source: palm/trunk/SOURCE/modules.f90 @ 553

Last change on this file since 553 was 553, checked in by weinreis, 12 years ago

several parameters for masked output are replaced by arrays

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 59.7 KB
Line 
1 MODULE advection
2
3
4!------------------------------------------------------------------------------!
5! Current revisions:
6! -----------------
7! parameters for masked output are replaced by arrays
8!
9! Former revisions:
10! -----------------
11! $Id: modules.f90 553 2010-09-01 14:09:06Z weinreis $
12!
13! 531 2010-04-21 06:47:21Z heinze
14! character length of dopr_unit enlarged
15!
16! 519 2010-03-19 05:30:02Z raasch
17! -replace_char, replace_by
18!
19! 493 2010-03-01 08:30:24Z raasch
20! +netcdf_data_format, -netcdf_64bit, -netcdf_64bit_3d, -netcdf_format_mask*,
21! -nc_format_mask, -format_parallel_io
22!
23! 485 2010-02-05 10:57:51Z raasch
24! ngp_3d, ngp_3d_inner changed to 64 bit
25!
26! 449 2010-02-02 11:23:59Z raasch
27! -var_ts: replaced by dots_max,
28! initial data assignments to some dvrp arrays changed due to error messages
29! from gfortran compiler
30! +large_scale_subsidence, ws_vertical_gradient, ws_vertical_gradient_level,
31! ws_vertical_gradient_level_ind, w_subs
32!
33! 410 2009-12-04 17:05:40Z letzel
34! masked data output: + dt_domask, mask_01~20_x|y|z, mask_01~20_x|y|z_loop,
35! mask_scale|_x|y|z, masks, skip_time_domask
36!
37! 388 2009-09-23 09:40:33Z raasch
38! +prho, prho_1
39! +bc_lr_cyc, bc_ns_cyc
40! +output_for_t0
41! translation error of actual -> current revisions fixed
42! +q* in dots_label, dots_unit. increased dots_num respectively
43! typographical error in dots_unit fixed
44! +clip_dvrp_*, cluster_size, color_interval, dvrpsize_interval, dvrp_overlap,
45! dvrp_total_overlap, groundplate_color, local_dvrserver_running, n*_dvrp,
46! interval_*_dvrp_prt, isosurface_color, particle_color, particle_dvrpsize,
47! topography color in dvrp_variables,
48! vertical_particle_advection is a 1d-array,
49! +canyon_height, canyon_width_x, canyon_width_y, canyon_wall_left,
50! canyon_wall_south, conserve_volume_flow_mode, coupling_start_time,
51! dp_external, dp_level_b, dp_level_ind_b, dp_smooth, dp_smooth_factor, dpdxy,
52! run_coupled, time_since_reference_point, u_bulk, v_bulk in control_parameters,
53! default value of grid_matching changed to strict
54! +shf_av, qsws_av
55!
56! 217 2008-12-09 18:00:48Z letzel
57! +topography_grid_convention
58! some dvrp-variables changed to single precision, variables for dvrp-mode
59! pathlines added, +target_id, abort_mode, message_string
60!
61! 197 2008-09-16 15:29:03Z raasch
62! allow 100 spectra levels instead of 10 for consistency with
63! define_netcdf_header, +canopy_heat_flux, cthf, lai,
64! +leaf_surface_concentration, scalar_exchange_coefficient, sec, sls
65! +hor_index_bounds, hor_index_bounds_previous_run, id_inflow, id_recycling,
66! inflow_damping_*, mean_inflow_profiles, numprocs_previous_run, nx_on_file,
67! ny_on_file, offset_ocean_*, recycling_plane, recycling_width, turbulent_inflow
68! -myid_char_14
69!
70! 138 2007-11-28 10:03:58Z letzel
71! +drag_coefficient, pch_index, lad_surface, lad_vertical_gradient,
72! lad_vertical_gradient_level, plant_canopy, lad, lad_s, lad_u, lad_v,
73! lad_w, cdc, lad_vertical_gradient_level_ind, canopy_mode
74! +dt_sort_particles, ngp_2dh_s_inner, time_sort_particles, flags,
75! wall_flags_1..10, wall_humidityflux(0:4), wall_qflux(0:4),
76! wall_salinityflux(0:4), wall_scalarflux(0:4)
77!
78! 108 2007-08-24 15:10:38Z letzel
79! +comm_inter, constant_top_momentumflux, coupling_char, coupling_mode,
80! coupling_mode_remote, c_u, c_v, c_w, dt_coupling, e_init, humidity_remote,
81! ngp_xy, nxlu, nysv, port_name, qswst_remote, terminate_coupled,
82! terminate_coupled_remote, time_coupling, top_momentumflux_u|v, type_xy,
83! uswst*, vswst*
84!
85! 97 2007-06-21 08:23:15Z raasch
86! +atmos_ocean_sign, ocean, r, + salinity variables
87! defaults of .._vertical_gradient_levels changed from -1.0 to -9999999.9
88! hydro_press renamed hyp, use_pt_reference renamed use_reference
89!
90! 89 2007-05-25 12:08:31Z raasch
91! +data_output_pr_user, max_pr_user, size of data_output_pr, dopr_index,
92! dopr_initial_index and dopr_unit enlarged,
93! var_hom and var_sum renamed pr_palm
94!
95! 82 2007-04-16 15:40:52Z raasch
96! +return_addres, return_username
97! Cpp-directive lcmuk renamed lc
98!
99! 75 2007-03-22 09:54:05Z raasch
100! +arrays precipitation_amount, precipitation_rate, precipitation_rate_av,
101! rif_wall, z0_av, +arrays u_m_l, u_m_r, etc. for radiation boundary conditions,
102! +loop_optimization, netcdf_64bit_3d, zu_s_inner, zw_w_inner, id_var_zusi_*,
103! id_var_zwwi_*, ts_value, u_nzb_p1_for_vfc, v_nzb_p1_for_vfc, pt_reference,
104! use_pt_reference, precipitation_amount_interval, revision
105! +age_m in particle_type, moisture renamed humidity,
106! -data_output_ts, dots_n, uvmean_outflow, uxrp, vynp,
107! arrays dots_label and dots_unit now dimensioned with dots_max,
108! setting of palm version moved to main program
109!
110! 37 2007-03-01 08:33:54Z raasch
111! +constant_top_heatflux, top_heatflux, use_top_fluxes, +arrays for top fluxes,
112! +nzt_diff, default of bc_pt_t renamed "initial_gradient"
113! Bugfix: p is not a pointer
114!
115! RCS Log replace by Id keyword, revision history cleaned up
116!
117! Revision 1.95  2007/02/11 13:18:30  raasch
118! version 3.1b (last under RCS control)
119!
120! Revision 1.1  1997/07/24 11:21:26  raasch
121! Initial revision
122!
123!
124! Description:
125! ------------
126! Definition of variables for special advection schemes
127!------------------------------------------------------------------------------!
128
129    REAL ::  spl_gamma_x, spl_gamma_y
130
131    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE   ::  aex, bex, dex, eex, spl_z_x, spl_z_y
132    REAL, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  spl_tri_x, spl_tri_y, spl_tri_zu, &
133                                          spl_tri_zw
134
135    SAVE
136
137 END MODULE advection
138
139
140
141
142 MODULE array_kind
143
144!------------------------------------------------------------------------------!
145! Description:
146! ------------
147! Definition of type parameters (used for the definition of single or double
148! precision variables)
149!------------------------------------------------------------------------------!
150
151    INTEGER, PARAMETER ::  dpk = SELECTED_REAL_KIND( 12 ), &
152                           spk = SELECTED_REAL_KIND( 6 )
153
154    SAVE
155
156 END MODULE array_kind
157
158
159
160
161 MODULE arrays_3d
162
163!------------------------------------------------------------------------------!
164! Description:
165! ------------
166! Definition of all arrays defined on the computational grid
167!------------------------------------------------------------------------------!
