!
389!
390!------------------------------------------------------------------------------!
391! Description:
392! ------------
393!> Definition of all variables
394!>
395!> @todo Add description for each variable
396!------------------------------------------------------------------------------!
397
398
399!------------------------------------------------------------------------------!
400! Description:
401! ------------
402!> Definition of variables for special advection schemes.
403!------------------------------------------------------------------------------!
404 MODULE advection
405 
406    USE kinds
407
408    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE   ::  aex, bex, dex, eex
409
410    SAVE
411
412 END MODULE advection
413
414
415!------------------------------------------------------------------------------!
416! Description:
417! ------------
418!> Definition of all arrays defined on the computational grid.
419!------------------------------------------------------------------------------!
420 MODULE arrays_3d
421
422    USE kinds
423
424    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::                                     &
425          c_u_m, c_u_m_l, c_v_m, c_v_m_l, c_w_m, c_w_m_l, ddzu, ddzu_pres,     &
426          dd2zu, dzu, ddzw, dzw, hyp, inflow_damping_factor, l_grid,           &
427          ptdf_x, ptdf_y, p_surf, pt_surf, pt_init, qsws_surf, q_init, q_surf, &
428          rdf, rdf_sc, ref_state, s_init, s_surf, sa_init, shf_surf,           &
429          timenudge, time_surf, time_vert, tmp_tnudge, ug, u_init,             &
430          u_nzb_p1_for_vfc, vg, v_init, v_nzb_p1_for_vfc, w_subs, zu, zw
431
432    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::                                   &
433          c_u, c_v, c_w, diss_s_e, diss_s_nr, diss_s_pt, diss_s_q,             &
434          diss_s_qr, diss_s_s, diss_s_sa, diss_s_u, diss_s_v, diss_s_w, dzu_mg,&
435          dzw_mg, flux_s_e, flux_s_nr, flux_s_pt, flux_s_q, flux_s_qr,         &
436          flux_s_s, flux_s_sa, flux_s_u, flux_s_v, flux_s_w, f1_mg, f2_mg,     &
437          f3_mg, mean_inflow_profiles, nrs, nrsws, nrswst,                     &
438          ol,                                                                  & !< Obukhov length
439          precipitation_amount, precipitation_rate, ptnudge, pt_slope_ref,     &
440          qnudge, qs, qsws, qswst, qswst_remote, qrs, qrsws, qrswst,           &
441          saswsb, saswst, shf, ss, ssws, sswst, tnudge, td_lsa_lpt, td_lsa_q,  &
442          td_sub_lpt,                                                          &
443          td_sub_q, total_2d_a, total_2d_o, ts, tswst, ug_vert, unudge, us,    &
444          usws, uswst, vnudge, vg_vert, vsws, vswst, wnudge, wsubs_vert,       &
445          z0,                                                                  & !< roughness length for momentum
446          z0h,                                                                 & !< roughness length for heat
447          z0q                                                                    !< roughness length for moisture
448
449    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::                                 &
450          d, de_dx, de_dy, de_dz, diss, diss_l_e,                              &
451          diss_l_nr, diss_l_pt, diss_l_q, diss_l_qr, diss_l_s, diss_l_sa,      &
452          diss_l_u, diss_l_v, diss_l_w, flux_l_e, flux_l_nr, flux_l_pt,        &
453          flux_l_q, flux_l_qr, flux_l_s, flux_l_sa, flux_l_u, flux_l_v,        &
454          flux_l_w, kh, km, l_wall, prr, p_loc, tend, tric,                    &
455          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,       &
456          w_m_n, w_m_r, w_m_s
457
458#if defined( __nopointer )
459    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE, TARGET ::                         &
460          e, e_p, nr, nr_p, p, prho, pt, pt_p, q, q_p, qc, ql, ql_c, ql_v,     &
461          ql_vp, qr, qr_p, rho, s, s_p, sa, sa_p, te_m, tnr_m, tpt_m, tq_m,    &
462          tqr_m, ts_m, tsa_m, tu_m, tv_m, tw_m, u, u_p, v, v_p, vpt, w, w_p
463#else
464    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE, TARGET ::                         &
465          e_1, e_2, e_3, p, prho_1, nr_1, nr_2, nr_3, pt_1, pt_2, pt_3, q_1,   &
466          q_2, q_3, qc_1, ql_v, ql_vp, ql_1, ql_2, qr_1, qr_2, qr_3, rho_1,    &
467          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,&
468          w_1, w_2, w_3
469
470    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), POINTER ::                                     &
471          e, e_p, nr, nr_p, prho, pt, pt_p, q, q_p, qc, ql, ql_c, qr, qr_p,    &
472          rho, s, s_p, sa, sa_p, te_m, tnr_m, tpt_m, tq_m, tqr_m, ts_m,        &
473          tsa_m, tu_m, tv_m, tw_m, u, u_p, v, v_p, vpt, w, w_p
474#endif
475
476    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  rif_wall, tri
477
478
479    SAVE
480
481 END MODULE arrays_3d
482
483
484!------------------------------------------------------------------------------!
485! Description:
486! ------------
487!> Definition of variables needed for time-averaging of 2d/3d data.
488!------------------------------------------------------------------------------!
489 MODULE averaging
490 
491    USE kinds
492
493    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  lwp_av,                & !< Avg. liquid water path
494                                              precipitation_rate_av, & !< Avg. of precipitation rate
495                                              ol_av,                 & !< Avg. of Obukhov length
496                                              qsws_av,               & !< Avg. of surface moisture flux
497                                              ssws_av,               & !< Avg. of surface scalar flux
498                                              shf_av,                & !< Avg. of surface heat flux
499                                              ts_av,                 & !< Avg. of characteristic temperature scale
500                                              us_av,                 & !< Avg. of friction velocity
501                                              z0_av,                 & !< Avg. of roughness length for momentum
502                                              z0h_av,                & !< Avg. of roughness length for heat
503                                              z0q_av                   !< Avg. of roughness length for moisture
504
505    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE, TARGET ::                         &
506          e_av, lpt_av, nr_av, p_av, pc_av, pr_av, prr_av, pt_av, q_av, qc_av, &
507          ql_av, ql_c_av, ql_v_av, ql_vp_av, qr_av, qv_av, rho_av, s_av, sa_av,&
508          u_av, v_av, vpt_av, w_av
509 
510 END MODULE averaging
511
512
513!------------------------------------------------------------------------------!
