source: palm/trunk/SOURCE/netcdf_data_input_mod.f90 @ 2955

Last change on this file since 2955 was 2955, checked in by suehring, 3 years ago

Revise topography filter; extend checks for consistent setting of building ID and type; add cpu measures in netcdf-data input

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 205.9 KB
Line 
1!> @file netcdf_data_input_mod.f90
2!------------------------------------------------------------------------------!
3! This file is part of the PALM model system.
4!
5! PALM is free software: you can redistribute it and/or modify it under the
6! terms of the GNU General Public License as published by the Free Software
7! Foundation, either version 3 of the License, or (at your option) any later
8! version.
9!
10! PALM is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT ANY
11! WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR
12! A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License for more details.
13!
14! You should have received a copy of the GNU General Public License along with
15! PALM. If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
16!
17! Copyright 1997-2018 Leibniz Universitaet Hannover
18!------------------------------------------------------------------------------!
19!
20! Current revisions:
21! -----------------
22!
23!
24! Former revisions:
25! -----------------
26! $Id: netcdf_data_input_mod.f90 2955 2018-04-09 15:14:01Z suehring $
27! Extend checks for consistent setting of buildings, its ID and type.
28! Add log-points to measure CPU time of NetCDF data input.
29!
30! 2953 2018-04-09 11:26:02Z suehring
31! Bugfix in checks for initialization data
32!
33! 2947 2018-04-04 18:01:41Z suehring
34! Checks for dynamic input revised
35!
36! 2946 2018-04-04 17:01:23Z suehring
37! Bugfix for revision 2945, perform checks only if dynamic input file is
38! available.
39!
40! 2945 2018-04-04 16:27:14Z suehring
41! - Mimic for topography input slightly revised, in order to enable consistency
42!   checks
43! - Add checks for dimensions in dynamic input file and move already existing
44!   checks
45!
46! 2938 2018-03-27 15:52:42Z suehring
47! Initial read of geostrophic wind components from dynamic driver.
48!
49! 2773 2018-01-30 14:12:54Z suehring
50! Revise checks for surface_fraction.
51!
52! 2925 2018-03-23 14:54:11Z suehring
53! Check for further inconsistent settings of surface_fractions.
54! Some messages slightly rephrased and error numbers renamed.
55!
56! 2898 2018-03-15 13:03:01Z suehring
57! Check if each building has a type. Further, check if dimensions in static
58! input file match the model dimensions.
59!
60! 2897 2018-03-15 11:47:16Z suehring
61! Relax restrictions for topography input, terrain and building heights can be
62! input separately and are not mandatory any more.
63!
64! 2874 2018-03-13 10:55:42Z knoop
65! Bugfix: wrong placement of netcdf cpp-macros fixed
66!
67! 2794 2018-02-07 14:09:43Z knoop
68! Check if 3D building input is consistent to numeric grid.
69!
70! 2773 2018-01-30 14:12:54Z suehring
71! - Enable initialization with 3D topography.
72! - Move check for correct initialization in nesting mode to check_parameters.
73!
74! 2772 2018-01-29 13:10:35Z suehring
75! Initialization of simulation independent on land-surface model.
76!
77! 2746 2018-01-15 12:06:04Z suehring
78! Read plant-canopy variables independently on land-surface model usage
79!
80! 2718 2018-01-02 08:49:38Z maronga
81! Corrected "Former revisions" section
82!
83! 2711 2017-12-20 17:04:49Z suehring
84! Rename subroutine close_file to avoid double-naming. 
85!
86! 2700 2017-12-15 14:12:35Z suehring
87!
88! 2696 2017-12-14 17:12:51Z kanani
89! Initial revision (suehring)
90!
91!
92!
93!
94! Authors:
95! --------
96! @author Matthias Suehring
97!
98! Description:
99! ------------
100!> Modulue contains routines to input data according to Palm input data       
101!> standart using dynamic and static input files.
102!>
103!> @todo - Order input alphabetically
104!> @todo - Revise error messages and error numbers
105!> @todo - Input of missing quantities (chemical species, emission rates)
106!> @todo - Defninition and input of still missing variable attributes
107!> @todo - Input of initial geostrophic wind profiles with cyclic conditions.
108!------------------------------------------------------------------------------!
109 MODULE netcdf_data_input_mod
110 
111    USE control_parameters,                                                    &
112        ONLY:  coupling_char, io_blocks, io_group
113
114    USE cpulog,                                                                &
115        ONLY:  cpu_log, log_point_s
116
117    USE kinds
118
119#if defined ( __netcdf )
120    USE NETCDF
121#endif
122
123    USE pegrid
124!
125!-- Define type for dimensions.
126    TYPE dims_xy
127       INTEGER(iwp) :: nx                             !< dimension length in x
128       INTEGER(iwp) :: ny                             !< dimension length in y
129       INTEGER(iwp) :: nz                             !< dimension length in z
130       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: x       !< dimension array in x
131       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: y       !< dimension array in y
132       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: z       !< dimension array in z
133    END TYPE dims_xy
134!
135!-- Define data type for nesting in larger-scale models like COSMO.
136!-- Data type comprises u, v, w, pt, and q at lateral and top boundaries.