168
169    USE array_kind
170
171    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::                                         &
172          ddzu, dd2zu, dzu, ddzw, dzw, hyp, inflow_damping_factor, km_damp_x,  &
173          km_damp_y, lad, l_grid, pt_init, q_init, rdf, sa_init, ug, u_init,   &
174          u_nzb_p1_for_vfc, vg, v_init, v_nzb_p1_for_vfc, w_subs, zu, zw
175
176    REAL, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::                                       &
177          c_u, c_v, c_w, dzu_mg, dzw_mg, f1_mg, f2_mg, f3_mg,                  &
178          mean_inflow_profiles, pt_slope_ref, qs, qswst_remote, ts, us, z0
179
180    REAL, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET ::                               &
181          qsws_1, qsws_2, qswst_1, qswst_2, rif_1, rif_2, saswsb_1, saswst_1,  &
182          shf_1, shf_2, tswst_1, tswst_2, usws_1, usws_2, uswst_1, uswst_2,    &
183          vsws_1, vsws_2, vswst_1, vswst_2
184
185    REAL, DIMENSION(:,:), POINTER ::                                           &
186          qsws, qsws_m, qswst, qswst_m, rif, rif_m, saswsb, saswst, shf,       &
187          shf_m, tswst, tswst_m, usws, uswst, usws_m, uswst_m, vsws, vswst,    &
188          vsws_m, vswst_m
189
190    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::                                     &
191          canopy_heat_flux, cdc, d, diss, lad_s, lad_u, lad_v, lad_w, lai,     &
192          l_wall, sec, sls, tend, u_m_l, u_m_n, u_m_r, u_m_s, v_m_l, v_m_n,    &
193          v_m_r, v_m_s, w_m_l, w_m_n, w_m_r, w_m_s
194
195    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE, TARGET ::                             &
196          ql_v, ql_vp
197
198    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE, TARGET ::                             &
199          e_1, e_2, e_3, kh_1, kh_2, km_1, km_2, p, prho_1, pt_1, pt_2, pt_3,  &
200          q_1, q_2, q_3, ql_1, ql_2, rho_1, sa_1, sa_2, sa_3, u_1, u_2, u_3,   &
201          v_1, v_2, v_3, vpt_1, vpt_2, w_1, w_2, w_3
202
203    REAL, DIMENSION(:,:,:), POINTER ::                                         &
204          e, e_m, e_p, kh, kh_m, km, km_m, prho, pt, pt_m, pt_p, q, q_m, q_p,  &
205          ql, ql_c, rho, sa, sa_p, te_m, tpt_m, tq_m, tsa_m, tu_m, tv_m, tw_m, &
206          u, u_m, u_p, v, v_m, v_p, vpt, vpt_m, w, w_m, w_p
207
208    REAL, DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  rif_wall
209
210    SAVE
211
212 END MODULE arrays_3d
213
214
215
216
217 MODULE averaging
218
219!------------------------------------------------------------------------------!
220! Description:
221! ------------
222! Definition of variables needed for time-averaging of 2d/3d data
223!------------------------------------------------------------------------------!
224
225    REAL, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  lwp_av, precipitation_rate_av,       &
226                                          qsws_av, shf_av,ts_av, us_av, z0_av
227
228    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE, TARGET :: &
229          e_av, p_av, pc_av, pr_av, pt_av, q_av, ql_av, ql_c_av, ql_v_av, &
230          ql_vp_av, qv_av, rho_av, s_av, sa_av, u_av, v_av, vpt_av, w_av
231
232 END MODULE averaging
233
234
235
236
237 MODULE cloud_parameters
238
239!------------------------------------------------------------------------------!
240! Description:
241! ------------
242! Definition of variables and constants for cloud physics
243!------------------------------------------------------------------------------!
244
245    REAL  ::  b_cond, cp = 1005.0, diff_coeff_l = 0.23E-4,                     &
246              effective_coll_efficiency, l_d_cp, l_d_r, l_d_rv, l_v = 2.5E+06, &
247              mass_of_solute, molecular_weight_of_solute,                      &
248              prec_time_const = 0.001, ql_crit = 0.0005, rho_l = 1.0E3,        &
249              r_d = 287.0, r_v = 461.51, thermal_conductivity_l = 2.43E-2
250
251    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE   ::  pt_d_t, t_d_pt
252
253    REAL, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  precipitation_amount, &
254                                          precipitation_rate
255
256    SAVE
257
258 END MODULE cloud_parameters
259
260
261
262
263 MODULE constants
264
265!------------------------------------------------------------------------------!
266! Description:
267! ------------
268! Definition of general constants
269!------------------------------------------------------------------------------!
270
271    REAL    ::  pi = 3.141592654
272
273    SAVE
274
275 END MODULE constants
276
277
278
279
280 MODULE control_parameters
281
282!------------------------------------------------------------------------------!
283! Description:
284! ------------
285! Definition of parameters for program control
286!------------------------------------------------------------------------------!
287
288    TYPE plot_precision
289       CHARACTER (LEN=6) ::  variable
290       INTEGER           ::  precision
291    END TYPE plot_precision
292
293    TYPE(plot_precision), DIMENSION(100) ::  plot_3d_precision =               &
294                        (/ plot_precision( 'u', 2 ), plot_precision( 'v', 2 ), &
295                           plot_precision( 'w', 2 ), plot_precision( 'p', 5 ), &
296                           plot_precision( 'pt', 2 ),                          &
297                           ( plot_precision( ' ', 1 ), i9 = 1,95 ) /)
298
299    TYPE file_status
300       LOGICAL ::  opened, opened_before
301    END TYPE file_status
302
303    TYPE(file_status), DIMENSION(200) :: openfile = file_status(.FALSE.,.FALSE.)
304
305
306    INTEGER, PARAMETER :: mask_xyz_dimension = 100, max_masks = 20
307
308    CHARACTER (LEN=1)    ::  cycle_mg = 'w', timestep_reason = ' '
309    CHARACTER (LEN=2)    ::  coupling_char = ''
310    CHARACTER (LEN=5)    ::  write_binary = 'false'
311    CHARACTER (LEN=6)    ::  grid_matching = 'strict'
312    CHARACTER (LEN=8)    ::  run_date, run_time
313    CHARACTER (LEN=9)    ::  simulated_time_chr
314    CHARACTER (LEN=11)   ::  topography_grid_convention = ' '
315    CHARACTER (LEN=12)   ::  version = ' ', revision = ' '
316    CHARACTER (LEN=16)   ::  conserve_volume_flow_mode = 'default', &
317                             loop_optimization = 'default', &
318                             momentum_advec = 'pw-scheme', &
319                             psolver = 'poisfft', &
320                             scalar_advec = 'pw-scheme'
321    CHARACTER (LEN=20)   ::  bc_e_b = 'neumann', bc_lr = 'cyclic', &
322                             bc_ns = 'cyclic', bc_p_b = 'neumann', &
323                             bc_p_t = 'dirichlet', bc_pt_b = 'dirichlet', &
324                             bc_pt_t = 'initial_gradient', &
325                             bc_q_b = 'dirichlet', bc_q_t = 'neumann', &
326                             bc_s_b = 'dirichlet', bc_s_t = 'neumann', &
327                             bc_sa_t = 'neumann', &
328                             bc_uv_b = 'dirichlet', bc_uv_t = 'dirichlet', &
329                             canopy_mode = 'block', &
330                             coupling_mode = 'uncoupled', &
331                             coupling_mode_remote = 'uncoupled', &
332                             dissipation_1d = 'as_in_3d_model', &
333                             fft_method = 'system-specific', &
334                             mixing_length_1d = 'as_in_3d_model', &
335                             random_generator = 'numerical-recipes', &
336                             return_addres, return_username, &
337                             timestep_scheme = 'runge-kutta-3'
338    CHARACTER (LEN=40)   ::  avs_data_file, topography = 'flat'
339    CHARACTER (LEN=64)   ::  host = ' '
340    CHARACTER (LEN=80)   ::  log_message, run_identifier
341    CHARACTER (LEN=100)  ::  initializing_actions = ' ', run_description_header
342    CHARACTER (LEN=1000) ::  message_string = ' '
343
344    CHARACTER (LEN=7),  DIMENSION(100) ::  do3d_comp_prec = ' '
345    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(10)  ::  data_output_format = ' '
346    CHARACTER (LEN=11), DIMENSION(100) ::  data_output = ' ',    &
347                                           data_output_user = ' ', doav = ' '
348    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(max_masks,100) ::  &
349         data_output_masks = ' ', data_output_masks_user = ' '
350
351    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(300) ::  data_output_pr = ' '
352    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(200) ::  data_output_pr_user = ' '
353    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(50)  ::  netcdf_precision = ' '
354
355    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(max_masks,0:1,100) ::  domask = ' '
356    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(0:1,100) ::  do2d = ' ', do3d = ' '
357
358    INTEGER ::  abort_mode = 1, average_count_pr = 0, average_count_sp = 0, &