514! Description:
515! ------------
516!> Definition of variables and constants for cloud physics.
517!------------------------------------------------------------------------------!
518 MODULE cloud_parameters
519 
520    USE kinds
521
522    REAL(wp) :: cp = 1005.0_wp,       & !< heat capacity of dry air (J kg-1 K-1)
523                l_v = 2.5E+06_wp,     & !< latent heat of vaporization (J kg-1)
524                l_d_cp, l_d_r, l_d_rv, & !< l_v / cp, l_v / r_d, l_v / r_v
525                rho_l = 1.0E3_wp,     & !< density of water (kg m-3)
526                r_d = 287.0_wp,       & !< sp. gas const. dry air (J kg-1 K-1)
527                r_v = 461.51_wp         !< sp. gas const. water vapor (J kg-1 K-1)
528
529
530    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE     ::  hyrho, pt_d_t, t_d_pt 
531
532    SAVE
533
534 END MODULE cloud_parameters
535
536
537!------------------------------------------------------------------------------!
538! Description:
539! ------------
540!> Definition of general constants.
541!------------------------------------------------------------------------------!
542 MODULE constants
543 
544    USE kinds
545
546    REAL(wp)  ::  pi = 3.141592654_wp
547    REAL(wp)  ::  adv_mom_1, adv_mom_3, adv_mom_5, adv_sca_1, adv_sca_3, adv_sca_5
548   
549
550    SAVE
551
552 END MODULE constants
553
554 
555!------------------------------------------------------------------------------!
556! Description:
557! ------------
558!> Definition of parameters for program control
559!------------------------------------------------------------------------------!
560 MODULE control_parameters
561
562    USE kinds
563
564    TYPE plot_precision
565       CHARACTER (LEN=8) ::  variable
566       INTEGER(iwp)      ::  precision
567    END TYPE plot_precision
568
569    TYPE(plot_precision), DIMENSION(100) ::  plot_3d_precision =               &
570                        (/ plot_precision( 'u', 2 ), plot_precision( 'v', 2 ), &
571                           plot_precision( 'w', 2 ), plot_precision( 'p', 5 ), &
572                           plot_precision( 'pt', 2 ),                          &
573                           ( plot_precision( ' ', 1 ), i9 = 1,95 ) /)
574
575    TYPE file_status
576       LOGICAL ::  opened, opened_before
577    END TYPE file_status
578   
579    INTEGER, PARAMETER :: mask_xyz_dimension = 100, max_masks = 50
580
581    TYPE(file_status), DIMENSION(200+2*max_masks) ::                &
582                             openfile = file_status(.FALSE.,.FALSE.)
583
584    CHARACTER (LEN=1)    ::  cycle_mg = 'w', timestep_reason = ' '
585    CHARACTER (LEN=3)    ::  coupling_char = ''
586    CHARACTER (LEN=5)    ::  write_binary = 'false'
587    CHARACTER (LEN=8)    ::  most_method = 'lookup', & !< NAMELIST parameter defining method to be used to calculate Okukhov length,
588                             run_date,               & !<
589                             run_time                  !<
590    CHARACTER (LEN=9)    ::  simulated_time_chr
591    CHARACTER (LEN=11)   ::  topography_grid_convention = ' '
592    CHARACTER (LEN=12)   ::  version = ' ', revision = ' ', &
593                             user_interface_current_revision = ' ', &
594                             user_interface_required_revision = ' '
595    CHARACTER (LEN=16)   ::  conserve_volume_flow_mode = 'default', &
596                             loop_optimization = 'default', &
597                             momentum_advec = 'ws-scheme', &
598                             psolver = 'poisfft', &
599                             scalar_advec = 'ws-scheme'
600    CHARACTER (LEN=20)   ::  bc_e_b = 'neumann', bc_lr = 'cyclic', &
601                             bc_ns = 'cyclic', bc_p_b = 'neumann', &
602                             bc_p_t = 'dirichlet', bc_pt_b = 'dirichlet', &
603                             bc_pt_t = 'initial_gradient', &
604                             bc_q_b = 'dirichlet', bc_q_t = 'neumann', &
605                             bc_s_b = 'dirichlet', bc_s_t = 'neumann', &
606                             bc_sa_t = 'neumann', &
607                             bc_uv_b = 'dirichlet', bc_uv_t = 'dirichlet', &
608                             cloud_scheme = 'saturation_adjust', &
609                             coupling_mode = 'uncoupled', &
610                             coupling_mode_remote = 'uncoupled', &
611                             dissipation_1d = 'detering', &
612                             fft_method = 'system-specific', &
613                             mixing_length_1d = 'blackadar', &
614                             random_generator = 'numerical-recipes', &
615                             reference_state = 'initial_profile', &
616                             return_addres, return_username, &
617                             timestep_scheme = 'runge-kutta-3'                             
618    CHARACTER (LEN=40)   ::  avs_data_file, topography = 'flat'
619    CHARACTER (LEN=64)   ::  host = ' '
620    CHARACTER (LEN=80)   ::  log_message, run_identifier
621    CHARACTER (LEN=100)  ::  initializing_actions = ' ' 
622    CHARACTER (LEN=110)  ::  run_description_header
623    CHARACTER (LEN=1000) ::  message_string = ' '
624
625    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(100) ::  data_output = ' ',    &
626                                           data_output_user = ' ', doav = ' '
627    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(max_masks,100) ::  &
628         data_output_masks = ' ', data_output_masks_user = ' '
629
630    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(300) ::  data_output_pr = ' '
631    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(200) ::  data_output_pr_user = ' '
632    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(max_masks,0:1,100) ::  domask = ' '
633    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(0:1,100) ::  do2d = ' ', do3d = ' '