137    TYPE force_type
138
139       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names
140
141       INTEGER(iwp) ::  nt     !< number of time levels in dynamic input file
142       INTEGER(iwp) ::  nzu    !< number of vertical levels on scalar grid in dynamic input file
143       INTEGER(iwp) ::  nzw    !< number of vertical levels on w grid in dynamic input file
144       INTEGER(iwp) ::  tind   !< time index for reference time in large-scale forcing data
145       INTEGER(iwp) ::  tind_p !< time index for following time in large-scale forcing data
146
147       LOGICAL      ::  init         = .FALSE.
148       LOGICAL      ::  interpolated = .FALSE.
149       LOGICAL      ::  from_file    = .FALSE.
150
151       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  surface_pressure !< time dependent surface pressure
152       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  time             !< time levels in dynamic input file
153       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zu_atmos         !< vertical levels at scalar grid in dynamic input file
154       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zw_atmos         !< vertical levels at w grid in dynamic input file
155
156       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  ug         !< domain-averaged geostrophic component
157       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  vg         !< domain-averaged geostrophic component
158
159       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_left   !< u-component at left boundary
160       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_left   !< v-component at left boundary
161       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_left   !< w-component at left boundary
162       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_left   !< mixing ratio at left boundary
163       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_left  !< potentital temperautre at left boundary
164
165       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_north  !< u-component at north boundary
166       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_north  !< v-component at north boundary
167       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_north  !< w-component at north boundary
168       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_north  !< mixing ratio at north boundary
169       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_north !< potentital temperautre at north boundary
170
171       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_right  !< u-component at right boundary
172       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_right  !< v-component at right boundary
173       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_right  !< w-component at right boundary
174       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_right  !< mixing ratio at right boundary
175       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_right !< potentital temperautre at right boundary
176
177       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_south  !< u-component at south boundary
178       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_south  !< v-component at south boundary
179       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_south  !< w-component at south boundary
180       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_south  !< mixing ratio at south boundary
181       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_south !< potentital temperautre at south boundary
182
183       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_top    !< u-component at top boundary
184       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_top    !< v-component at top boundary
185       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_top    !< w-component at top boundary
186       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_top    !< mixing ratio at top boundary
187       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_top   !< potentital temperautre at top boundary
188
189    END TYPE force_type
190
191    TYPE init_type
192
193       INTEGER(iwp) ::  lod_msoil !< level of detail - soil moisture
194       INTEGER(iwp) ::  lod_pt    !< level of detail - pt
195       INTEGER(iwp) ::  lod_q     !< level of detail - q
196       INTEGER(iwp) ::  lod_tsoil !< level of detail - soil temperature
197       INTEGER(iwp) ::  lod_u     !< level of detail - u-component
198       INTEGER(iwp) ::  lod_v     !< level of detail - v-component
199       INTEGER(iwp) ::  lod_w     !< level of detail - w-component
200       INTEGER(iwp) ::  nx        !< number of scalar grid points along x in dynamic input file
201       INTEGER(iwp) ::  nxu       !< number of u grid points along x in dynamic input file
202       INTEGER(iwp) ::  ny        !< number of scalar grid points along y in dynamic input file
203       INTEGER(iwp) ::  nyv       !< number of v grid points along y in dynamic input file
204       INTEGER(iwp) ::  nzs       !< number of vertical soil levels in dynamic input file
205       INTEGER(iwp) ::  nzu       !< number of vertical levels on scalar grid in dynamic input file
206       INTEGER(iwp) ::  nzw       !< number of vertical levels on w grid in dynamic input file
207
208       LOGICAL ::  from_file_msoil  = .FALSE. !< flag indicating whether soil moisture is already initialized from file
209       LOGICAL ::  from_file_pt     = .FALSE. !< flag indicating whether pt is already initialized from file
210       LOGICAL ::  from_file_q      = .FALSE. !< flag indicating whether q is already initialized from file 
211       LOGICAL ::  from_file_tsoil  = .FALSE. !< flag indicating whether soil temperature is already initialized from file
212       LOGICAL ::  from_file_u      = .FALSE. !< flag indicating whether u is already initialized from file
213       LOGICAL ::  from_file_ug     = .FALSE. !< flag indicating whether ug is already initialized from file
214       LOGICAL ::  from_file_v      = .FALSE. !< flag indicating whether v is already initialized from file
215       LOGICAL ::  from_file_vg     = .FALSE. !< flag indicating whether ug is already initialized from file
216       LOGICAL ::  from_file_w      = .FALSE. !< flag indicating whether w is already initialized from file
217
218
219       REAL(wp) ::  fill_msoil       !< fill value for soil moisture
220       REAL(wp) ::  fill_pt          !< fill value for pt
221       REAL(wp) ::  fill_q           !< fill value for q
222       REAL(wp) ::  fill_tsoil       !< fill value for soil temperature
223       REAL(wp) ::  fill_u           !< fill value for u
224       REAL(wp) ::  fill_v           !< fill value for v
225       REAL(wp) ::  fill_w           !< fill value for w
226       REAL(wp) ::  latitude         !< latitude of the southern model boundary
227       REAL(wp) ::  longitude        !< longitude of the western model boundary
228
229       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  msoil_init   !< initial vertical profile of soil moisture
230       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  pt_init      !< initial vertical profile of pt
231       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  q_init       !< initial vertical profile of q
232       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  tsoil_init   !< initial vertical profile of soil temperature
233       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  u_init       !< initial vertical profile of u
234       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  ug_init      !< initial vertical profile of ug
235       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  v_init       !< initial vertical profile of v
236       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  vg_init      !< initial vertical profile of ug
237       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  w_init       !< initial vertical profile of w
238       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  z_soil       !< vertical levels in soil in dynamic input file, used for interpolation
239       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zu_atmos     !< vertical levels at scalar grid in dynamic input file, used for interpolation
240       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zw_atmos     !< vertical levels at w grid in dynamic input file, used for interpolation
241
242
243       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  msoil        !< initial 3d soil moisture provide by Inifor and interpolated onto soil grid
244       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  tsoil        !< initial 3d soil temperature provide by Inifor and interpolated onto soil grid
245
246    END TYPE init_type
247
248!
249!-- Define data structures for different input data types.
250!-- 8-bit Integer 2D
251    TYPE int_2d_8bit
252       INTEGER(KIND=1) ::  fill = -127                      !< fill value
253       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var !< respective variable
254       
255       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used 
256    END TYPE int_2d_8bit
257!
258!-- 32-bit Integer 2D
259    TYPE int_2d_32bit
260       INTEGER(iwp) ::  fill = -9999                      !< fill value
261       INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var  !< respective variable
262
263       LOGICAL ::  from_file = .FALSE. !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used 
264    END TYPE int_2d_32bit
265
266!
267!-- Define data type to read 2D real variables
268    TYPE real_2d
269       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used 
270
271       REAL(wp) ::  fill = -9999.9_wp                !< fill value
272       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var !< respective variable
273    END TYPE real_2d
274
275!
276!-- Define data type to read 2D real variables
277    TYPE real_3d
278       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used 
279
280       INTEGER(iwp) ::  nz   !< number of grid points along vertical dimension                     
281
282       REAL(wp) ::  fill = -9999.9_wp                  !< fill value
283       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var !< respective variable
284    END TYPE real_3d
285!
286!-- Define data structure where the dimension and type of the input depends
287!-- on the given level of detail.
288!-- For buildings, the input is either 2D float, or 3d byte.
289    TYPE build_in
290       INTEGER(iwp)    ::  lod = 1                               !< level of detail                 
291       INTEGER(KIND=1) ::  fill2 = -127                          !< fill value for lod = 2
292       INTEGER(iwp)    ::  nz                                    !< number of vertical layers in file
293       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_3d !< 3d variable (lod = 2)
294
295       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  z                 !< vertical coordinate for 3D building, used for consistency check
296
297       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used 
298
299       REAL(wp)                              ::  fill1 = -9999.9_wp !< fill values for lod = 1
300       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var_2d             !< 2d variable (lod = 1)
301    END TYPE build_in
302
303!
304!-- For soil_type, the input is either 2D or 3D one-byte integer.
305    TYPE soil_in
306       INTEGER(iwp)                                   ::  lod = 1      !< level of detail                 
307       INTEGER(KIND=1)                                ::  fill = -127  !< fill value for lod = 2
308       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  var_2d       !< 2d variable (lod = 1)
309       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_3d       !< 3d variable (lod = 2)
310
311       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used 
312    END TYPE soil_in
313
314!
315!-- Define data type for fractions between surface types
316    TYPE fracs
317       INTEGER(iwp)                            ::  nf             !< total number of fractions
318       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  nfracs         !< dimension array for fraction
319
320       LOGICAL ::  from_file = .FALSE. !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used 
321
322       REAL(wp)                                ::  fill = -9999.9_wp !< fill value
323       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  frac              !< respective fraction between different surface types
324    END TYPE fracs
325!
326!-- Data type for parameter lists, Depending on the given level of detail,
327!-- the input is 3D or 4D
328    TYPE pars
329       INTEGER(iwp)                            ::  lod = 1         !< level of detail
330       INTEGER(iwp)                            ::  np              !< total number of parameters
331       INTEGER(iwp)                            ::  nz              !< vertical dimension - number of soil layers
332       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  layers          !< dimension array for soil layers
333       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  pars            !< dimension array for parameters
334
335       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used 
336
337       REAL(wp)                                  ::  fill = -9999.9_wp !< fill value
338       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE   ::  pars_xy           !< respective parameters, level of detail = 1
339       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  pars_xyz          !< respective parameters, level of detail = 2
340    END TYPE pars
341!
342!-- Define variables
343    TYPE(dims_xy)    ::  dim_static  !< data structure for x, y-dimension in static input file
344
345    TYPE(force_type) ::  force     !< data structure for data input at lateral and top boundaries (provided by Inifor) 
346
347    TYPE(init_type) ::  init_3d    !< data structure for the initialization of the 3D flow and soil fields
348    TYPE(init_type) ::  init_model !< data structure for the initialization of the model
349
350!