359                average_count_3d = 0, current_timestep_number = 0, &
360                dist_range = 0, disturbance_level_ind_b, &
361                disturbance_level_ind_t, doav_n = 0, dopr_n = 0, &
362                dopr_time_count = 0, dopts_time_count = 0, &
363                dosp_time_count = 0, dots_time_count = 0, &
364                do2d_xy_n = 0, do2d_xz_n = 0, do2d_yz_n = 0, do3d_avs_n = 0, &
365                dp_level_ind_b = 0, &
366                dvrp_filecount = 0, dz_stretch_level_index, gamma_mg, &
367                grid_level, ibc_e_b, ibc_p_b, ibc_p_t, ibc_pt_b, ibc_pt_t, &
368                ibc_q_b, ibc_q_t, ibc_sa_t, ibc_uv_b, ibc_uv_t, &
369                inflow_disturbance_begin = -1, inflow_disturbance_end = -1, &
370                intermediate_timestep_count, intermediate_timestep_count_max, &
371                iran = -1234567, last_dt_change = 0, masks = 0, &
372                maximum_grid_level, max_pr_user = 0, mgcycles = 0, &
373                mg_cycles = -1, mg_switch_to_pe0_level = 0, mid, &
374                netcdf_data_format = 2, ngsrb = 2, nsor = 20, &
375                nsor_ini = 100, n_sor, normalizing_region = 0, &
376                nz_do1d, nz_do3d = -9999, outflow_damping_width = -1, &
377                pch_index = 0, prt_time_count = 0, recycling_plane, runnr = 0, &
378                skip_do_avs = 0, terminate_coupled = 0, &
379                terminate_coupled_remote = 0, timestep_count = 0
380
381    INTEGER ::  dist_nxl(0:1), dist_nxr(0:1), dist_nyn(0:1), dist_nys(0:1), &
382                do2d_no(0:1) = 0, do2d_xy_time_count(0:1), &
383                do2d_xz_time_count(0:1), do2d_yz_time_count(0:1), &
384                do3d_no(0:1) = 0, do3d_time_count(0:1), &
385                domask_no(max_masks,0:1) = 0, domask_time_count(max_masks,0:1),&
386                lad_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
387                mask_size(max_masks,3) = -1, mask_size_l(max_masks,3) = -1, &
388                mask_start_l(max_masks,3) = -1, &
389                pt_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
390                q_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
391                sa_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
392                section(100,3), section_xy(100) = -9999, &
393                section_xz(100) = -9999, section_yz(100) = -9999, &
394                ug_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
395                vg_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999, &
396                ws_vertical_gradient_level_ind(10) = -9999
397
398    INTEGER, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  grid_level_count
399
400    INTEGER, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  mask_i, mask_j, mask_k
401    INTEGER, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  &
402                mask_i_global, mask_j_global, mask_k_global
403
404    LOGICAL ::  adjust_mixing_length = .FALSE., avs_output = .FALSE., &
405                bc_lr_cyc =.TRUE., bc_ns_cyc = .TRUE., &
406                call_psolver_at_all_substeps = .TRUE., &
407                cloud_droplets = .FALSE., cloud_physics = .FALSE., &
408                conserve_volume_flow = .FALSE., constant_diffusion = .FALSE., &
409                constant_heatflux = .TRUE., constant_top_heatflux = .TRUE., &
410                constant_top_momentumflux = .FALSE., &
411                constant_top_salinityflux = .TRUE., &
412                constant_waterflux = .TRUE., create_disturbances = .TRUE., &
413                cut_spline_overshoot = .TRUE., &
414                data_output_2d_on_each_pe = .TRUE., do2d_at_begin = .FALSE., &
415                do3d_at_begin = .FALSE., do3d_compress = .FALSE., &
416                do_sum = .FALSE., dp_external = .FALSE., dp_smooth = .FALSE., &
417                dt_changed = .FALSE., dt_fixed = .FALSE., &
418                disturbance_created = .FALSE., &
419                first_call_advec_particles = .TRUE., &
420                force_print_header = .FALSE., galilei_transformation = .FALSE.,&
421                humidity = .FALSE., humidity_remote = .FALSE., &
422                inflow_l = .FALSE., inflow_n = .FALSE., &
423                inflow_r = .FALSE., inflow_s = .FALSE., &
424                iso2d_output = .FALSE., large_scale_subsidence = .FALSE., &
425                mg_switch_to_pe0 = .FALSE., &
426                netcdf_output = .FALSE., ocean = .FALSE., &
427                outflow_l = .FALSE., outflow_n = .FALSE., outflow_r = .FALSE., &
428                outflow_s = .FALSE., passive_scalar = .FALSE., &
429                plant_canopy = .FALSE., &
430                prandtl_layer = .TRUE., precipitation = .FALSE., &
431                profil_output = .FALSE., radiation = .FALSE., &
432                random_heatflux = .FALSE., run_control_header = .FALSE., &
433                run_coupled = .TRUE., sloping_surface = .FALSE., &
434                stop_dt = .FALSE., terminate_run = .FALSE., &
435                turbulent_inflow = .FALSE., &
436                use_prior_plot1d_parameters = .FALSE., use_reference = .FALSE.,&
437                use_surface_fluxes = .FALSE., use_top_fluxes = .FALSE., &
438                use_ug_for_galilei_tr = .TRUE., use_upstream_for_tke = .FALSE.,&
439                wall_adjustment = .TRUE.
440
441    LOGICAL ::  data_output_xy(0:1) = .FALSE., data_output_xz(0:1) = .FALSE., &
442                data_output_yz(0:1) = .FALSE.
443
444    REAL ::  advected_distance_x = 0.0, advected_distance_y = 0.0, &
445             alpha_surface = 0.0, asselin_filter_factor = 0.1, &
446             atmos_ocean_sign = 1.0, &
447             averaging_interval = 0.0, averaging_interval_pr = 9999999.9, &
448             averaging_interval_sp = 9999999.9, bc_pt_t_val, bc_q_t_val, &
449             bottom_salinityflux = 0.0, &
450             building_height = 50.0, building_length_x = 50.0, &
451             building_length_y = 50.0, building_wall_left = 9999999.9, &
452             building_wall_south = 9999999.9, canyon_height = 50.0, &
453             canyon_width_x = 9999999.9, canyon_width_y = 9999999.9, &
454             canyon_wall_left = 9999999.9, canyon_wall_south = 9999999.9, &
455             cthf = 0.0, cfl_factor = -1.0, cos_alpha_surface, &
456             coupling_start_time, disturbance_amplitude = 0.25, &
457             disturbance_energy_limit = 0.01, &
458             disturbance_level_b = -9999999.9, &
459             disturbance_level_t = -9999999.9, &
460             dp_level_b = 0.0, drag_coefficient = 0.0, &
461             dt = -1.0, dt_averaging_input = 0.0, &
462             dt_averaging_input_pr = 9999999.9, dt_coupling = 9999999.9, &
463             dt_data_output = 9999999.9, &
464             dt_data_output_av = 9999999.9, dt_disturb = 9999999.9, &
465             dt_dopr = 9999999.9, dt_dopr_listing = 9999999.9, &
466             dt_dopts = 9999999.9, dt_dosp = 9999999.9, dt_dots = 9999999.9, &
467             dt_do2d_xy = 9999999.9, dt_do2d_xz = 9999999.9, &
468             dt_do2d_yz = 9999999.9, dt_do3d = 9999999.9, dt_dvrp = 9999999.9, &
469             dt_max = 20.0, dt_prel = 9999999.9, dt_restart = 9999999.9, &
470             dt_run_control = 60.0, dt_3d = -1.0, dz = -1.0, &
471             dz_max = 9999999.9, dz_stretch_factor = 1.08, &
472             dz_stretch_level = 100000.0, e_init = 0.0, e_min = 0.0, &
473             end_time = 0.0, &
474             f = 0.0, fs = 0.0, g = 9.81, inflow_damping_height = 9999999.9, &
475             inflow_damping_width = 9999999.9, kappa = 0.4, km_constant = -1.0,&
476             km_damp_max = -1.0, lad_surface = 0.0,  &
477             leaf_surface_concentration = 0.0, long_filter_factor = 0.0, &
478             mask_scale_x = 1.0, mask_scale_y = 1.0, mask_scale_z = 1.0, &
479             maximum_cpu_time_allowed = 0.0,  &
480             molecular_viscosity = 1.461E-5, &
481             old_dt = 1.0E-10, omega = 7.29212E-5, omega_sor = 1.8, &
482             overshoot_limit_e = 0.0, overshoot_limit_pt = 0.0, &
483             overshoot_limit_u = 0.0, overshoot_limit_v = 0.0, &
484             overshoot_limit_w = 0.0, particle_maximum_age = 9999999.9, &
485             phi = 55.0, prandtl_number = 1.0, &
486             precipitation_amount_interval = 9999999.9, prho_reference, &
487             pt_reference = 9999999.9, pt_slope_offset = 0.0, &
488             pt_surface = 300.0, pt_surface_initial_change = 0.0, &
489             q_surface = 0.0, q_surface_initial_change = 0.0, &
490             rayleigh_damping_factor = -1.0, rayleigh_damping_height = -1.0, &
491             recycling_width = 9999999.9, residual_limit = 1.0E-4, &
492             restart_time = 9999999.9, rho_reference, rho_surface, &
493             rif_max = 1.0, rif_min = -5.0, roughness_length = 0.1, &
494             sa_surface = 35.0, scalar_exchange_coefficient = 0.0, &
495             simulated_time = 0.0, simulated_time_at_begin, sin_alpha_surface, &