634
635    INTEGER(iwp), PARAMETER :: fl_max = 100, var_fl_max = 20
636   
637    INTEGER(iwp) ::  abort_mode = 1, average_count_pr = 0, &
638                     average_count_3d = 0, current_timestep_number = 0, &
639                     coupling_topology = 0, &
640                     dist_range = 0, disturbance_level_ind_b, &
641                     disturbance_level_ind_t, doav_n = 0, dopr_n = 0, &
642                     dopr_time_count = 0, dopts_time_count = 0, &
643                     dots_time_count = 0, &
644                     do2d_xy_n = 0, do2d_xz_n = 0, do2d_yz_n = 0, do3d_avs_n = 0, &
645                     dp_level_ind_b = 0, dvrp_filecount = 0, &
646                     dz_stretch_level_index, ensemble_member_nr = 0, gamma_mg, gathered_size, &
647                     grid_level, ibc_e_b, ibc_p_b, ibc_p_t, &
648                     ibc_pt_b, ibc_pt_t, ibc_q_b, ibc_q_t, ibc_s_b, ibc_s_t, &
649                     ibc_sa_t, ibc_uv_b, ibc_uv_t, &
650                     inflow_disturbance_begin = -1, inflow_disturbance_end = -1, &
651                     intermediate_timestep_count, intermediate_timestep_count_max, &
652                     io_group = 0, io_blocks = 1, iran = -1234567, &
653                     masks = 0, maximum_grid_level, &
654                     maximum_parallel_io_streams = -1, max_pr_user = 0, &
655                     mgcycles = 0, mg_cycles = -1, mg_switch_to_pe0_level = -1, mid, &
656                     nlsf = 1000, ntnudge = 1000, ngsrb = 2, &
657                     nr_timesteps_this_run = 0, &
658                     nsor = 20, nsor_ini = 100, n_sor, normalizing_region = 0, &
659                     num_leg=0, num_var_fl, num_var_fl_user=0, &
660                     nz_do3d = -9999, prt_time_count = 0, &
661                     recycling_plane, runnr = 0, &
662                     skip_do_avs = 0, subdomain_size, terminate_coupled = 0, &
663                     terminate_coupled_remote = 0, timestep_count = 0
664
665    INTEGER(iwp) ::  dist_nxl(0:1), dist_nxr(0:1), dist_nyn(0:1), dist_nys(0:1), &
666                     do2d_no(0:1) = 0, do2d_xy_time_count(0:1), &
667                     do2d_xz_time_count(0:1), do2d_yz_time_count(0:1), &
668                     do3d_no(0:1) = 0, do3d_time_count(0:1), &
669                     domask_no(max_masks,0:1) = 0, domask_time_count(max_masks,0:1),&
670                     mask_size(max_masks,3) = -1, mask_size_l(max_masks,3) = -1, &
671                     mask_start_l(max_masks,3) = -1, &
672                     pt_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
673                     q_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
674                     s_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &                     
675                     sa_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
676                     section(100,3), section_xy(100) = -9999, &
677                     section_xz(100) = -9999, section_yz(100) = -9999, &
678                     ug_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
679                     vg_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
680                     subs_vertical_gradient_level_i(10) = -9999
681
682
683    INTEGER(iwp), DIMENSION(0:1) :: ntdim_2d_xy, ntdim_2d_xz, ntdim_2d_yz, ntdim_3d
684
685    INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  grid_level_count
686
687    INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  mask_i, mask_j, mask_k
688    INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  &
689                    mask_i_global, mask_j_global, mask_k_global
690
691    LOGICAL ::  bc_lr_cyc =.TRUE., bc_lr_dirrad = .FALSE., &
692                bc_lr_raddir = .FALSE., bc_ns_cyc = .TRUE., &
693                bc_ns_dirrad = .FALSE., bc_ns_raddir = .FALSE.,&
694                call_microphysics_at_all_substeps = .FALSE., &
695                call_psolver_at_all_substeps = .TRUE., &
696                cloud_droplets = .FALSE., cloud_physics = .FALSE., &
697                cloud_top_radiation = .FALSE., &
698                conserve_volume_flow = .FALSE., constant_diffusion = .FALSE., &
699                constant_flux_layer = .TRUE., &
700                constant_heatflux = .TRUE., constant_top_heatflux = .TRUE., &
701                constant_top_momentumflux = .FALSE., &
702                constant_top_salinityflux = .TRUE., &
703                constant_scalarflux = .TRUE., &             
704                constant_waterflux = .TRUE., create_disturbances = .TRUE., &
705                data_output_2d_on_each_pe = .TRUE., & 
706                dissipation_control = .FALSE., disturbance_created = .FALSE., &
707                do2d_at_begin = .FALSE., do3d_at_begin = .FALSE., &
708                do_sum = .FALSE., &
709                dp_external = .FALSE., dp_smooth = .FALSE., &
710                dt_fixed = .FALSE., &
711                dt_3d_reached, dt_3d_reached_l, exchange_mg = .FALSE., &
712                first_call_lpm = .TRUE., &
713                force_print_header = .FALSE., galilei_transformation = .FALSE.,&
714                humidity = .FALSE., humidity_remote = .FALSE., &
715                inflow_l = .FALSE., inflow_n = .FALSE., &
716                inflow_r = .FALSE., inflow_s = .FALSE., &
717                large_scale_forcing = .FALSE., &
718                large_scale_subsidence = .FALSE., lsf_surf = .TRUE., &
719                lsf_vert = .TRUE., lptnudge = .FALSE., lqnudge = .FALSE., &
720                lunudge = .FALSE., lvnudge = .FALSE., lwnudge = .FALSE., &
721                masking_method = .FALSE., &
722                microphysics_sat_adjust = .FALSE., &
723                microphysics_kessler = .FALSE., &
724                microphysics_seifert = .FALSE., &
725                mg_switch_to_pe0 = .FALSE., &
726                monotonic_adjustment = .FALSE., virtual_flight = .FALSE.