351!-- Define 2D variables of type NC_BYTE
352    TYPE(int_2d_8bit)  ::  albedo_type_f     !< input variable for albedo type
353    TYPE(int_2d_8bit)  ::  building_type_f   !< input variable for building type
354    TYPE(int_2d_8bit)  ::  pavement_type_f   !< input variable for pavenment type
355    TYPE(int_2d_8bit)  ::  street_crossing_f !< input variable for water type
356    TYPE(int_2d_8bit)  ::  street_type_f     !< input variable for water type
357    TYPE(int_2d_8bit)  ::  vegetation_type_f !< input variable for vegetation type
358    TYPE(int_2d_8bit)  ::  water_type_f      !< input variable for water type
359
360!
361!-- Define 2D variables of type NC_INT
362    TYPE(int_2d_32bit) ::  building_id_f     !< input variable for building ID
363!
364!-- Define 2D variables of type NC_FLOAT
365    TYPE(real_2d) ::  terrain_height_f       !< input variable for terrain height
366!
367!-- Define 3D variables of type NC_FLOAT
368    TYPE(real_3d) ::  basal_area_density_f    !< input variable for basal area density - resolved vegetation
369    TYPE(real_3d) ::  leaf_area_density_f     !< input variable for leaf area density - resolved vegetation
370    TYPE(real_3d) ::  root_area_density_lad_f !< input variable for root area density - resolved vegetation
371    TYPE(real_3d) ::  root_area_density_lsm_f !< input variable for root area density - parametrized vegetation
372
373!
374!-- Define input variable for buildings
375    TYPE(build_in) ::  buildings_f           !< input variable for buildings
376!
377!-- Define input variables for soil_type
378    TYPE(soil_in)  ::  soil_type_f           !< input variable for soil type
379
380    TYPE(fracs) ::  surface_fraction_f       !< input variable for surface fraction
381
382    TYPE(pars)  ::  albedo_pars_f              !< input variable for albedo parameters
383    TYPE(pars)  ::  building_pars_f            !< input variable for building parameters
384    TYPE(pars)  ::  pavement_pars_f            !< input variable for pavement parameters
385    TYPE(pars)  ::  pavement_subsurface_pars_f !< input variable for pavement parameters
386    TYPE(pars)  ::  soil_pars_f                !< input variable for soil parameters
387    TYPE(pars)  ::  vegetation_pars_f          !< input variable for vegetation parameters
388    TYPE(pars)  ::  water_pars_f               !< input variable for water parameters
389
390
391    CHARACTER(LEN=3)  ::  char_lod  = 'lod'         !< name of level-of-detail attribute in NetCDF file
392
393    CHARACTER(LEN=10) ::  char_fill = '_FillValue'  !< name of fill value attribute in NetCDF file
394    CHARACTER(LEN=10) ::  char_lon  = 'origin_lon'  !< name of global attribute for longitude in NetCDF file
395    CHARACTER(LEN=10) ::  char_lat  = 'origin_lat'  !< name of global attribute for latitude in NetCDF file
396
397    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_static  = 'PIDS_STATIC'  !< Name of file which comprises static input data
398    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_dynamic = 'PIDS_DYNAMIC' !< Name of file which comprises dynamic input data
399
400    INTEGER(iwp) ::  nc_stat         !< return value of nf90 function call
401
402    LOGICAL ::  input_pids_static  = .FALSE.   !< Flag indicating whether Palm-input-data-standard file containing static information exists
403    LOGICAL ::  input_pids_dynamic = .FALSE.   !< Flag indicating whether Palm-input-data-standard file containing dynamic information exists
404
405    SAVE
406
407    PRIVATE
408
409    INTERFACE netcdf_data_input_interpolate
410       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_interpolate_1d
411       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_interpolate_1d_soil
412       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_interpolate_2d
413       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_interpolate_3d
414    END INTERFACE netcdf_data_input_interpolate
415
416    INTERFACE netcdf_data_input_check_dynamic
417       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_check_dynamic
418    END INTERFACE netcdf_data_input_check_dynamic
419
420    INTERFACE netcdf_data_input_check_static
421       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_check_static
422    END INTERFACE netcdf_data_input_check_static
423
424    INTERFACE netcdf_data_input_inquire_file
425       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_inquire_file
426    END INTERFACE netcdf_data_input_inquire_file
427
428    INTERFACE netcdf_data_input_init
429       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_init
430    END INTERFACE netcdf_data_input_init
431
432    INTERFACE netcdf_data_input_init_3d
433       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_init_3d
434    END INTERFACE netcdf_data_input_init_3d
435
436    INTERFACE netcdf_data_input_lsf
437       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_lsf
438    END INTERFACE netcdf_data_input_lsf
439
440    INTERFACE netcdf_data_input_surface_data
441       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_surface_data
442    END INTERFACE netcdf_data_input_surface_data
443
444    INTERFACE netcdf_data_input_topo
445       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_topo
446    END INTERFACE netcdf_data_input_topo
447
448    INTERFACE get_variable
449       MODULE PROCEDURE get_variable_1d_int
450       MODULE PROCEDURE get_variable_1d_real
451       MODULE PROCEDURE get_variable_2d_int8
452       MODULE PROCEDURE get_variable_2d_int32
453       MODULE PROCEDURE get_variable_2d_real
454       MODULE PROCEDURE get_variable_3d_int8
455       MODULE PROCEDURE get_variable_3d_real
456       MODULE PROCEDURE get_variable_4d_real
457    END INTERFACE get_variable
458
459    INTERFACE get_variable_pr
460       MODULE PROCEDURE get_variable_pr
461    END INTERFACE get_variable_pr
462
463    INTERFACE get_attribute
464       MODULE PROCEDURE get_attribute_real
465       MODULE PROCEDURE get_attribute_int8
466       MODULE PROCEDURE get_attribute_int32
467       MODULE PROCEDURE get_attribute_string
468    END INTERFACE get_attribute
469
470!
471!-- Public variables
472    PUBLIC albedo_pars_f, albedo_type_f, basal_area_density_f, buildings_f,    &
473           building_id_f, building_pars_f, building_type_f, force, init_3d,    &
474           init_model, input_file_static, input_pids_static,                   &
475           input_pids_dynamic, leaf_area_density_f,                            &
476           pavement_pars_f, pavement_subsurface_pars_f, pavement_type_f,       &
477           root_area_density_lad_f, root_area_density_lsm_f, soil_pars_f,      &
478           soil_type_f, street_crossing_f, street_type_f, surface_fraction_f,  &
479           terrain_height_f, vegetation_pars_f, vegetation_type_f,             &
480           water_pars_f, water_type_f
481
482!
483!-- Public subroutines
484    PUBLIC netcdf_data_input_check_dynamic, netcdf_data_input_check_static,    &
485           netcdf_data_input_inquire_file,                                     &
486           netcdf_data_input_init, netcdf_data_input_init_3d,                  &
487           netcdf_data_input_interpolate, netcdf_data_input_lsf,               &
488           netcdf_data_input_surface_data, netcdf_data_input_topo
489
490 CONTAINS
491
492!------------------------------------------------------------------------------!
493! Description:
494! ------------
495!> Inquires whether NetCDF input files according to Palm-input-data standard
496!> exist. Moreover, basic checks are performed.
497!------------------------------------------------------------------------------!