496             skip_time_data_output = 0.0, skip_time_data_output_av = 9999999.9,&
497             skip_time_dopr = 9999999.9, skip_time_dosp = 9999999.9, &
498             skip_time_do2d_xy = 9999999.9, skip_time_do2d_xz = 9999999.9, &
499             skip_time_do2d_yz = 9999999.9, skip_time_do3d = 9999999.9, &
500             surface_heatflux = 9999999.9, surface_pressure = 1013.25, &
501             surface_scalarflux = 0.0, surface_waterflux = 0.0, &
502             s_surface = 0.0, s_surface_initial_change = 0.0, &
503             termination_time_needed = -1.0, time_coupling = 0.0, &
504             time_disturb = 0.0, time_dopr = 0.0, time_dopr_av = 0.0, &
505             time_dopr_listing = 0.0, time_dopts = 0.0, time_dosp = 0.0, &
506             time_dosp_av = 0.0, time_dots = 0.0, time_do2d_xy = 0.0, &
507             time_do2d_xz = 0.0, time_do2d_yz = 0.0, time_do3d = 0.0, &
508             time_do_av = 0.0, time_do_sla = 0.0, time_dvrp = 0.0, &
509             time_prel = 0.0, time_restart = 9999999.9, time_run_control = 0.0,&
510             time_since_reference_point, top_heatflux = 9999999.9, &
511             top_momentumflux_u = 9999999.9, &
512             top_momentumflux_v = 9999999.9, top_salinityflux = 9999999.9, &
513             ug_surface = 0.0, u_bulk = 0.0, u_gtrans = 0.0, &
514             ups_limit_e = 0.0, ups_limit_pt = 0.0, ups_limit_u = 0.0, &
515             ups_limit_v = 0.0, ups_limit_w = 0.0, vg_surface = 0.0, &
516             v_bulk = 0.0, v_gtrans = 0.0, wall_adjustment_factor = 1.8, &
517             z_max_do1d = -1.0, z_max_do1d_normalized = -1.0, z_max_do2d = -1.0
518
519    REAL ::  do2d_xy_last_time(0:1) = -1.0, do2d_xz_last_time(0:1) = -1.0, &
520             do2d_yz_last_time(0:1) = -1.0, dpdxy(1:2) = 0.0, &
521             dt_domask(max_masks) = 9999999.9, lad_vertical_gradient(10) = 0.0,&
522             lad_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9, &
523             mask_scale(3), &
524             pt_vertical_gradient(10) = 0.0, &
525             pt_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9, &
526             q_vertical_gradient(10) = 0.0, &
527             q_vertical_gradient_level(10) = -1.0, &
528             s_vertical_gradient(10) = 0.0, &
529             s_vertical_gradient_level(10) = -1.0, &
530             sa_vertical_gradient(10) = 0.0, &
531             sa_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9, &
532             skip_time_domask(max_masks) = 9999999.9, threshold(20) = 0.0, &
533             time_domask(max_masks) = 0.0, &
534             tsc(10) = (/ 0.0, 1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0 /), &
535             ug_vertical_gradient(10) = 0.0, &
536             ug_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9, &
537             vg_vertical_gradient(10) = 0.0, &
538             vg_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9, &
539             volume_flow(1:2) = 0.0, volume_flow_area(1:2) = 0.0, &
540             volume_flow_initial(1:2) = 0.0, wall_heatflux(0:4) = 0.0, &
541             wall_humidityflux(0:4) = 0.0, wall_qflux(0:4) = 0.0, &
542             wall_salinityflux(0:4) = 0.0, wall_scalarflux(0:4) = 0.0, &
543             ws_vertical_gradient(10) = 0.0, &
544             ws_vertical_gradient_level(10) = -9999999.9
545
546    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  dp_smooth_factor
547
548    REAL, DIMENSION(max_masks,mask_xyz_dimension) ::       &
549        mask_x = -1.0, mask_y = -1.0, mask_z = -1.0
550    REAL, DIMENSION(max_masks,3) ::                        &
551        mask_x_loop = (/ -1.0, -1.0, -1.0, -1.0, -1.0,     & 
552                         -1.0, -1.0, -1.0, -1.0, -1.0,     &
553                         -1.0, -1.0, -1.0, -1.0, -1.0,     &
554                         -1.0, -1.0, -1.0, -1.0, -1.0,     &
555                         -1.0, -1.0, -1.0, -1.0, -1.0,     &
556                         -1.0, -1.0, -1.0, -1.0, -1.0,     &
557                         -1.0, -1.0, -1.0, -1.0, -1.0,     &
558                         -1.0, -1.0, -1.0, -1.0, -1.0,     &
559                          0.0,  0.0,  0.0,  0.0,  0.0,     &
560                          0.0,  0.0,  0.0,  0.0,  0.0,     &
561                          0.0,  0.0,  0.0,  0.0,  0.0,     &
562                          0.0,  0.0,  0.0,  0.0,  0.0  /), &
563       
564        mask_y_loop = (/ -1.0, -1.0, -1.0, -1.0, -1.0,     & 
565                         -1.0, -1.0, -1.0, -1.0, -1.0,     &
566                         -1.0, -1.0, -1.0, -1.0, -1.0,     &
567                         -1.0, -1.0, -1.0, -1.0, -1.0,     &
568                         -1.0, -1.0, -1.0, -1.0, -1.0,     &
569                         -1.0, -1.0, -1.0, -1.0, -1.0,     &
570                         -1.0, -1.0, -1.0, -1.0, -1.0,     &
571                         -1.0, -1.0, -1.0, -1.0, -1.0,     &
572                          0.0,  0.0,  0.0,  0.0,  0.0,     &
573                          0.0,  0.0,  0.0,  0.0,  0.0,     &
574                          0.0,  0.0,  0.0,  0.0,  0.0,     &
575                          0.0,  0.0,  0.0,  0.0,  0.0  /), &
576                           
577        mask_z_loop = (/ -1.0, -1.0, -1.0, -1.0, -1.0,     & 
578                         -1.0, -1.0, -1.0, -1.0, -1.0,     &
579                         -1.0, -1.0, -1.0, -1.0, -1.0,     &
580                         -1.0, -1.0, -1.0, -1.0, -1.0,     &
581                         -1.0, -1.0, -1.0, -1.0, -1.0,     &
582                         -1.0, -1.0, -1.0, -1.0, -1.0,     &
583                         -1.0, -1.0, -1.0, -1.0, -1.0,     &
584                         -1.0, -1.0, -1.0, -1.0, -1.0,     &
585                          0.0,  0.0,  0.0,  0.0,  0.0,     &
586                          0.0,  0.0,  0.0,  0.0,  0.0,     &
587                          0.0,  0.0,  0.0,  0.0,  0.0,     &
588                          0.0,  0.0,  0.0,  0.0,  0.0  /) 
589   
590!
591!--    internal mask arrays ("mask,dimension,selection")
592       REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  mask, mask_loop
593
594    SAVE
595
596 END MODULE control_parameters
597
598
599
600
601 MODULE cpulog
602
603!------------------------------------------------------------------------------!
604! Description:
605! ------------
606! Definition of variables for cpu-time measurements
607!------------------------------------------------------------------------------!
608
609    REAL ::  initial_wallclock_time
610
611    TYPE logpoint
612       REAL               ::  isum, ivect, mean, mtime, mtimevec, sum, vector
613       INTEGER            ::  counts
614       CHARACTER (LEN=20) ::  place
615    END TYPE logpoint
616
617    TYPE(logpoint), DIMENSION(100) ::  log_point = logpoint( 0.0, 0.0, 0.0,   &
618                                       0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0, ' ' ),          &
619                                       log_point_s = logpoint( 0.0, 0.0, 0.0, &
620                                       0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0, ' ' )
621
622    SAVE
623
624 END MODULE cpulog
625
626
627
628
629 MODULE dvrp_variables
630
631!------------------------------------------------------------------------------!
632! Description:
633! ------------
634! Definition of variables used with dvrp-software
635!------------------------------------------------------------------------------!
636
637    CHARACTER (LEN=10) ::  dvrp_output = 'rtsp', particle_color = 'none', &
638                           particle_dvrpsize = 'none'
639
640    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(10) ::  mode_dvrp = &
641                                     (/ ( '                    ', i9 = 1,10 ) /)
642
643    CHARACTER (LEN=80) ::  dvrp_directory = 'default',                    &
644                           dvrp_file      = 'default',                    &
645                           dvrp_host      = 'origin.rvs.uni-hannover.de', &
646                           dvrp_password  = '********',                   &
647                           dvrp_username  = ' '
648
649    INTEGER ::  cluster_size = 1, dvrp_colortable_entries = 4,                 &
650                dvrp_colortable_entries_prt = 22, islice_dvrp,                 &
651                nx_dvrp, nxl_dvrp, nxr_dvrp, ny_dvrp, nyn_dvrp, nys_dvrp,      &
652                nz_dvrp, pathlines_fadeintime = 5, pathlines_fadeouttime = 5,  &
653                pathlines_linecount = 1000, pathlines_maxhistory = 40,         &
654                pathlines_wavecount = 10, pathlines_wavetime = 50,             &
655                vc_gradient_normals = 0, vc_mode = 0, vc_size_x = 2,           &
656                vc_size_y = 2, vc_size_z = 2
657
658    INTEGER, DIMENSION(10) ::  slicer_position_dvrp
659
660    LOGICAL ::  cyclic_dvrp = .FALSE., dvrp_overlap, dvrp_total_overlap, &
661                local_dvrserver_running, lock_steering_update = .FALSE., &
662                use_seperate_pe_for_dvrp_output = .FALSE.