727    LOGICAL ::  nest_bound_l = .FALSE. !< nested boundary on left side
728    LOGICAL ::  nest_bound_n = .FALSE. !< nested boundary on north side
729    LOGICAL ::  nest_bound_r = .FALSE. !< nested boundary on right side
730    LOGICAL ::  nest_bound_s = .FALSE. !< nested boundary on south side
731    LOGICAL ::  nest_domain  = .FALSE. !< domain is nested into a parent domain
732    LOGICAL ::  neutral = .FALSE., nudging = .FALSE., &
733                ocean = .FALSE., on_device = .FALSE., &
734                outflow_l = .FALSE., outflow_n = .FALSE., outflow_r = .FALSE., &
735                outflow_s = .FALSE., passive_scalar = .FALSE., &
736                precipitation = .FALSE., &
737                random_heatflux = .FALSE., recycling_yshift = .FALSE.,&
738                run_control_header = .FALSE., run_coupled = .TRUE., &
739                scalar_rayleigh_damping = .TRUE., sloping_surface = .FALSE., &
740                stop_dt = .FALSE., synchronous_exchange = .FALSE., &
741                terminate_run = .FALSE., transpose_compute_overlap = .FALSE., &
742                turbulent_inflow = .FALSE., &
743                use_cmax = .TRUE., use_initial_profile_as_reference = .FALSE., &
744                use_prescribed_profile_data = .FALSE., &
745                use_single_reference_value = .FALSE., &
746                use_subsidence_tendencies = .FALSE., &
747                use_surface_fluxes = .FALSE., use_top_fluxes = .FALSE., &
748                use_ug_for_galilei_tr = .TRUE., use_upstream_for_tke = .FALSE.,&
749                wall_adjustment = .TRUE., ws_scheme_sca = .FALSE., &
750                ws_scheme_mom = .FALSE.
751
752    LOGICAL ::  data_output_xy(0:1) = .FALSE., data_output_xz(0:1) = .FALSE., &
753                data_output_yz(0:1) = .FALSE.
754
755    REAL(wp) ::  advected_distance_x = 0.0_wp, advected_distance_y = 0.0_wp, &
756                 alpha_surface = 0.0_wp, atmos_ocean_sign = 1.0_wp, &
757                 averaging_interval = 0.0_wp, averaging_interval_pr = 9999999.9_wp, &
758                 bc_pt_t_val, bc_q_t_val, bc_s_t_val, bottom_salinityflux = 0.0_wp, &
759                 building_height = 50.0_wp, building_length_x = 50.0_wp, &
760                 building_length_y = 50.0_wp, building_wall_left = 9999999.9_wp, &
761                 building_wall_south = 9999999.9_wp, canyon_height = 50.0_wp, &
762                 canyon_width_x = 9999999.9_wp, canyon_width_y = 9999999.9_wp, &
763                 canyon_wall_left = 9999999.9_wp, canyon_wall_south = 9999999.9_wp, &
764                 cfl_factor = -1.0_wp, cos_alpha_surface, &
765                 coupling_start_time = 0.0_wp, disturbance_amplitude = 0.25_wp, &
766                 disturbance_energy_limit = 0.01_wp, &
767                 disturbance_level_b = -9999999.9_wp, &
768                 disturbance_level_t = -9999999.9_wp, &
769                 dp_level_b = 0.0_wp, &
770                 dt = -1.0_wp, dt_averaging_input = 0.0_wp, &
771                 dt_averaging_input_pr = 9999999.9_wp, dt_coupling = 9999999.9_wp, &
772                 dt_data_output = 9999999.9_wp, &
773                 dt_data_output_av = 9999999.9_wp, dt_disturb = 9999999.9_wp, &
774                 dt_dopr = 9999999.9_wp, dt_dopr_listing = 9999999.9_wp, &
775                 dt_dopts = 9999999.9_wp, dt_dots = 9999999.9_wp, &
776                 dt_do2d_xy = 9999999.9_wp, dt_do2d_xz = 9999999.9_wp, &
777                 dt_do2d_yz = 9999999.9_wp, dt_do3d = 9999999.9_wp, dt_dvrp = 9999999.9_wp, &
778                 dt_max = 20.0_wp, &
779                 dt_restart = 9999999.9_wp, &
780                 dt_run_control = 60.0_wp, dt_3d = 1.0_wp, dz = -1.0_wp, &
781                 dz_max = 9999999.9_wp, dz_stretch_factor = 1.08_wp, &
782                 dz_stretch_level = 100000.0_wp, e_init = 0.0_wp, e_min = 0.0_wp, &
783                 end_time = 0.0_wp, &
784                 f = 0.0_wp, fs = 0.0_wp, g = 9.81_wp, inflow_damping_height = 9999999.9_wp, &
785                 inflow_damping_width = 9999999.9_wp, kappa = 0.4_wp, km_constant = -1.0_wp,&
786                 mask_scale_x = 1.0_wp, mask_scale_y = 1.0_wp, mask_scale_z = 1.0_wp, &
787                 maximum_cpu_time_allowed = 0.0_wp,  &
788                 molecular_viscosity = 1.461E-5_wp, &
789                 old_dt = 1.0E-10_wp, omega = 7.29212E-5_wp, omega_sor = 1.8_wp, &
790                 particle_maximum_age = 9999999.9_wp, &
791                 phi = 55.0_wp, prandtl_number = 1.0_wp, &
792                 precipitation_amount_interval = 9999999.9_wp, prho_reference, &
793                 pt_damping_factor = 0.0_wp, pt_damping_width = 0.0_wp, &
794                 pt_reference = 9999999.9_wp, pt_slope_offset = 0.0_wp, &
795                 pt_surface = 300.0_wp, pt_surface_initial_change = 0.0_wp, &
796                 q_surface = 0.0_wp, q_surface_initial_change = 0.0_wp, &
797                 rayleigh_damping_factor = -1.0_wp, rayleigh_damping_height = -1.0_wp, &
798                 recycling_width = 9999999.9_wp, residual_limit = 1.0E-4_wp, &
799                 restart_time = 9999999.9_wp, rho_reference, rho_surface, &
800                 roughness_length = 0.1_wp, &
801                 sa_surface = 35.0_wp, &
802                 simulated_time = 0.0_wp, simulated_time_at_begin, sin_alpha_surface, &
803                 skip_time_data_output = 0.0_wp, skip_time_data_output_av = 9999999.9_wp,&
804                 skip_time_dopr = 9999999.9_wp, &
805                 skip_time_do2d_xy = 9999999.9_wp, skip_time_do2d_xz = 9999999.9_wp, &
806                 skip_time_do2d_yz = 9999999.9_wp, skip_time_do3d = 9999999.9_wp, &
807                 surface_heatflux = 9999999.9_wp, surface_pressure = 1013.25_wp, &
808                 surface_scalarflux = 9999999.9_wp, surface_waterflux = 9999999.9_wp, &