498    SUBROUTINE netcdf_data_input_inquire_file
499
500       USE control_parameters,                                                 &
501           ONLY:  land_surface, message_string, topo_no_distinct, urban_surface
502
503       IMPLICIT NONE
504
505       LOGICAL ::  check_nest  !< flag indicating whether a check passed or not
506
507#if defined ( __netcdf )
508       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_static ) // TRIM( coupling_char ),     &
509                EXIST = input_pids_static  )
510       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_dynamic ) // TRIM( coupling_char ),    &
511                EXIST = input_pids_dynamic )
512#endif
513
514!
515!--    As long as topography can be input via ASCII format, no distinction
516!--    between building and terrain can be made. This case, classify all
517!--    surfaces as default type. Same in case land-surface and urban-surface
518!--    model are not applied.
519       IF ( .NOT. input_pids_static )  THEN
520          topo_no_distinct = .TRUE. 
521       ENDIF
522
523    END SUBROUTINE netcdf_data_input_inquire_file
524
525!------------------------------------------------------------------------------!
526! Description:
527! ------------
528!> Reads global attributes required for initialization of the model.
529!------------------------------------------------------------------------------!
530    SUBROUTINE netcdf_data_input_init
531
532       IMPLICIT NONE
533
534       INTEGER(iwp) ::  id_mod   !< NetCDF id of input file
535       INTEGER(iwp) ::  ii       !< running index for IO blocks
536
537       IF ( .NOT. input_pids_static )  RETURN 
538
539       DO  ii = 0, io_blocks-1
540          IF ( ii == io_group )  THEN
541#if defined ( __netcdf )
542!
543!--          Open file in read-only mode
544             CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //                 &
545                                  TRIM( coupling_char ), id_mod )
546!
547!--          Read global attribute for latitude and longitude
548             CALL get_attribute( id_mod, char_lat,                             &
549                                 init_model%latitude, .TRUE. )
550
551             CALL get_attribute( id_mod, char_lon,                             &
552                                 init_model%longitude, .TRUE. )
553!
554!--          Finally, close input file
555             CALL close_input_file( id_mod )
556#endif
557          ENDIF
558#if defined( __parallel )
559          CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
560#endif
561       ENDDO
562
563    END SUBROUTINE netcdf_data_input_init
564
565!------------------------------------------------------------------------------!
566! Description:
567! ------------
568!> Reads surface classification data, such as vegetation and soil type, etc. .
569!------------------------------------------------------------------------------!
570    SUBROUTINE netcdf_data_input_surface_data
571
572       USE control_parameters,                                                 &
573           ONLY:  bc_lr_cyc, bc_ns_cyc, land_surface, message_string,          &
574                  plant_canopy, urban_surface
575
576       USE indices,                                                            &
577           ONLY:  nbgp, nx, nxl, nxlg, nxr, nxrg, ny, nyn, nyng, nys, nysg
578
579
580       IMPLICIT NONE
581
582       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names  !< variable names in static input file
583
584       INTEGER(iwp) ::  i         !< running index along x-direction
585       INTEGER(iwp) ::  ii        !< running index for IO blocks
586       INTEGER(iwp) ::  id_surf   !< NetCDF id of input file
587       INTEGER(iwp) ::  j         !< running index along y-direction
588       INTEGER(iwp) ::  k         !< running index along z-direction
589       INTEGER(iwp) ::  k2        !< running index
590       INTEGER(iwp) ::  num_vars  !< number of variables in input file
591       INTEGER(iwp) ::  nz_soil   !< number of soil layers in file
592
593       INTEGER(iwp), DIMENSION(nysg:nyng,nxlg:nxrg) ::  var_exchange_int !< dummy variables used to exchange 32-bit Integer arrays
594       INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE  ::  var_dum_int_3d !< dummy variables used to exchange real arrays
595
596       REAL(wp), DIMENSION(nysg:nyng,nxlg:nxrg) ::  var_exchange_real !< dummy variables used to exchange real arrays
597
598       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:),   ALLOCATABLE ::  var_dum_real_3d !< dummy variables used to exchange real arrays
599       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_dum_real_4d !< dummy variables used to exchange real arrays
600
601!
602!--    If not static input file is available, skip this routine
603       IF ( .NOT. input_pids_static )  RETURN
604!
605!--    Measure CPU time
606       CALL cpu_log( log_point_s(82), 'NetCDF input', 'start' )
607!
608!--    Read plant canopy variables.
609       IF ( plant_canopy )  THEN
610          DO  ii = 0, io_blocks-1
611             IF ( ii == io_group )  THEN
612#if defined ( __netcdf )
613!
614!--             Open file in read-only mode
615                CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //              &
616                                     TRIM( coupling_char ) , id_surf )
617!
618!--             At first, inquire all variable names.
619!--             This will be used to check whether an optional input variable
620!--             exist or not.
621                CALL inquire_num_variables( id_surf, num_vars )
622
623                ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
624                CALL inquire_variable_names( id_surf, var_names )
625
626!
627!--             Read leaf area density - resolved vegetation
628                IF ( check_existence( var_names, 'leaf_area_density' ) )  THEN
629                   leaf_area_density_f%from_file = .TRUE. 
630                   CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                     &
631                                       leaf_area_density_f%fill,               &
632                                       .FALSE., 'leaf_area_density' ) 
633!
634!--                Inquire number of vertical vegetation layer
635                   CALL get_dimension_length( id_surf, leaf_area_density_f%nz, &
636                                              'zlad' )
637!           
638!--                Allocate variable for leaf-area density
639                   ALLOCATE( leaf_area_density_f%var(                          &
640                                                   0:leaf_area_density_f%nz-1, &
641                                                   nys:nyn,nxl:nxr) )
642
643                   DO  i = nxl, nxr
644                      DO  j = nys, nyn
645                         CALL get_variable( id_surf, 'leaf_area_density',      &
646                                            i, j,                              &
647                                            leaf_area_density_f%var(:,j,i) ) 
648                      ENDDO
649                   ENDDO
650                ELSE
651                   leaf_area_density_f%from_file = .FALSE. 
652                ENDIF
653
654!
655!--             Read basal area density - resolved vegetation
656                IF ( check_existence( var_names, 'basal_area_density' ) )  THEN
657                   basal_area_density_f%from_file = .TRUE. 
658                   CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                     &
659                                       basal_area_density_f%fill,              &
660                                       .FALSE., 'basal_area_density' ) 
661!
662!--                Inquire number of vertical vegetation layer
663                   CALL get_dimension_length( id_surf,                         &
664                                              basal_area_density_f%nz,         &
665                                              'zlad' )
666!           
667!--                Allocate variable
668                   ALLOCATE( basal_area_density_f%var(                         &
669                                                  0:basal_area_density_f%nz-1, &
670                                                  nys:nyn,nxl:nxr) )
671
672                   DO  i = nxl, nxr
673                      DO  j = nys, nyn
674                         CALL get_variable( id_surf, 'basal_area_density',     &
675                                            i, j,                              &
676                                            basal_area_density_f%var(:,j,i) ) 
677                      ENDDO
678                   ENDDO
679                ELSE
680                   basal_area_density_f%from_file = .FALSE. 
681                ENDIF
682
683!
684!--             Read root area density - resolved vegetation
685                IF ( check_existence( var_names, 'root_area_density_lad' ) )  THEN
686                   root_area_density_lad_f%from_file = .TRUE. 
687                   CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                     &
688                                       root_area_density_lad_f%fill,           &
689                                       .FALSE., 'root_area_density_lad' ) 
690!
691!--                Inquire number of vertical soil layers
692                   CALL get_dimension_length( id_surf,                         &
693                                              root_area_density_lad_f%nz,      &
694                                              'zsoil' )
695!           