663
664    REAL    ::  clip_dvrp_l = 9999999.9, clip_dvrp_n = 9999999.9, &
665                clip_dvrp_r = 9999999.9, clip_dvrp_s = 9999999.9, &
666                superelevation = 1.0, superelevation_x = 1.0,     &
667                superelevation_y = 1.0, vc_alpha = 38.0
668
669    REAL, DIMENSION(2) ::  color_interval = (/ 0.0, 1.0 /), &
670                           dvrpsize_interval = (/ 0.0, 1.0 /)
671
672    REAL, DIMENSION(3) ::  groundplate_color = (/ 0.0, 0.6, 0.0 /), &
673                           topography_color = (/ 0.8, 0.7, 0.6 /)
674
675#if defined( __decalpha )
676    REAL, DIMENSION(2,10)  ::  slicer_range_limits_dvrp = RESHAPE( (/       &
677                                -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, &
678                                -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, &
679                                -1.0, 1.0, -1.0, 1.0 /), (/ 2, 10 /) )
680
681    REAL, DIMENSION(3,10)  ::  isosurface_color = RESHAPE( (/                  &
682                                0.9, 0.9, 0.9,  0.8, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.8, &
683                                0.1, 0.8, 0.1,  0.6, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.6, &
684                                0.1, 0.6, 0.1,  0.4, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.4, &
685                                0.1, 0.4, 0.1 /), (/ 3, 10 /) )
686
687    REAL(4), DIMENSION(2,100) ::  interval_values_dvrp, interval_h_dvrp =      &
688                                  RESHAPE( (/ 270.0, 225.0, 225.0, 180.0,      &
689                                               70.0,  25.0,  25.0, -25.0,      &
690                                              ( 0.0, i9 = 1, 192 ) /),         &
691                                           (/ 2, 100 /) ),                     &
692                                  interval_l_dvrp = 0.5, interval_s_dvrp = 1.0,&
693                                  interval_a_dvrp = 0.0,                       &
694                                  interval_values_dvrp_prt,                    &
695                                  interval_h_dvrp_prt = RESHAPE(               &
696                                  (/ 270.0, 225.0, 225.0, 180.0, 70.0, 25.0,   &
697                                     25.0, -25.0, ( 0.0, i9 = 1, 192 ) /),     &
698                                                  (/ 2, 100 /) ),              &
699                                  interval_l_dvrp_prt = 0.5,                   &
700                                  interval_s_dvrp_prt = 1.0,                   &
701                                  interval_a_dvrp_prt = 0.0
702#else
703    REAL, DIMENSION(2,10)     ::  slicer_range_limits_dvrp
704
705    REAL, DIMENSION(3,10)     ::  isosurface_color
706
707    REAL(4), DIMENSION(2,100) ::  interval_values_dvrp,                       &
708                                  interval_values_dvrp_prt, interval_h_dvrp,  &
709                                  interval_h_dvrp_prt, interval_l_dvrp = 0.5, &
710                                  interval_l_dvrp_prt = 0.5, interval_s_dvrp = 1.0, &
711                                  interval_s_dvrp_prt = 1.0, interval_a_dvrp = 0.0, &
712                                  interval_a_dvrp_prt = 0.0
713
714    DATA  slicer_range_limits_dvrp / -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, &
715                                     -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, &
716                                     -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, &
717                                     -1.0, 1.0 /
718
719    DATA  isosurface_color / 0.9, 0.9, 0.9,  0.8, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.8, &
720                             0.1, 0.8, 0.1,  0.6, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.6, &
721                             0.1, 0.6, 0.1,  0.4, 0.1, 0.1,  0.1, 0.1, 0.4, &
722                             0.1, 0.4, 0.1 /
723
724    DATA  interval_h_dvrp / 270.0, 225.0, 225.0, 180.0, 70.0, 25.0, &
725                            25.0, -25.0, 192 * 0.0 /
726
727    DATA  interval_h_dvrp_prt / 270.0, 225.0, 225.0, 180.0, 70.0, 25.0, &
728                                25.0, -25.0, 192 * 0.0 /
729#endif
730
731    REAL(4), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  xcoor_dvrp, ycoor_dvrp, zcoor_dvrp
732
733    TYPE steering
734       CHARACTER (LEN=20) ::  name
735       REAL(4)            ::  min, max
736       INTEGER            ::  imin, imax
737    END TYPE steering
738
739    TYPE(steering), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  steering_dvrp
740
741    SAVE
742
743 END MODULE dvrp_variables
744
745
746
747
748 MODULE grid_variables
749
750!------------------------------------------------------------------------------!
751! Description:
752! ------------
753! Definition of grid spacings
754!------------------------------------------------------------------------------!
755
756    REAL ::  ddx, ddx2, dx = 1.0, dx2, ddy, ddy2, dy = 1.0, dy2
757
758    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  ddx2_mg, ddy2_mg
759
760    REAL, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  fwxm, fwxp, fwym, fwyp, fxm, fxp,   &
761                                          fym, fyp, wall_e_x, wall_e_y,       &
762                                          wall_u, wall_v, wall_w_x, wall_w_y, &
763                                          zu_s_inner, zw_w_inner
764
765    SAVE
766
767 END MODULE grid_variables
768
769
770
771
772 MODULE indices
773
774!------------------------------------------------------------------------------!
775! Description:
776! ------------
777! Definition of array bounds and number of gridpoints
778!------------------------------------------------------------------------------!
779
780    INTEGER ::  ngp_sums, nnx, nx = 0, nxa, nxl, nxlu, nxr, nxra, nx_on_file,  &
781                nny, ny = 0, nya, nyn, nyna, nys, nysv, ny_on_file, nnz,       &
782                nz = 0, nza, nzb, nzb_diff, nzt, nzta, nzt_diff
783
784    INTEGER( KIND = SELECTED_INT_KIND(18) ), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::      &
785                ngp_3d, ngp_3d_inner   ! need to have 64 bit for grids > 2E9
786
787    INTEGER, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::                                      &
788                ngp_2dh, nnx_pe, nny_pe, nxl_mg, nxr_mg, nyn_mg, nys_mg, nzt_mg
789
790    INTEGER, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::                                    &
791                ngp_2dh_outer, ngp_2dh_s_inner, mg_loc_ind, nzb_diff_s_inner,  &
792                nzb_diff_s_outer, nzb_diff_u, nzb_diff_v, nzb_inner, nzb_outer,&
793                nzb_s_inner, nzb_s_outer, nzb_u_inner, nzb_u_outer,            &
794                nzb_v_inner, nzb_v_outer, nzb_w_inner, nzb_w_outer, nzb_2d
795
796    INTEGER, DIMENSION(:,:,:), POINTER ::  flags
797
798    INTEGER, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE, TARGET ::  wall_flags_1,           &
799                wall_flags_2, wall_flags_3, wall_flags_4, wall_flags_5,        &
800                wall_flags_6, wall_flags_7, wall_flags_8, wall_flags_9,        &
801                wall_flags_10
802
803    SAVE
804
805 END MODULE indices
806
807
808
809
810 MODULE interfaces
811
812!------------------------------------------------------------------------------!
813! Description:
814! ------------
815! Interfaces for special subroutines which use optional parameters
816!------------------------------------------------------------------------------!
817
818    INTERFACE
819
820       SUBROUTINE cpu_log( log_event, place, modus, barrierwait )
821
822          USE cpulog
823
824          CHARACTER (LEN=*)           ::  modus, place
825          CHARACTER (LEN=*), OPTIONAL ::  barrierwait
826          TYPE(logpoint)              ::  log_event
827
828       END SUBROUTINE cpu_log
829
830    END INTERFACE
831
832
833
834    INTERFACE
835
836       SUBROUTINE global_min_max ( i1, i2, j1, j2, k1, k2, feld, mode, wert, &
837                                   wert_ijk, wert1, wert1_ijk )
838          CHARACTER (LEN=*), INTENT(IN) ::  mode
839          INTEGER, INTENT(IN)           ::  i1, i2, j1, j2, k1, k2
840          INTEGER                       ::  wert_ijk(3)
841          INTEGER, OPTIONAL             ::  wert1_ijk(3)
842          REAL                          ::  wert
843          REAL, OPTIONAL                ::  wert1
844          REAL, INTENT(IN)              ::  feld(i1:i2,j1:j2,k1:k2)
845
846       END SUBROUTINE global_min_max
847
848    END INTERFACE
849
850    SAVE
851
852 END MODULE interfaces
853
854
855
856 MODULE pointer_interfaces
857
858!------------------------------------------------------------------------------!