809                 s_surface = 0.0_wp, s_surface_initial_change = 0.0_wp, &
810                 termination_time_needed = -1.0_wp, time_coupling = 0.0_wp, &
811                 time_disturb = 0.0_wp, time_dopr = 0.0_wp, time_dopr_av = 0.0_wp, &
812                 time_dopr_listing = 0.0_wp, time_dopts = 0.0_wp, time_dosp = 0.0_wp, &
813                 time_dosp_av = 0.0_wp, time_dots = 0.0_wp, time_do2d_xy = 0.0_wp, &
814                 time_do2d_xz = 0.0_wp, time_do2d_yz = 0.0_wp, time_do3d = 0.0_wp, &
815                 time_do_av = 0.0_wp, time_do_sla = 0.0_wp, time_dvrp = 0.0_wp, &
816                 time_restart = 9999999.9_wp, time_run_control = 0.0_wp,&
817                 time_since_reference_point, top_heatflux = 9999999.9_wp, &
818                 top_momentumflux_u = 9999999.9_wp, &
819                 top_momentumflux_v = 9999999.9_wp, top_salinityflux = 9999999.9_wp, &
820                 ug_surface = 0.0_wp, u_bulk = 0.0_wp, u_gtrans = 0.0_wp, &
821                 vg_surface = 0.0_wp, vpt_reference = 9999999.9_wp, &
822                 v_bulk = 0.0_wp, v_gtrans = 0.0_wp, wall_adjustment_factor = 1.8_wp, &
823                 zeta_max = 20.0_wp,    & !< Maximum value of zeta = z/L
824                 zeta_min = -9990.0_wp, & !< Minimum value of zeta = z/L
825                 z_max_do2d = -1.0_wp, z0h_factor = 1.0_wp
826
827    REAL(wp) ::  do2d_xy_last_time(0:1) = -1.0_wp, do2d_xz_last_time(0:1) = -1.0_wp, &
828                 do2d_yz_last_time(0:1) = -1.0_wp, dpdxy(1:2) = 0.0_wp, &
829                 dt_domask(max_masks) = 9999999.9_wp, &
830                 mask_scale(3), &
831                 pt_vertical_gradient(10) = 0.0_wp, &
832                 pt_vertical_gradient_level(10) = -1.0_wp, &
833                 q_vertical_gradient(10) = 0.0_wp, &
834                 q_vertical_gradient_level(10) = -1.0_wp, &
835                 s_vertical_gradient(10) = 0.0_wp, &
836                 s_vertical_gradient_level(10) = -1.0_wp, &
837                 sa_vertical_gradient(10) = 0.0_wp, &
838                 sa_vertical_gradient_level(10) = -1.0_wp, &
839                 skip_time_domask(max_masks) = 9999999.9_wp, threshold(20) = 0.0_wp, &
840                 time_domask(max_masks) = 0.0_wp, &
841                 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 /), &
842                 u_profile(100) = 9999999.9_wp, uv_heights(100) = 9999999.9_wp, &
843                 v_profile(100) = 9999999.9_wp, &
844                 ug_vertical_gradient(10) = 0.0_wp, &
845                 ug_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9_wp, &
846                 vg_vertical_gradient(10) = 0.0_wp, &
847                 vg_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9_wp, &
848                 volume_flow(1:3) = 0.0_wp, volume_flow_area(1:3) = 0.0_wp, &
849                 volume_flow_initial(1:3) = 0.0_wp, wall_heatflux(0:4) = 0.0_wp, &
850                 wall_humidityflux(0:4) = 0.0_wp, wall_nrflux(0:4) = 0.0_wp, &
851                 wall_qflux(0:4) = 0.0_wp, wall_qrflux(0:4) = 0.0_wp, &
852                 wall_salinityflux(0:4) = 0.0_wp, wall_sflux(0:4) = 0.0_wp, wall_scalarflux(0:4) = 0.0_wp, &
853                 subs_vertical_gradient(10) = 0.0_wp, &
854                 subs_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9_wp
855
856    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  dp_smooth_factor
857
858    REAL(wp), DIMENSION(max_masks,mask_xyz_dimension) :: &
859            mask_x = -1.0_wp, mask_y = -1.0_wp, mask_z = -1.0_wp
860    REAL(wp), DIMENSION(max_masks,3) ::                  &
861            mask_x_loop = -1.0_wp, mask_y_loop = -1.0_wp, mask_z_loop = -1.0_wp
862   
863!
864!--    internal mask arrays ("mask,dimension,selection")
865       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  mask, mask_loop
866
867    SAVE
868
869 END MODULE control_parameters
870
871
872!------------------------------------------------------------------------------!
873! Description:
874! ------------
875!> Definition of variables used with dvrp-software.
876!------------------------------------------------------------------------------!
877 MODULE dvrp_variables
878
879     USE kinds
880
881    CHARACTER (LEN=10) ::  dvrp_output = 'rtsp', particle_color = 'none', &
882                           particle_dvrpsize = 'none'
883
884    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(10) ::  mode_dvrp = &
885                                     (/ ( '                    ', i9 = 1,10 ) /)
886
887    CHARACTER (LEN=80) ::  dvrp_directory = 'default',                    &
888                           dvrp_file      = 'default',                    &
889                           dvrp_host      = 'origin.rvs.uni-hannover.de', &
890                           dvrp_password  = '********',                   &
891                           dvrp_username  = ' '
892
893    INTEGER(iwp) ::  cluster_size = 1, dvrp_colortable_entries = 4,                 &
894                     dvrp_colortable_entries_prt = 22, islice_dvrp,                 &
895                     nx_dvrp, nxl_dvrp, nxr_dvrp, ny_dvrp, nyn_dvrp, nys_dvrp,      &
896                     nz_dvrp, pathlines_fadeintime = 5, pathlines_fadeouttime = 5,  &
897                     pathlines_linecount = 1000, pathlines_maxhistory = 40,         &
898                     pathlines_wavecount = 10, pathlines_wavetime = 50,             &
899                     vc_gradient_normals = 0, vc_mode = 0, vc_size_x = 2,           &
900                     vc_size_y = 2, vc_size_z = 2
901
902    INTEGER(iwp), DIMENSION(10) ::  slicer_position_dvrp
903
904    LOGICAL ::  cyclic_dvrp = .FALSE., dvrp_overlap, dvrp_total_overlap, &
905                local_dvrserver_running, lock_steering_update = .FALSE., &
906                use_seperate_pe_for_dvrp_output = .FALSE.