696!--                Allocate variable
697                   ALLOCATE( root_area_density_lad_f%var                       &
698                                               (0:root_area_density_lad_f%nz-1,&
699                                                nys:nyn,nxl:nxr) )
700
701                   DO  i = nxl, nxr
702                      DO  j = nys, nyn
703                         CALL get_variable( id_surf, 'root_area_density_lad',  &
704                                            i, j,                              &
705                                            root_area_density_lad_f%var(:,j,i) ) 
706                      ENDDO
707                   ENDDO
708                ELSE
709                   root_area_density_lad_f%from_file = .FALSE. 
710                ENDIF
711!
712!--             Finally, close input file
713                CALL close_input_file( id_surf )
714#endif
715             ENDIF
716#if defined( __parallel )
717             CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
718#endif
719          ENDDO
720!
721!--       Deallocate variable list. Will be re-allocated in case further
722!--       variables are read from file.         
723          IF ( ALLOCATED( var_names ) )  DEALLOCATE( var_names )
724
725       ENDIF
726!
727!--    Skip the following if no land-surface or urban-surface module are
728!--    applied. This case, no one of the following variables is used anyway. 
729       IF (  .NOT. land_surface  .OR.  .NOT. urban_surface )  RETURN
730!
731!--    Initialize dummy arrays used for ghost-point exchange
732       var_exchange_int  = 0
733       var_exchange_real = 0.0_wp
734
735       DO  ii = 0, io_blocks-1
736          IF ( ii == io_group )  THEN
737#if defined ( __netcdf )
738!
739!--          Open file in read-only mode
740             CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //                 &
741                                  TRIM( coupling_char ) , id_surf )
742
743!
744!--          Inquire all variable names.
745!--          This will be used to check whether an optional input variable exist
746!--          or not.
747             CALL inquire_num_variables( id_surf, num_vars )
748
749             ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
750             CALL inquire_variable_names( id_surf, var_names )
751
752!
753!--          Read vegetation type and required attributes
754             IF ( check_existence( var_names, 'vegetation_type' ) )  THEN
755                vegetation_type_f%from_file = .TRUE.
756                CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                        &
757                                    vegetation_type_f%fill,                    &
758                                    .FALSE., 'vegetation_type' )
759!
760!--             PE-wise reading of 2D vegetation type.
761                ALLOCATE ( vegetation_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
762
763                DO  i = nxl, nxr
764                   CALL get_variable( id_surf, 'vegetation_type',              &
765                                      i, vegetation_type_f%var(:,i) )
766                ENDDO
767             ELSE
768                vegetation_type_f%from_file = .FALSE.
769             ENDIF
770
771!
772!--          Read soil type and required attributes
773             IF ( check_existence( var_names, 'soil_type' ) )  THEN
774                   soil_type_f%from_file = .TRUE. 
775!
776!--             Note, lod is currently not on file; skip for the moment
777!                 CALL get_attribute( id_surf, char_lod,                       &
778!                                            soil_type_f%lod,                  &
779!                                            .FALSE., 'soil_type' )
780                CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                        &
781                                    soil_type_f%fill,                          &
782                                    .FALSE., 'soil_type' ) 
783
784                IF ( soil_type_f%lod == 1 )  THEN
785!
786!--                PE-wise reading of 2D soil type.
787                   ALLOCATE ( soil_type_f%var_2d(nys:nyn,nxl:nxr)  )
788                   DO  i = nxl, nxr
789                      CALL get_variable( id_surf, 'soil_type',                 &
790                                         i, soil_type_f%var_2d(:,i) ) 
791                   ENDDO
792                ELSEIF ( soil_type_f%lod == 2 )  THEN
793!
794!--                Obtain number of soil layers from file.
795                   CALL get_dimension_length( id_surf, nz_soil, 'zsoil' )
796!
797!--                PE-wise reading of 3D soil type.
798                   ALLOCATE ( soil_type_f%var_3d(0:nz_soil,nys:nyn,nxl:nxr) )
799                   DO  i = nxl, nxr
800                      DO  j = nys, nyn
801                         CALL get_variable( id_surf, 'soil_type', i, j,        &
802                                            soil_type_f%var_3d(:,j,i) )   
803                      ENDDO
804                   ENDDO
805                ENDIF
806             ELSE
807                soil_type_f%from_file = .FALSE.
808             ENDIF
809
810!
811!--          Read pavement type and required attributes
812             IF ( check_existence( var_names, 'pavement_type' ) )  THEN
813                pavement_type_f%from_file = .TRUE. 
814                CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                        &
815                                    pavement_type_f%fill, .FALSE.,             &
816                                    'pavement_type' ) 
817!
818!--             PE-wise reading of 2D pavement type.
819                ALLOCATE ( pavement_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
820                DO  i = nxl, nxr
821                   CALL get_variable( id_surf, 'pavement_type',                &
822                                      i, pavement_type_f%var(:,i) ) 
823                ENDDO
824             ELSE
825                pavement_type_f%from_file = .FALSE.
826             ENDIF
827
828!
829!--          Read water type and required attributes
830             IF ( check_existence( var_names, 'water_type' ) )  THEN
831                water_type_f%from_file = .TRUE. 
832                CALL get_attribute( id_surf, char_fill, water_type_f%fill,     &
833                                    .FALSE., 'water_type' )
834!
835!--             PE-wise reading of 2D water type.
836                ALLOCATE ( water_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
837                DO  i = nxl, nxr
838                   CALL get_variable( id_surf, 'water_type', i,                &
839                                      water_type_f%var(:,i) ) 
840                ENDDO
841             ELSE
842                water_type_f%from_file = .FALSE.
843             ENDIF
844!
845!--          Read surface fractions and related information
846             IF ( check_existence( var_names, 'surface_fraction' ) )  THEN
847                surface_fraction_f%from_file = .TRUE. 
848                CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                        &
849                                    surface_fraction_f%fill,                   &
850                                    .FALSE., 'surface_fraction' )
851!
852!--             Inquire number of surface fractions
853                CALL get_dimension_length( id_surf,                            &
854                                           surface_fraction_f%nf,              &
855                                           'nsurface_fraction' )
856!           
857!--             Allocate dimension array and input array for surface fractions
858                ALLOCATE( surface_fraction_f%nfracs(0:surface_fraction_f%nf-1) )
859                ALLOCATE( surface_fraction_f%frac(0:surface_fraction_f%nf-1,   &
860                                                  nys:nyn,nxl:nxr) )
861!
862!--             Get dimension of surface fractions
863                CALL get_variable( id_surf, 'nsurface_fraction',               &
864                                   surface_fraction_f%nfracs )
865!
866!--             Read surface fractions
867                DO  i = nxl, nxr
868                   DO  j = nys, nyn
869                      CALL get_variable( id_surf, 'surface_fraction', i, j,    &
870                                         surface_fraction_f%frac(:,j,i) ) 
871                   ENDDO
872                ENDDO
873             ELSE
874                surface_fraction_f%from_file = .FALSE. 
875             ENDIF
876!
877!--          Read building parameters and related information
878             IF ( check_existence( var_names, 'building_pars' ) )  THEN
879                building_pars_f%from_file = .TRUE. 
880                CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                        &
881                                    building_pars_f%fill,                      &
882                                    .FALSE., 'building_pars' ) 
883!
884!--             Inquire number of building parameters
885                CALL get_dimension_length( id_surf,                            &
886                                           building_pars_f%np,                 &
887                                           'nbuilding_pars' )
888!           
889!--             Allocate dimension array and input array for building parameters
890                ALLOCATE( building_pars_f%pars(0:building_pars_f%np-1) )
891                ALLOCATE( building_pars_f%pars_xy(0:building_pars_f%np-1,      &
892                                                  nys:nyn,nxl:nxr) )
893!