859! Description:
860! ------------
861! Interfaces for subroutines with pointer arguments called in
862! prognostic_equations
863!------------------------------------------------------------------------------!
864
865    INTERFACE
866
867       SUBROUTINE advec_s_bc( sk, sk_char )
868
869          CHARACTER (LEN=*), INTENT(IN)   ::  sk_char
870          REAL, DIMENSION(:,:,:), POINTER ::  sk
871
872       END SUBROUTINE advec_s_bc
873
874    END INTERFACE
875
876
877    SAVE
878
879 END MODULE pointer_interfaces
880
881
882
883
884 MODULE model_1d
885
886!------------------------------------------------------------------------------!
887! Description:
888! ------------
889! Definition of variables for the 1D-model
890!------------------------------------------------------------------------------!
891
892    INTEGER ::  current_timestep_number_1d = 0, damp_level_ind_1d, &
893                last_dt_change_1d = 0 
894
895    LOGICAL ::  run_control_header_1d = .FALSE., stop_dt_1d = .FALSE. 
896
897    REAL ::     damp_level_1d = -1.0, dt_1d = 60.0, dt_max_1d = 300.0, &
898                dt_pr_1d = 9999999.9, dt_run_control_1d = 60.0, &
899                end_time_1d = 864000.0, old_dt_1d = 1.0E-10, &
900                qs1d, simulated_time_1d = 0.0, time_pr_1d = 0.0, &
901                time_run_control_1d = 0.0, ts1d, us1d, usws1d, usws1d_m, &
902                vsws1d, vsws1d_m, z01d
903
904
905    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  e1d, e1d_m, e1d_p, kh1d, kh1d_m, km1d, &
906                                        km1d_m, l_black, l1d, l1d_m, rif1d,    &
907                                        te_e, te_em, te_u, te_um, te_v, te_vm, &
908                                        u1d, u1d_m, u1d_p, v1d, v1d_m, v1d_p
909
910    SAVE
911
912 END MODULE model_1d
913
914
915
916
917 MODULE netcdf_control
918
919!------------------------------------------------------------------------------!
920! Description:
921! ------------
922! Definition of parameters and variables for netcdf control.
923!------------------------------------------------------------------------------!
924
925    USE control_parameters
926#if defined( __netcdf )
927    USE netcdf
928#endif
929
930    INTEGER, PARAMETER ::  dopr_norm_num = 7, dopts_num = 26, dots_max = 100
931
932    INTEGER ::  dots_num = 23
933
934    CHARACTER (LEN=6), DIMENSION(dopr_norm_num) ::  dopr_norm_names =   &
935         (/ 'wpt0  ', 'ws2   ', 'tsw2  ', 'ws3   ', 'ws2tsw', 'wstsw2', &
936            'z_i   ' /)
937
938    CHARACTER (LEN=6), DIMENSION(dopr_norm_num) ::  dopr_norm_longnames = &
939         (/ 'wpt0  ', 'w*2   ', 't*w2  ', 'w*3   ', 'w*2t*w', 'w*t*w2',   &
940            'z_i   ' /)
941
942    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(dopts_num) :: dopts_label = &
943          (/ 'tnpt   ', 'x_     ', 'y_     ', 'z_     ', 'z_abs  ', 'u      ', &
944             'v      ', 'w      ', 'u"     ', 'v"     ', 'w"     ', 'npt_up ', &
945             'w_up   ', 'w_down ', 'npt_max', 'npt_min', 'x*2    ', 'y*2    ', &
946             'z*2    ', 'u*2    ', 'v*2    ', 'w*2    ', 'u"2    ', 'v"2    ', &
947             'w"2    ', 'npt*2  ' /)
948
949    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(dopts_num) :: dopts_unit = &
950          (/ 'number ', 'm      ', 'm      ', 'm      ', 'm      ', 'm/s    ', &
951             'm/s    ', 'm/s    ', 'm/s    ', 'm/s    ', 'm/s    ', 'number ', &
952             'm/s    ', 'm/s    ', 'number ', 'number ', 'm2     ', 'm2     ', &
953             'm2     ', 'm2/s2  ', 'm2/s2  ', 'm2/s2  ', 'm2/s2  ', 'm2/s2  ', &
954             'm2/s2  ', 'number2' /)
955
956    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(dots_max) :: dots_label = &
957          (/ 'E      ', 'E*     ', 'dt     ', 'u*     ', 'th*    ', 'umax   ', &
958             'vmax   ', 'wmax   ', 'div_new', 'div_old', 'z_i_wpt', 'z_i_pt ', &
959             'w*     ', 'w"pt"0 ', 'w"pt"  ', 'wpt    ', 'pt(0)  ', 'pt(zp) ', &
960             'w"u"0  ', 'w"v"0  ', 'w"q"0  ', 'mo_L   ', 'q*     ',            &
961             ( 'unknown', i9 = 1, dots_max-23 ) /)
962
963    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(dots_max) :: dots_unit = &
964          (/ 'm2/s2  ', 'm2/s2  ', 's      ', 'm/s    ', 'K      ', 'm/s    ', &
965             'm/s    ', 'm/s    ', 's-1    ', 's-1    ', 'm      ', 'm      ', &
966             'm/s    ', 'K m/s  ', 'K m/s  ', 'K m/s  ', 'K      ', 'K      ', &
967             'm2/s2  ', 'm2/s2  ', 'kg m/s ', 'm      ', 'kg/kg  ',            &
968             ( 'unknown', i9 = 1, dots_max-23 ) /)
969
970    CHARACTER (LEN=9), DIMENSION(300) ::  dopr_unit = 'unknown'
971
972    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(0:1,100) ::  do2d_unit, do3d_unit
973
974    CHARACTER (LEN=16), DIMENSION(25) ::  prt_var_names = &
975          (/ 'pt_age          ', 'pt_dvrp_size    ', 'pt_origin_x     ', &
976             'pt_origin_y     ', 'pt_origin_z     ', 'pt_radius       ', &
977             'pt_speed_x      ', 'pt_speed_y      ', 'pt_speed_z      ', &
978             'pt_weight_factor', 'pt_x            ', 'pt_y            ', &
979             'pt_z            ', 'pt_color        ', 'pt_group        ', &
980             'pt_tailpoints   ', 'pt_tail_id      ', 'pt_density_ratio', &
981             'pt_exp_arg      ', 'pt_exp_term     ', 'not_used        ', &
982             'not_used        ', 'not_used        ', 'not_used        ', &
983             'not_used        ' /)
984
985    CHARACTER (LEN=16), DIMENSION(25) ::  prt_var_units = &
986          (/ 'seconds         ', 'meters          ', 'meters          ', &
987             'meters          ', 'meters          ', 'meters          ', &
988             'm/s             ', 'm/s             ', 'm/s             ', &
989             'factor          ', 'meters          ', 'meters          ', &
990             'meters          ', 'none            ', 'none            ', &
991             'none            ', 'none            ', 'ratio           ', &
992             'none            ', 'none            ', 'not_used        ', &
993             'not_used        ', 'not_used        ', 'not_used        ', &
994             'not_used        ' /)
995
996    INTEGER ::  id_dim_prtnum, id_dim_time_pr, id_dim_time_prt, &
997                id_dim_time_pts, id_dim_time_sp, id_dim_time_ts, id_dim_x_sp, &
998                id_dim_y_sp, id_dim_zu_sp, id_dim_zw_sp, id_set_pr, &
999                id_set_prt, id_set_pts, id_set_sp, id_set_ts, id_var_prtnum, &
1000                id_var_rnop_prt, id_var_time_pr, id_var_time_prt, &
1001                id_var_time_pts, id_var_time_sp, id_var_time_ts, id_var_x_sp, &
1002                id_var_y_sp, id_var_zu_sp, id_var_zw_sp, nc_stat
1003
1004    INTEGER, DIMENSION(0:1) ::  id_dim_time_xy, id_dim_time_xz, &
1005                id_dim_time_yz, id_dim_time_3d, id_dim_x_xy, id_dim_xu_xy, &
1006                id_dim_x_xz, id_dim_xu_xz, id_dim_x_yz, id_dim_xu_yz, &
1007                id_dim_x_3d, id_dim_xu_3d, id_dim_y_xy, id_dim_yv_xy, &
1008                id_dim_y_xz, id_dim_yv_xz, id_dim_y_yz, id_dim_yv_yz, &
1009                id_dim_y_3d, id_dim_yv_3d, id_dim_zu_xy, id_dim_zu1_xy, &
1010                id_dim_zu_xz, id_dim_zu_yz, id_dim_zu_3d, id_dim_zw_xy, &
1011                id_dim_zw_xz, id_dim_zw_yz, id_dim_zw_3d, id_set_xy, &
1012                id_set_xz, id_set_yz, id_set_3d, id_var_ind_x_yz, &
1013                id_var_ind_y_xz, id_var_ind_z_xy, id_var_time_xy, &
1014                id_var_time_xz, id_var_time_yz, id_var_time_3d, id_var_x_xy, &
1015                id_var_xu_xy, id_var_x_xz, id_var_xu_xz, id_var_x_yz, &
1016                id_var_xu_yz, id_var_x_3d, id_var_xu_3d, id_var_y_xy, &
1017                id_var_yv_xy, id_var_y_xz, id_var_yv_xz, id_var_y_yz, &
1018                id_var_yv_yz, id_var_y_3d, id_var_yv_3d, id_var_zusi_xy, &
1019                id_var_zusi_3d, id_var_zu_xy, id_var_zu1_xy, id_var_zu_xz, &
1020                id_var_zu_yz, id_var_zu_3d, id_var_zwwi_xy, id_var_zwwi_3d, &
1021                id_var_zw_xy, id_var_zw_xz, id_var_zw_yz, id_var_zw_3d
1022
1023    INTEGER, DIMENSION(10)  ::  id_var_dospx, id_var_dospy
1024    INTEGER, DIMENSION(20)  ::  id_var_prt
1025    INTEGER, DIMENSION(50)  ::  nc_precision
1026    INTEGER, DIMENSION(dopr_norm_num) ::  id_var_norm_dopr
1027
1028    INTEGER, DIMENSION(dopts_num,0:10) ::  id_var_dopts
1029    INTEGER, DIMENSION(0:1,100)        ::  id_var_do2d, id_var_do3d
1030    INTEGER, DIMENSION(100,0:9)        ::  id_dim_z_pr, id_var_dopr, &
1031                                           id_var_z_pr
1032    INTEGER, DIMENSION(dots_max,0:9)   ::  id_var_dots
1033
1034!