907
908    REAL(wp)    ::  clip_dvrp_l = 9999999.9_wp, clip_dvrp_n = 9999999.9_wp, &
909                    clip_dvrp_r = 9999999.9_wp, clip_dvrp_s = 9999999.9_wp, &
910                    superelevation = 1.0_wp, superelevation_x = 1.0_wp,     &
911                    superelevation_y = 1.0_wp, vc_alpha = 38.0_wp
912
913    REAL(wp), DIMENSION(2) ::  color_interval = (/ 0.0_wp, 1.0_wp /), &
914                               dvrpsize_interval = (/ 0.0_wp, 1.0_wp /)
915
916    REAL(wp), DIMENSION(3) ::  groundplate_color = (/ 0.0_wp, 0.6_wp, 0.0_wp /), &
917                               topography_color = (/ 0.8_wp, 0.7_wp, 0.6_wp /)
918
919    REAL(wp), DIMENSION(2,10)     ::  slicer_range_limits_dvrp
920
921    REAL(wp), DIMENSION(3,10)     ::  isosurface_color
922
923    REAL(sp), DIMENSION(2,100) ::  interval_values_dvrp,                       &
924                                   interval_values_dvrp_prt, interval_h_dvrp,  &
925                                   interval_h_dvrp_prt, interval_l_dvrp = 0.5_sp, &
926                                   interval_l_dvrp_prt = 0.5_sp, interval_s_dvrp = 1.0_sp, &
927                                   interval_s_dvrp_prt = 1.0_sp, interval_a_dvrp = 0.0_sp, &
928                                   interval_a_dvrp_prt = 0.0_sp
929
930    DATA  slicer_range_limits_dvrp / -1.0_wp, 1.0_wp, -1.0_wp, 1.0_wp, -1.0_wp, 1.0_wp, &
931                                     -1.0_wp, 1.0_wp, -1.0_wp, 1.0_wp, -1.0_wp, 1.0_wp, &
932                                     -1.0_wp, 1.0_wp, -1.0_wp, 1.0_wp, -1.0_wp, 1.0_wp, &
933                                     -1.0_wp, 1.0_wp /
934
935    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, &
936                             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, &
937                             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, &
938                             0.1_wp, 0.4_wp, 0.1_wp /
939
940    DATA  interval_h_dvrp / 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    DATA  interval_h_dvrp_prt / 270.0_wp, 225.0_wp, 225.0_wp, 180.0_wp, 70.0_wp, 25.0_wp, &
944                                25.0_wp, -25.0_wp, 192 * 0.0_wp /
945
946    REAL(sp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  xcoor_dvrp, ycoor_dvrp, zcoor_dvrp
947
948    TYPE steering
949       CHARACTER (LEN=24) ::  name
950       REAL(sp)           ::  min, max
951       INTEGER(iwp)       ::  imin, imax
952    END TYPE steering
953
954    TYPE(steering), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  steering_dvrp
955
956    SAVE
957
958 END MODULE dvrp_variables
959
960
961!------------------------------------------------------------------------------!
962! Description:
963! ------------
964!> Definition of grid spacings.
965!------------------------------------------------------------------------------!
966 MODULE grid_variables
967
968    USE kinds
969
970    REAL(wp) ::  ddx, ddx2, dx = 1.0_wp, dx2, ddy, ddy2, dy = 1.0_wp, dy2
971
972    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  ddx2_mg, ddy2_mg
973
974    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  fwxm, fwxp, fwym, fwyp, fxm, fxp,   &
975                                              fym, fyp, wall_e_x, wall_e_y,       &
976                                              wall_u, wall_v, wall_w_x, wall_w_y, &
977                                              zu_s_inner, zw_w_inner
978
979    SAVE
980
981 END MODULE grid_variables
982
983
984!------------------------------------------------------------------------------!
985! Description:
986! ------------
987!> Definition of array bounds, number of gridpoints, and wall flag arrays.
988!------------------------------------------------------------------------------!
989 MODULE indices
990
991    USE kinds
992
993    INTEGER(iwp) ::  i_left, i_right, j_north, j_south, nbgp = 3, ngp_sums,         &
994                     ngp_sums_ls, nnx, nx = 0, nx_a, nx_o, nxl, nxlg, nxlu, nxr,    &
995                     nxrg, nx_on_file, nny, ny = 0, ny_a, ny_o, nyn, nyng, nys,     &
996                     nysg, nysv, ny_on_file, nnz, nz = 0, nzb, nzb_diff, nzb_max,   &
997                     nzt, nzt_diff
998
999
1000    INTEGER(idp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::      &
1001                ngp_3d, ngp_3d_inner   ! need to have 64 bit for grids > 2E9
1002
1003    INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::                                  &
1004                   ngp_2dh, nxl_mg, nxr_mg, nyn_mg, nys_mg, nzt_mg
1005
1006
1007    INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE :: ngp_2dh_outer, ngp_2dh_s_inner,  &
1008                   mg_loc_ind, nzb_diff_s_inner, nzb_diff_s_outer, nzb_diff_u,    &
1009                   nzb_diff_v, nzb_inner, nzb_outer, nzb_s_inner, nzb_s_outer,    &
1010                   nzb_u_inner, nzb_u_outer, nzb_v_inner, nzb_v_outer,            &
1011                   nzb_w_inner, nzb_w_outer
1012
1013    INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:,:), POINTER ::  flags
1014
1015    INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  wall_flags_0, wall_flags_00
1016
1017    INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE,  TARGET ::                       &
1018                   wall_flags_1, wall_flags_2, wall_flags_3, wall_flags_4,        &
1019                   wall_flags_5, wall_flags_6, wall_flags_7, wall_flags_8,        &
1020                   wall_flags_9, wall_flags_10
1021
1022    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  rflags_s_inner, rflags_invers
1023
1024    SAVE
1025
1026 END MODULE indices
1027
1028
1029!------------------------------------------------------------------------------!