894!--             Get dimension of building parameters
895                CALL get_variable( id_surf, 'nbuilding_pars',                  &
896                                   building_pars_f%pars )
897!
898!--             Read building_pars
899                DO  i = nxl, nxr
900                   DO  j = nys, nyn
901                      CALL get_variable( id_surf, 'building_pars', i, j,       &
902                                         building_pars_f%pars_xy(:,j,i) )   
903                   ENDDO
904                ENDDO
905             ELSE
906                building_pars_f%from_file = .FALSE. 
907             ENDIF
908
909!
910!--          Read albedo type and required attributes
911             IF ( check_existence( var_names, 'albedo_type' ) )  THEN
912                albedo_type_f%from_file = .TRUE. 
913                CALL get_attribute( id_surf, char_fill, albedo_type_f%fill,    &
914                                    .FALSE.,  'albedo_type' ) 
915!
916!--             PE-wise reading of 2D water type.
917                ALLOCATE ( albedo_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
918                DO  i = nxl, nxr
919                   CALL get_variable( id_surf, 'albedo_type',                  &
920                                      i, albedo_type_f%var(:,i) ) 
921                ENDDO
922             ELSE
923                albedo_type_f%from_file = .FALSE.
924             ENDIF
925!
926!--          Read albedo parameters and related information
927             IF ( check_existence( var_names, 'albedo_pars' ) )  THEN
928                albedo_pars_f%from_file = .TRUE. 
929                CALL get_attribute( id_surf, char_fill, albedo_pars_f%fill,    &
930                                    .FALSE., 'albedo_pars' ) 
931!
932!--             Inquire number of albedo parameters
933                CALL get_dimension_length( id_surf, albedo_pars_f%np,          &
934                                           'nalbedo_pars' )
935!           
936!--             Allocate dimension array and input array for albedo parameters
937                ALLOCATE( albedo_pars_f%pars(0:albedo_pars_f%np-1) )
938                ALLOCATE( albedo_pars_f%pars_xy(0:albedo_pars_f%np-1,          &
939                                                nys:nyn,nxl:nxr) )
940!
941!--             Get dimension of albedo parameters
942                CALL get_variable( id_surf, 'nalbedo_pars', albedo_pars_f%pars )
943
944                DO  i = nxl, nxr
945                   DO  j = nys, nyn
946                      CALL get_variable( id_surf, 'albedo_pars', i, j,         &
947                                         albedo_pars_f%pars_xy(:,j,i) )   
948                   ENDDO
949                ENDDO
950             ELSE
951                albedo_pars_f%from_file = .FALSE. 
952             ENDIF
953
954!
955!--          Read pavement parameters and related information
956             IF ( check_existence( var_names, 'pavement_pars' ) )  THEN
957                pavement_pars_f%from_file = .TRUE. 
958                CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                        &
959                                    pavement_pars_f%fill,                      &
960                                    .FALSE., 'pavement_pars' ) 
961!
962!--             Inquire number of pavement parameters
963                CALL get_dimension_length( id_surf, pavement_pars_f%np,        &
964                                           'npavement_pars' )
965!           
966!--             Allocate dimension array and input array for pavement parameters
967                ALLOCATE( pavement_pars_f%pars(0:pavement_pars_f%np-1) )
968                ALLOCATE( pavement_pars_f%pars_xy(0:pavement_pars_f%np-1,      &
969                                                  nys:nyn,nxl:nxr) )
970!
971!--             Get dimension of pavement parameters
972                CALL get_variable( id_surf, 'npavement_pars',                  &
973                                   pavement_pars_f%pars )
974   
975                DO  i = nxl, nxr
976                   DO  j = nys, nyn
977                      CALL get_variable( id_surf, 'pavement_pars', i, j,       &
978                                         pavement_pars_f%pars_xy(:,j,i) )   
979                   ENDDO
980                ENDDO
981             ELSE
982                pavement_pars_f%from_file = .FALSE. 
983             ENDIF
984
985!
986!--          Read pavement subsurface parameters and related information
987             IF ( check_existence( var_names, 'pavement_subsurface_pars' ) )   &
988             THEN
989                pavement_subsurface_pars_f%from_file = .TRUE. 
990                CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                        &
991                                    pavement_subsurface_pars_f%fill,           &
992                                    .FALSE., 'pavement_subsurface_pars' ) 
993!
994!--             Inquire number of parameters
995                CALL get_dimension_length( id_surf,                            &
996                                           pavement_subsurface_pars_f%np,      &
997                                           'npavement_subsurface_pars' )
998!
999!--             Inquire number of soil layers
1000                CALL get_dimension_length( id_surf,                            &
1001                                           pavement_subsurface_pars_f%nz,      &
1002                                           'zsoil' )
1003!           
1004!--             Allocate dimension array and input array for pavement parameters
1005                ALLOCATE( pavement_subsurface_pars_f%pars                      &
1006                                  (0:pavement_subsurface_pars_f%np-1) )
1007                ALLOCATE( pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz                  &
1008                                  (0:pavement_subsurface_pars_f%np-1,          &
1009                                   0:pavement_subsurface_pars_f%nz-1,          &
1010                                   nys:nyn,nxl:nxr) )
1011!
1012!--             Get dimension of pavement parameters
1013                CALL get_variable( id_surf, 'npavement_subsurface_pars',       &
1014                                   pavement_subsurface_pars_f%pars )
1015   
1016                DO  i = nxl, nxr
1017                   DO  j = nys, nyn
1018                      CALL get_variable(                                       &
1019                                  id_surf, 'pavement_subsurface_pars',         &
1020                                  i, j,                                        &
1021                                  pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,j,i),&
1022                                  pavement_subsurface_pars_f%nz,               &
1023                                  pavement_subsurface_pars_f%np )   
1024                   ENDDO
1025                ENDDO
1026             ELSE
1027                pavement_subsurface_pars_f%from_file = .FALSE. 
1028             ENDIF
1029
1030
1031!
1032!--          Read vegetation parameters and related information
1033             IF ( check_existence( var_names, 'vegetation_pars' ) )  THEN
1034                vegetation_pars_f%from_file = .TRUE. 
1035                CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                        &
1036                                    vegetation_pars_f%fill,                    &
1037                                    .FALSE.,  'vegetation_pars' )
1038!
1039!--             Inquire number of vegetation parameters
1040                CALL get_dimension_length( id_surf, vegetation_pars_f%np,      &
1041                                           'nvegetation_pars' )
1042!           
1043!--             Allocate dimension array and input array for surface fractions
1044                ALLOCATE( vegetation_pars_f%pars(0:vegetation_pars_f%np-1) )
1045                ALLOCATE( vegetation_pars_f%pars_xy(0:vegetation_pars_f%np-1,  &
1046                                                    nys:nyn,nxl:nxr) )
1047!
1048!--             Get dimension of the parameters
1049                CALL get_variable( id_surf, 'nvegetation_pars',                &
1050                                   vegetation_pars_f%pars )
1051
1052                DO  i = nxl, nxr
1053                   DO  j = nys, nyn
1054                      CALL get_variable( id_surf, 'vegetation_pars', i, j,     &
1055                                         vegetation_pars_f%pars_xy(:,j,i) ) 
1056                   ENDDO
1057                ENDDO
1058             ELSE
1059                vegetation_pars_f%from_file = .FALSE. 
1060             ENDIF
1061
1062!