1035!-- masked output
1036    CHARACTER (LEN=7), DIMENSION(max_masks,0:1,100) ::  domask_unit
1037
1038    LOGICAL ::  output_for_t0 = .FALSE.
1039
1040    INTEGER, DIMENSION(1:max_masks,0:1) ::  id_dim_time_mask, id_dim_x_mask, &
1041                id_dim_xu_mask, id_dim_y_mask, id_dim_yv_mask, id_dim_zu_mask, &
1042                id_dim_zw_mask, &
1043                id_set_mask, &
1044                id_var_time_mask, id_var_x_mask, id_var_xu_mask, &
1045                id_var_y_mask, id_var_yv_mask, id_var_zu_mask, id_var_zw_mask, &
1046                id_var_zusi_mask, id_var_zwwi_mask
1047
1048    INTEGER, DIMENSION(1:max_masks,0:1,100)         ::  id_var_domask
1049
1050    SAVE
1051
1052 END MODULE netcdf_control
1053
1054
1055
1056 MODULE particle_attributes
1057
1058!------------------------------------------------------------------------------!
1059! Description:
1060! ------------
1061! Definition of variables used to compute particle transport
1062!------------------------------------------------------------------------------!
1063
1064    USE array_kind
1065
1066    CHARACTER (LEN=15)  ::  bc_par_lr = 'cyclic',  bc_par_ns = 'cyclic', &
1067                            bc_par_b  = 'reflect', bc_par_t  = 'absorb'
1068
1069#if defined( __parallel )
1070    INTEGER ::  mpi_particle_type
1071#endif
1072    INTEGER ::  ibc_par_lr, ibc_par_ns, ibc_par_b, ibc_par_t,                  &
1073                iran_part = -1234567, maximum_number_of_particles = 1000,      &
1074                maximum_number_of_tailpoints = 100,                            &
1075                maximum_number_of_tails = 0,                                   &
1076                number_of_initial_particles = 0, number_of_particles = 0,      &
1077                number_of_particle_groups = 1, number_of_tails = 0,            &
1078                number_of_initial_tails = 0, offset_ocean_nzt = 0,             &
1079                offset_ocean_nzt_m1 = 0, particles_per_point = 1,              &
1080                particle_file_count = 0, skip_particles_for_tail = 100,        &
1081                total_number_of_particles, total_number_of_tails = 0
1082
1083    INTEGER, PARAMETER ::  max_number_of_particle_groups = 10
1084
1085    INTEGER, DIMENSION(:), ALLOCATABLE     ::  new_tail_id
1086    INTEGER, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  prt_count, prt_start_index
1087
1088    LOGICAL ::  particle_advection = .FALSE., random_start_position = .FALSE., &
1089                read_particles_from_restartfile = .TRUE.,                      &
1090                uniform_particles = .TRUE., use_particle_tails = .FALSE.,      &
1091                use_sgs_for_particles = .FALSE.,                               &
1092                write_particle_statistics = .FALSE.
1093
1094    LOGICAL, DIMENSION(max_number_of_particle_groups) ::                       &
1095                vertical_particle_advection = .TRUE.
1096
1097    LOGICAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  particle_mask, tail_mask
1098
1099    REAL    ::  c_0 = 3.0, dt_min_part = 0.0002, dt_sort_particles = 0.0,      &
1100                dt_write_particle_data = 9999999.9, dvrp_psize = 9999999.9,    &
1101                end_time_prel = 9999999.9, initial_weighting_factor = 1.0,     &
1102                maximum_tailpoint_age = 100000.0,                              &
1103                minimum_tailpoint_distance = 0.0,                              &
1104                particle_advection_start = 0.0, sgs_wfu_part = 0.3333333,      &
1105                sgs_wfv_part = 0.3333333, sgs_wfw_part = 0.3333333,            &
1106                time_sort_particles = 0.0, time_write_particle_data = 0.0
1107
1108    REAL, DIMENSION(max_number_of_particle_groups) ::  &
1109                density_ratio = 9999999.9, pdx = 9999999.9, pdy = 9999999.9, &
1110                pdz = 9999999.9, psb = 9999999.9, psl = 9999999.9,           &
1111                psn = 9999999.9, psr = 9999999.9, pss = 9999999.9,           &
1112                pst = 9999999.9, radius = 9999999.9
1113
1114    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  particle_tail_coordinates
1115
1116
1117    TYPE particle_type
1118       SEQUENCE
1119       REAL    ::  age, age_m, dt_sum, dvrp_psize, e_m, origin_x, origin_y, &
1120                   origin_z, radius, speed_x, speed_x_sgs, speed_y,         &
1121                   speed_y_sgs, speed_z, speed_z_sgs, weight_factor, x, y, z
1122       INTEGER ::  color, group, tailpoints, tail_id
1123    END TYPE particle_type
1124
1125    TYPE(particle_type), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  initial_particles, &
1126                                                       particles
1127
1128    TYPE particle_groups_type
1129       SEQUENCE
1130       REAL    ::  density_ratio, radius, exp_arg, exp_term
1131    END TYPE particle_groups_type
1132
1133    TYPE(particle_groups_type), DIMENSION(max_number_of_particle_groups) ::&
1134                   particle_groups
1135
1136    SAVE
1137
1138 END MODULE particle_attributes
1139
1140
1141
1142
1143
1144 MODULE pegrid
1145
1146!------------------------------------------------------------------------------!
1147! Description:
1148! ------------
1149! Definition of variables which define processor topology and the exchange of
1150! ghost point layers. This modules must be placed in all routines which contain
1151! MPI-calls.
1152!------------------------------------------------------------------------------!
1153
1154#if defined( __parallel )
1155#if defined( __lc )
1156    USE MPI
1157#else
1158    INCLUDE "mpif.h"
1159#endif
1160#endif
1161    CHARACTER(LEN=5)       ::  myid_char = ''
1162    INTEGER                ::  id_inflow = 0, id_recycling = 0, myid = 0,      &
1163                               target_id, npex = -1, npey = -1, numprocs = 1,  &
1164                               numprocs_previous_run = -1,                     &
1165                               tasks_per_node = -9999, threads_per_task = 1
1166
1167    INTEGER, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  hor_index_bounds, &
1168                                             hor_index_bounds_previous_run
1169
1170#if defined( __parallel )
1171#if defined( __mpi2 )
1172    CHARACTER (LEN=MPI_MAX_PORT_NAME) ::  port_name
1173#endif
1174
1175    INTEGER ::  comm1dx, comm1dy, comm2d, comm_inter, comm_palm, ierr, myidx,  &
1176                myidy, ndim = 2, ngp_xy, ngp_y, pleft, pnorth, pright, psouth, &
1177                sendrecvcount_xy, sendrecvcount_yz, sendrecvcount_zx,          &
1178                sendrecvcount_zyd, sendrecvcount_yxd,                          &
1179                type_x, type_x_int, type_xy
1180
1181    INTEGER ::  ibuf(12), pcoord(2), pdims(2), status(MPI_STATUS_SIZE)
1182
1183    INTEGER, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  ngp_yz, type_xz
1184
1185    LOGICAL ::  reorder = .TRUE.
1186    LOGICAL, DIMENSION(2) ::  cyclic = (/ .TRUE. , .TRUE. /), &
1187                              remain_dims
1188#endif
1189
1190    SAVE
1191
1192 END MODULE pegrid
1193
1194
1195
1196
1197 MODULE profil_parameter
1198
1199!------------------------------------------------------------------------------!