1030! Description:
1031! ------------
1032!> Interfaces for special subroutines which use optional parameters.
1033!------------------------------------------------------------------------------!
1034 MODULE interfaces
1035
1036    INTERFACE
1037
1038!------------------------------------------------------------------------------!
1039! Description:
1040! ------------
1041!> @todo Missing subroutine description.
1042!------------------------------------------------------------------------------!
1043       SUBROUTINE global_min_max ( i1, i2, j1, j2, k1, k2, feld, mode, offset, &
1044                                   wert, wert_ijk, wert1, wert1_ijk )
1045
1046          USE kinds
1047
1048          CHARACTER (LEN=*), INTENT(IN)      ::  mode
1049          INTEGER(iwp), INTENT(IN)           ::  i1, i2, j1, j2, k1, k2
1050          INTEGER(iwp)                       ::  wert_ijk(3)
1051          INTEGER(iwp), OPTIONAL             ::  wert1_ijk(3)
1052          REAL(wp)                           ::  offset, wert
1053          REAL(wp), OPTIONAL                 ::  wert1
1054          REAL(wp), INTENT(IN)               ::  feld(i1:i2,j1:j2,k1:k2)
1055
1056       END SUBROUTINE global_min_max
1057
1058    END INTERFACE
1059
1060    SAVE
1061
1062 END MODULE interfaces
1063
1064
1065!------------------------------------------------------------------------------!
1066! Description:
1067! ------------
1068!> Interfaces for subroutines with pointer arguments called in
1069!> prognostic_equations.
1070!------------------------------------------------------------------------------!
1071 MODULE pointer_interfaces
1072
1073    INTERFACE
1074
1075!------------------------------------------------------------------------------!
1076! Description:
1077! ------------
1078!> @todo Missing subroutine description.
1079!------------------------------------------------------------------------------!
1080       SUBROUTINE advec_s_bc( sk, sk_char )
1081
1082          USE kinds
1083
1084          CHARACTER (LEN=*), INTENT(IN)   ::  sk_char
1085#if defined( __nopointer )
1086          REAL(wp), DIMENSION(:,:,:) ::  sk
1087#else
1088          REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), POINTER ::  sk
1089#endif
1090       END SUBROUTINE advec_s_bc
1091
1092    END INTERFACE
1093
1094
1095    SAVE
1096
1097 END MODULE pointer_interfaces
1098
1099
1100!------------------------------------------------------------------------------!
1101! Description:
1102! ------------
1103!> Definition of variables for the 1D-model.
1104!------------------------------------------------------------------------------!
1105 MODULE model_1d
1106
1107    USE kinds
1108
1109    INTEGER(iwp) ::  current_timestep_number_1d = 0, damp_level_ind_1d
1110
1111    LOGICAL ::  run_control_header_1d = .FALSE., stop_dt_1d = .FALSE. 
1112
1113    REAL(wp) ::     damp_level_1d = -1.0_wp, dt_1d = 60.0_wp, dt_max_1d = 300.0_wp, &
1114                    dt_pr_1d = 9999999.9_wp, dt_run_control_1d = 60.0_wp, &
1115                    end_time_1d = 864000.0_wp, old_dt_1d = 1.0E-10_wp, &
1116                    qs1d, simulated_time_1d = 0.0_wp, time_pr_1d = 0.0_wp, &
1117                    time_run_control_1d = 0.0_wp, ts1d, us1d, usws1d, &
1118                    vsws1d, z01d, z0h1d
1119
1120
1121    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  e1d, e1d_p, kh1d, km1d, l_black, l1d,  &
1122                                            rif1d, te_e, te_em, te_u, te_um, te_v, &
1123                                            te_vm, u1d, u1d_p, v1d, v1d_p
1124
1125    SAVE
1126
1127 END MODULE model_1d
1128
1129
1130
1131
1132!------------------------------------------------------------------------------!
1133! Description:
1134! ------------
1135!> Definition of variables which define processor topology and the exchange of
1136!> ghost point layers. This modules must be placed in all routines which contain
1137!> MPI-calls.
1138!------------------------------------------------------------------------------!
1139 MODULE pegrid
1140
1141    USE kinds
1142
1143#if defined( __parallel )
1144#if defined( __mpifh )
1145    INCLUDE "mpif.h"
1146#else
1147    USE MPI
1148#endif
1149#endif
1150    CHARACTER(LEN=2) ::  send_receive = 'al'
1151    CHARACTER(LEN=7) ::  myid_char = ''
1152    INTEGER(iwp)          ::  acc_rank, comm1dx, comm1dy, comm2d, comm_inter,       &
1153                              comm_palm, id_inflow = 0, id_recycling = 0, ierr,     &
1154                              myid = 0, myidx = 0, myidy = 0, ndim = 2, ngp_a,      &
1155                              ngp_o, ngp_xy, ngp_y, npex = -1, npey = -1,           &
1156                              numprocs = 1, numprocs_previous_run = -1,             &
1157                              num_acc_per_node = 0, pleft, pnorth, pright, psouth,  &
1158                              req_count = 0, sendrecvcount_xy, sendrecvcount_yz,    &
1159                              sendrecvcount_zx, sendrecvcount_zyd,                  &
1160                              sendrecvcount_yxd, target_id, tasks_per_node = -9999, &
1161                              threads_per_task = 1, type_x, type_xy,    &
1162                              type_y
1163
1164    INTEGER(iwp)          ::  pdims(2) = 1, req(100)
1165
1166    INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  hor_index_bounds, &
1167                                                  hor_index_bounds_previous_run
1168
1169    LOGICAL ::  background_communication =.FALSE., collective_wait = .FALSE., &
1170                sendrecv_in_background = .FALSE.