1063!--          Read root parameters/distribution and related information
1064             IF ( check_existence( var_names, 'soil_pars' ) )  THEN
1065                soil_pars_f%from_file = .TRUE. 
1066                CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                        &
1067                                    soil_pars_f%fill,                          & 
1068                                    .FALSE., 'soil_pars' ) 
1069
1070                CALL get_attribute( id_surf, char_lod,                         &
1071                                    soil_pars_f%lod,                           &
1072                                    .FALSE., 'soil_pars' ) 
1073
1074!
1075!--             Inquire number of soil parameters
1076                CALL get_dimension_length( id_surf,                            &
1077                                           soil_pars_f%np,                     &
1078                                           'nsoil_pars' )
1079!
1080!--             Read parameters array
1081                ALLOCATE( soil_pars_f%pars(0:soil_pars_f%np-1) )
1082                CALL get_variable( id_surf, 'nsoil_pars', soil_pars_f%pars )
1083
1084!
1085!--             In case of level of detail 2, also inquire number of vertical
1086!--             soil layers, allocate memory and read the respective dimension
1087                IF ( soil_pars_f%lod == 2 )  THEN
1088                   CALL get_dimension_length( id_surf, soil_pars_f%nz, 'zsoil' )
1089
1090                   ALLOCATE( soil_pars_f%layers(0:soil_pars_f%nz-1) )
1091                   CALL get_variable( id_surf, 'zsoil', soil_pars_f%layers )
1092
1093                ENDIF
1094
1095!
1096!--             Read soil parameters, depending on level of detail
1097                IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN     
1098                   ALLOCATE( soil_pars_f%pars_xy(0:soil_pars_f%np-1,           &
1099                                                 nys:nyn,nxl:nxr) )       
1100                   DO  i = nxl, nxr
1101                      DO  j = nys, nyn
1102                         CALL get_variable( id_surf, 'soil_pars', i, j,        &
1103                                            soil_pars_f%pars_xy(:,j,i) ) 
1104                      ENDDO
1105                   ENDDO
1106
1107                ELSEIF ( soil_pars_f%lod == 2 )  THEN
1108                   ALLOCATE( soil_pars_f%pars_xyz(0:soil_pars_f%np-1,          &
1109                                                  0:soil_pars_f%nz-1,          &
1110                                                  nys:nyn,nxl:nxr) )
1111                   DO  i = nxl, nxr
1112                      DO  j = nys, nyn
1113                         CALL get_variable( id_surf, 'soil_pars', i, j,        &
1114                                            soil_pars_f%pars_xyz(:,:,j,i),     &
1115                                            soil_pars_f%nz, soil_pars_f%np ) 
1116                      ENDDO
1117                   ENDDO
1118                ENDIF
1119             ELSE
1120                soil_pars_f%from_file = .FALSE. 
1121             ENDIF
1122
1123!
1124!--          Read water parameters and related information
1125             IF ( check_existence( var_names, 'water_pars' ) )  THEN
1126                water_pars_f%from_file = .TRUE. 
1127                CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                        &
1128                                    water_pars_f%fill,                         &
1129                                    .FALSE., 'water_pars' ) 
1130!
1131!--             Inquire number of water parameters
1132                CALL get_dimension_length( id_surf,                            & 
1133                                           water_pars_f%np,                    &
1134                                           'nwater_pars' )
1135!           
1136!--             Allocate dimension array and input array for water parameters
1137                ALLOCATE( water_pars_f%pars(0:water_pars_f%np-1) )
1138                ALLOCATE( water_pars_f%pars_xy(0:water_pars_f%np-1,            &
1139                                               nys:nyn,nxl:nxr) )
1140!
1141!--             Get dimension of water parameters
1142                CALL get_variable( id_surf, 'nwater_pars', water_pars_f%pars )
1143
1144                DO  i = nxl, nxr
1145                   DO  j = nys, nyn
1146                      CALL get_variable( id_surf, 'water_pars', i, j,          &
1147                                         water_pars_f%pars_xy(:,j,i) )   
1148                   ENDDO
1149                ENDDO
1150             ELSE
1151                water_pars_f%from_file = .FALSE. 
1152             ENDIF
1153!
1154!--          Read root area density - parametrized vegetation
1155             IF ( check_existence( var_names, 'root_area_density_lsm' ) )  THEN
1156                root_area_density_lsm_f%from_file = .TRUE.
1157                CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                        &
1158                                    root_area_density_lsm_f%fill,              &
1159                                    .FALSE., 'root_area_density_lsm' )
1160!
1161!--             Obtain number of soil layers from file and allocate variable
1162                CALL get_dimension_length( id_surf, root_area_density_lsm_f%nz,&
1163                                           'zsoil' )
1164                ALLOCATE( root_area_density_lsm_f%var                          &
1165                                              (0:root_area_density_lsm_f%nz-1, &
1166                                               nys:nyn,nxl:nxr) )
1167
1168!
1169!--             Read root-area density
1170                DO  i = nxl, nxr
1171                   DO  j = nys, nyn
1172                      CALL get_variable( id_surf, 'root_area_density_lsm',     &
1173                                         i, j,                                 &
1174                                         root_area_density_lsm_f%var(:,j,i) )   
1175                   ENDDO
1176                ENDDO
1177
1178             ELSE
1179                root_area_density_lsm_f%from_file = .FALSE.
1180             ENDIF
1181!
1182!--          Read street type and street crossing
1183             IF ( check_existence( var_names, 'street_type' ) )  THEN
1184                street_type_f%from_file = .TRUE. 
1185                CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                        &
1186                                    street_type_f%fill, .FALSE.,               &
1187                                    'street_type' ) 
1188!
1189!--             PE-wise reading of 2D pavement type.
1190                ALLOCATE ( street_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1191                DO  i = nxl, nxr
1192                   CALL get_variable( id_surf, 'street_type',                  &
1193                                      i, street_type_f%var(:,i) ) 
1194                ENDDO
1195             ELSE
1196                street_type_f%from_file = .FALSE.
1197             ENDIF
1198
1199             IF ( check_existence( var_names, 'street_crossing' ) )  THEN
1200                street_crossing_f%from_file = .TRUE. 
1201                CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                        &
1202                                    street_crossing_f%fill, .FALSE.,           &
1203                                    'street_crossing' ) 
1204!
1205!--             PE-wise reading of 2D pavement type.
1206                ALLOCATE ( street_crossing_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1207                DO  i = nxl, nxr
1208                   CALL get_variable( id_surf, 'street_crossing',              &
1209                                      i, street_crossing_f%var(:,i) ) 
1210                ENDDO
1211             ELSE
1212                street_crossing_f%from_file = .FALSE.
1213             ENDIF
1214!
1215!--          Still missing: root_resolved and building_surface_pars.
1216!--          Will be implemented as soon as they are available.
1217
1218!
1219!--          Finally, close input file
1220             CALL close_input_file( id_surf )
1221#endif
1222          ENDIF
1223#if defined( __parallel )
1224          CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
1225#endif
1226       ENDDO
1227!
1228!--    End of CPU measurement
1229       CALL cpu_log( log_point_s(82), 'NetCDF input', 'stop' )
1230!
1231!--    Exchange 1 ghost points for surface variables. Please note, ghost point
1232!--    exchange for 3D parameter lists should be revised by using additional
1233!--    MPI datatypes or rewriting exchange_horiz.
1234!--    Moreover, varialbes will be resized in the following, including ghost
1235!--    points.
1236!--    Start with 2D Integer variables. Please note, for 8-bit integer
1237!--    variables must be swapt to 32-bit integer before calling exchange_horiz.