1200! Description:
1201! ------------
1202! Definition of variables which control PROFIL-output
1203!------------------------------------------------------------------------------!
1204
1205    INTEGER, PARAMETER ::  crmax = 100
1206
1207    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(100) ::  dopr_label = ' '
1208
1209    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(crmax) ::  cross_normalized_x = ' ', &
1210                                             cross_normalized_y = ' '
1211
1212    CHARACTER (LEN=20), DIMENSION(20) ::  cross_ts_profiles = &
1213                           (/ ' E E*               ', ' dt                 ', &
1214                              ' u* w*              ', ' th*                ', &
1215                              ' umax vmax wmax     ', ' div_old div_new    ', &
1216                              ' z_i_wpt z_i_pt     ', ' w"pt"0 w"pt" wpt   ', &
1217                              ' pt(0) pt(zp)       ', ' splux spluy spluz  ', &
1218                              ' L                  ',                         &
1219                            ( '                    ', i9 = 1, 9 ) /)
1220
1221    CHARACTER (LEN=40), DIMENSION(crmax) ::  cross_xtext = &
1222                           (/ 'windspeed in ms>->1         ', &
1223                              'pot. temperature in K       ', &
1224                              'heat flux in K ms>->1       ', &
1225                              'momentum flux in m>2s>2     ', &
1226                              'eddy diffusivity in m>2s>->1', &
1227                              'mixing length in m          ', &
1228                            ( '                            ', i9 = 1, 94 ) /)
1229
1230    CHARACTER (LEN=100), DIMENSION(crmax) ::  cross_profiles = &
1231                           (/ ' u v                           ', &
1232                              ' pt                            ', &
1233                              ' w"pt" w*pt* w*pt*BC wpt wptBC ', &
1234                              ' w"u" w*u* wu w"v" w*v* wv     ', &
1235                              ' km kh                         ', &
1236                              ' l                             ', &
1237                         ( '                               ', i9 = 1, 94 ) /)
1238
1239    INTEGER ::  profile_columns = 3, profile_rows = 2, profile_number = 0
1240
1241    INTEGER ::  cross_linecolors(100,crmax) = 1, &
1242                cross_linestyles(100,crmax) = 0, &
1243                cross_profile_numbers(100,crmax) = 0, &
1244                cross_pnc_local(crmax), cross_profile_number_count(crmax) = 0, &
1245                cross_ts_numbers(crmax,crmax) = 0, &
1246                cross_ts_number_count(crmax) = 0, dopr_crossindex(100) = 0, &
1247                dopr_index(300) = 0, dopr_initial_index(300) = 0, &
1248                dots_crossindex(100) = 0, dots_index(100) = 0, &
1249                linecolors(10) = (/ 2, 3, 4,  5, 7, 8, 12, 15, 16, 23 /), &
1250                linestyles(11) = (/ 0, 7, 3, 10, 4, 1,  9,  2,  5,  8, 6 /)
1251               
1252
1253    REAL ::  cross_normx_factor(100,crmax) = 1.0, &
1254             cross_normy_factor(100,crmax) = 1.0, &
1255             cross_ts_uymax(20) = &
1256                             (/ 999.999, 999.999, 999.999, 999.999, 999.999,   &
1257                                999.999, 999.999, 999.999, 999.999, 999.999,   &
1258                                999.999, 999.999, 999.999, 999.999, 999.999,   &
1259                                999.999, 999.999, 999.999, 999.999, 999.999 /),&
1260             cross_ts_uymax_computed(20) = 999.999, &
1261             cross_ts_uymin(20) = &
1262                             (/ 999.999, 999.999, 999.999,  -5.000, 999.999,   &
1263                                999.999,   0.000, 999.999, 999.999, 999.999,   &
1264                                999.999, 999.999, 999.999, 999.999, 999.999,   &
1265                                999.999, 999.999, 999.999, 999.999, 999.999 /),&
1266             cross_ts_uymin_computed(20) = 999.999, &
1267             cross_uxmax(crmax) = 0.0, cross_uxmax_computed(crmax) = -1.0, &
1268             cross_uxmax_normalized(crmax) = 0.0, &
1269             cross_uxmax_normalized_computed(crmax) = -1.0, &
1270             cross_uxmin(crmax) = 0.0, cross_uxmin_computed(crmax) =  1.0, &
1271             cross_uxmin_normalized(crmax) = 0.0, &
1272             cross_uxmin_normalized_computed(crmax) = 1.0, &
1273             cross_uymax(crmax), cross_uymin(crmax)
1274
1275    SAVE
1276
1277 END MODULE profil_parameter
1278
1279
1280
1281
1282 MODULE spectrum
1283
1284!------------------------------------------------------------------------------!
1285! Description:
1286! ------------
1287! Definition of quantities used for computing spectra
1288!------------------------------------------------------------------------------!
1289
1290    CHARACTER (LEN=6),  DIMENSION(1:5) ::  header_char = (/ 'PS(u) ', 'PS(v) ',&
1291                                           'PS(w) ', 'PS(pt)', 'PS(q) ' /)
1292    CHARACTER (LEN=2),  DIMENSION(10)  ::  spectra_direction = 'x'
1293    CHARACTER (LEN=10), DIMENSION(10)  ::  data_output_sp  = ' '
1294    CHARACTER (LEN=25), DIMENSION(1:5) ::  utext_char =                    &
1295                                           (/ '-power spectrum of u     ', &
1296                                              '-power spectrum of v     ', &
1297                                              '-power spectrum of w     ', &
1298                                              '-power spectrum of ^1185 ', &
1299                                              '-power spectrum of q     ' /)
1300    CHARACTER (LEN=39), DIMENSION(1:5) ::  ytext_char =                        &
1301                                 (/ 'k ^2236 ^2566^2569<u(k) in m>2s>->2    ', &
1302                                    'k ^2236 ^2566^2569<v(k) in m>2s>->2    ', &
1303                                    'k ^2236 ^2566^2569<w(k) in m>2s>->2    ', &
1304                                    'k ^2236 ^2566^2569<^1185(k) in m>2s>->2', &
1305                                    'k ^2236 ^2566^2569<q(k) in m>2s>->2    ' /)
1306
1307    INTEGER ::  klist_x = 0, klist_y = 0, n_sp_x = 0, n_sp_y = 0
1308
1309    INTEGER ::  comp_spectra_level(100) = 999999,                   &
1310                lstyles(100) = (/ 0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1311                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1312                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1313                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1314                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1315                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1316                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1317                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1318                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8,    &
1319                                  0, 7, 3, 10, 1, 4, 9, 2, 6, 8 /), &
1320                plot_spectra_level(100) = 999999
1321
1322    REAL    ::  time_to_start_sp = 0.0
1323
1324    SAVE
1325
1326 END MODULE spectrum
1327
1328
1329
1330
1331 MODULE statistics
1332
1333!------------------------------------------------------------------------------!
1334! Description:
1335! ------------
1336! Definition of statistical quantities, e.g. global sums
1337!------------------------------------------------------------------------------!
1338
1339    CHARACTER (LEN=40) ::  region(0:9)
1340    INTEGER ::  pr_palm = 80, statistic_regions = 0
1341    INTEGER ::  u_max_ijk(3), v_max_ijk(3), w_max_ijk(3)
1342    LOGICAL ::  flow_statistics_called = .FALSE.
1343    REAL ::     u_max, v_max, w_max
1344    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE       ::  sums_divnew_l, sums_divold_l
1345    REAL, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE     ::  sums, sums_wsts_bc_l, ts_value
1346    REAL, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE   ::  hom_sum, rmask, spectrum_x, &
1347                                              spectrum_y, sums_l, sums_l_l, &
1348                                              sums_up_fraction_l
1349    REAL, DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  hom
1350
1351    SAVE
1352
1353 END MODULE statistics
1354
1355
1356
1357
1358 MODULE transpose_indices
1359
1360!------------------------------------------------------------------------------!
1361! Description:
1362! ------------
1363! Definition of indices for transposed arrays
1364!------------------------------------------------------------------------------!
1365
1366    INTEGER ::  nxl_y, nxl_yd, nxl_z, nxr_y, nxr_ya, nxr_yd, nxr_yda, nxr_z, &
1367                nxr_za, nyn_x, nyn_xa, nyn_z, nyn_za, nys_x, nys_z, nzb_x,   &
1368                nzb_y, nzb_yd, nzt_x, nzt_xa, nzt_y, nzt_ya, nzt_yd, nzt_yda
1369               
1370
1371    SAVE
1372
1373 END MODULE transpose_indices
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.