1171
1172#if defined( __parallel )
1173#if defined( __mpi2 )
1174    CHARACTER (LEN=MPI_MAX_PORT_NAME) ::  port_name
1175#endif
1176
1177    INTEGER(iwp) ::  ibuf(12), pcoord(2)
1178    INTEGER(iwp) ::  status(MPI_STATUS_SIZE)
1179    INTEGER(iwp), DIMENSION(MPI_STATUS_SIZE,100) ::  wait_stat
1180
1181    INTEGER(iwp) :: ngp_yz_int, type_xz_int, type_yz_int
1182    INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  ngp_xz, ngp_yz, type_x_int,    &
1183                                                type_xz, type_y_int, type_yz
1184
1185    LOGICAL ::  left_border_pe  = .FALSE., north_border_pe = .FALSE., &
1186                reorder = .TRUE., right_border_pe = .FALSE.,          &
1187                south_border_pe = .FALSE.
1188
1189    LOGICAL, DIMENSION(2) ::  cyclic = (/ .TRUE. , .TRUE. /), &
1190                              remain_dims
1191#endif
1192
1193    SAVE
1194
1195 END MODULE pegrid
1196
1197
1198!------------------------------------------------------------------------------!
1199! Description:
1200! ------------
1201!> Definition of variables which control PROFIL-output.
1202!------------------------------------------------------------------------------!
1203 MODULE profil_parameter
1204
1205    USE kinds
1206
1207    INTEGER(iwp), PARAMETER ::  crmax = 100
1208
1209    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(20) ::  cross_ts_profiles = &
1210                           (/ ' E E*               ', ' dt                 ', &
1211                              ' u* w*              ', ' th*                ', &
1212                              ' umax vmax wmax     ', ' div_old div_new    ', &
1213                              ' z_i_wpt z_i_pt     ', ' w"pt"0 w"pt" wpt   ', &
1214                              ' pt(0) pt(zp)       ', ' splux spluy spluz  ', &
1215                              ' L                  ',                         &
1216                            ( '                    ', i9 = 1, 9 ) /)
1217
1218    CHARACTER (LEN=100), DIMENSION(crmax) ::  cross_profiles = &
1219                           (/ ' u v                           ', &
1220                              ' pt                            ', &
1221                              ' w"pt" w*pt* w*pt*BC wpt wptBC ', &
1222                              ' w"u" w*u* wu w"v" w*v* wv     ', &
1223                              ' km kh                         ', &
1224                              ' l                             ', &
1225                         ( '                               ', i9 = 1, 94 ) /)
1226
1227    INTEGER(iwp) ::  profile_columns = 2, profile_rows = 3, profile_number = 0
1228
1229    INTEGER(iwp) ::  cross_ts_numbers(crmax,crmax) = 0, &
1230                     cross_ts_number_count(crmax) = 0, &
1231                     dopr_index(300) = 0, dopr_initial_index(300) = 0, &
1232                     dots_crossindex(100) = 0, dots_index(100) = 0
1233               
1234
1235    REAL(wp) ::  cross_ts_uymax(20) = &
1236                             (/ 999.999_wp, 999.999_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                                999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp /),&
1240                 cross_ts_uymax_computed(20) = 999.999_wp, &
1241                 cross_ts_uymin(20) = &
1242                             (/ 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp,  -5.000_wp, 999.999_wp,   &
1243                                999.999_wp,   0.000_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp,   &
1244                                999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp,   &
1245                                999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp, 999.999_wp /),&
1246                 cross_ts_uymin_computed(20) = 999.999_wp
1247
1248    SAVE
1249
1250 END MODULE profil_parameter
1251
1252!------------------------------------------------------------------------------!
1253! Description:
1254! ------------
1255!> Definition of statistical quantities, e.g. global sums.
1256!------------------------------------------------------------------------------!
1257 MODULE statistics
1258
1259    USE kinds
1260
1261    CHARACTER (LEN=40) ::  region(0:9)
1262    INTEGER(iwp) ::  pr_palm = 130, statistic_regions = 0
1263    INTEGER(iwp) ::  u_max_ijk(3) = -1, v_max_ijk(3) = -1, w_max_ijk(3) = -1
1264    LOGICAL ::  flow_statistics_called = .FALSE.
1265    REAL(wp) ::     u_max, v_max, w_max
1266    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE       ::  mean_surface_level_height,      &
1267                                                  sums_divnew_l, sums_divold_l,   &
1268                                                  weight_substep, weight_pres
1269    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE     ::  sums, sums_wsts_bc_l, ts_value, &
1270                                                  sums_wsus_ws_l, sums_wsvs_ws_l, &
1271                                                  sums_us2_ws_l, sums_vs2_ws_l,   &
1272                                                  sums_ws2_ws_l,                  &
1273                                                  sums_wsnrs_ws_l,                &
1274                                                  sums_wspts_ws_l,                &
1275                                                  sums_wsqs_ws_l,                 &   
1276                                                  sums_wsqrs_ws_l,                &
1277                                                  sums_wssas_ws_l,                &
1278                                                  sums_wsss_ws_l,                 &
1279                                                  sums_ls_l
1280                                             
1281    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE   ::  hom_sum, rmask, sums_l,      &
1282                                                  sums_l_l, sums_up_fraction_l
1283
1284    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  hom
1285
1286    SAVE
1287
1288 END MODULE statistics
1289
1290
1291
1292!------------------------------------------------------------------------------!
1293! Description:
1294! ------------
1295!> Definition of indices for transposed arrays.
1296!------------------------------------------------------------------------------!
1297 MODULE transpose_indices
1298
1299    USE kinds
1300
1301    INTEGER(iwp) ::  nxl_y, nxl_yd, nxl_z, nxr_y, nxr_yd, nxr_z, nyn_x, nyn_z, &
1302                     nys_x, nys_z, nzb_x, nzb_y, nzb_yd, nzt_x, nzt_y, nzt_yd
1303               
1304    SAVE
1305
1306 END MODULE transpose_indices
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.