1238       IF ( albedo_type_f%from_file )  THEN
1239          var_exchange_int                  = INT( albedo_type_f%fill, KIND = 1 )
1240          var_exchange_int(nys:nyn,nxl:nxr) =                                  &
1241                            INT( albedo_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr), KIND = 4 )
1242          CALL exchange_horiz_2d_int( var_exchange_int, nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
1243          DEALLOCATE( albedo_type_f%var )
1244          ALLOCATE( albedo_type_f%var(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1245          albedo_type_f%var = INT( var_exchange_int, KIND = 1 )
1246       ENDIF
1247       IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
1248          var_exchange_int                  = INT( pavement_type_f%fill, KIND = 1 )
1249          var_exchange_int(nys:nyn,nxl:nxr) =                                  &
1250                          INT( pavement_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr), KIND = 4 )
1251          CALL exchange_horiz_2d_int( var_exchange_int, nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
1252          DEALLOCATE( pavement_type_f%var )
1253          ALLOCATE( pavement_type_f%var(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1254          pavement_type_f%var = INT( var_exchange_int, KIND = 1 )
1255       ENDIF
1256       IF ( soil_type_f%from_file  .AND.  ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
1257          var_exchange_int                  = INT( soil_type_f%fill, KIND = 1 )
1258          var_exchange_int(nys:nyn,nxl:nxr) =                                  &
1259                            INT( soil_type_f%var_2d(nys:nyn,nxl:nxr), KIND = 4 )
1260          CALL exchange_horiz_2d_int( var_exchange_int, nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
1261          DEALLOCATE( soil_type_f%var_2d )
1262          ALLOCATE( soil_type_f%var_2d(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1263          soil_type_f%var_2d = INT( var_exchange_int, KIND = 1 )
1264       ENDIF
1265       IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
1266          var_exchange_int                  = INT( vegetation_type_f%fill, KIND = 1 )
1267          var_exchange_int(nys:nyn,nxl:nxr) =                                  &
1268                        INT( vegetation_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr), KIND = 4 )
1269          CALL exchange_horiz_2d_int( var_exchange_int, nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
1270          DEALLOCATE( vegetation_type_f%var )
1271          ALLOCATE( vegetation_type_f%var(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1272          vegetation_type_f%var = INT( var_exchange_int, KIND = 1 )
1273       ENDIF
1274       IF ( water_type_f%from_file )  THEN
1275          var_exchange_int                  = INT( water_type_f%fill, KIND = 1 )
1276          var_exchange_int(nys:nyn,nxl:nxr) =                                  &
1277                         INT( water_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr), KIND = 4 )
1278          CALL exchange_horiz_2d_int( var_exchange_int, nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
1279          DEALLOCATE( water_type_f%var )
1280          ALLOCATE( water_type_f%var(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1281          water_type_f%var = INT( var_exchange_int, KIND = 1 )
1282       ENDIF
1283!
1284!--    Exchange 1 ghost point for 3/4-D variables. For the sake of simplicity,
1285!--    loop further dimensions to use 2D exchange routines.
1286!--    This should be revised later by introducing new MPI datatypes.
1287       IF ( soil_type_f%from_file  .AND.  ALLOCATED( soil_type_f%var_3d ) )    &
1288       THEN
1289          ALLOCATE( var_dum_int_3d(0:nz_soil,nys:nyn,nxl:nxr) ) 
1290          var_dum_int_3d = soil_type_f%var_3d
1291          DEALLOCATE( soil_type_f%var_3d )
1292          ALLOCATE( soil_type_f%var_3d(0:nz_soil,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1293          soil_type_f%var_3d = soil_type_f%fill
1294
1295          DO  k = 0, nz_soil
1296             var_exchange_int(nys:nyn,nxl:nxr) = var_dum_int_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
1297             CALL exchange_horiz_2d_int( var_exchange_int, nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
1298             soil_type_f%var_3d(k,:,:) = INT( var_exchange_int(:,:), KIND = 1 )
1299          ENDDO
1300          DEALLOCATE( var_dum_int_3d )
1301       ENDIF
1302
1303       IF ( surface_fraction_f%from_file )  THEN
1304          ALLOCATE( var_dum_real_3d(0:surface_fraction_f%nf-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
1305          var_dum_real_3d = surface_fraction_f%frac
1306          DEALLOCATE( surface_fraction_f%frac )
1307          ALLOCATE( surface_fraction_f%frac(0:surface_fraction_f%nf-1,         &
1308                                            nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1309          surface_fraction_f%frac = surface_fraction_f%fill
1310
1311          DO  k = 0, surface_fraction_f%nf-1
1312             var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) = var_dum_real_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
1313             CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
1314             surface_fraction_f%frac(k,:,:) = var_exchange_real(:,:)
1315          ENDDO
1316          DEALLOCATE( var_dum_real_3d )
1317       ENDIF
1318
1319       IF ( building_pars_f%from_file )  THEN
1320          ALLOCATE( var_dum_real_3d(0:building_pars_f%np-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
1321          var_dum_real_3d = building_pars_f%pars_xy
1322          DEALLOCATE( building_pars_f%pars_xy )
1323          ALLOCATE( building_pars_f%pars_xy(0:building_pars_f%np-1,            &
1324                                            nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1325          building_pars_f%pars_xy = building_pars_f%fill
1326          DO  k = 0, building_pars_f%np-1
1327             var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                              &
1328                                              var_dum_real_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
1329             CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
1330             building_pars_f%pars_xy(k,:,:) = var_exchange_real(:,:)
1331          ENDDO
1332          DEALLOCATE( var_dum_real_3d )
1333       ENDIF
1334
1335       IF ( albedo_pars_f%from_file )  THEN
1336          ALLOCATE( var_dum_real_3d(0:albedo_pars_f%np-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
1337          var_dum_real_3d = albedo_pars_f%pars_xy
1338          DEALLOCATE( albedo_pars_f%pars_xy )
1339          ALLOCATE( albedo_pars_f%pars_xy(0:albedo_pars_f%np-1,                &
1340                                          nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1341          albedo_pars_f%pars_xy = albedo_pars_f%fill
1342          DO  k = 0, albedo_pars_f%np-1
1343             var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                              &
1344                                              var_dum_real_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
1345             CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
1346             albedo_pars_f%pars_xy(k,:,:) = var_exchange_real(:,:)
1347          ENDDO
1348          DEALLOCATE( var_dum_real_3d )
1349       ENDIF
1350
1351       IF ( pavement_pars_f%from_file )  THEN
1352          ALLOCATE( var_dum_real_3d(0:pavement_pars_f%np-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
1353          var_dum_real_3d = pavement_pars_f%pars_xy
1354          DEALLOCATE( pavement_pars_f%pars_xy )
1355          ALLOCATE( pavement_pars_f%pars_xy(0:pavement_pars_f%np-1,            &
1356                                            nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1357          pavement_pars_f%pars_xy = pavement_pars_f%fill
1358          DO  k = 0, pavement_pars_f%np-1
1359             var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                              &
1360                                              var_dum_real_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
1361             CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
1362             pavement_pars_f%pars_xy(k,:,:) = var_exchange_real(:,:)
1363          ENDDO
1364          DEALLOCATE( var_dum_real_3d )
1365       ENDIF
1366
1367       IF ( vegetation_pars_f%from_file )  THEN
1368          ALLOCATE( var_dum_real_3d(0:vegetation_pars_f%np-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
1369          var_dum_real_3d = vegetation_pars_f%pars_xy
1370          DEALLOCATE( vegetation_pars_f%pars_xy )
1371          ALLOCATE( vegetation_pars_f%pars_xy(0:vegetation_pars_f%np-1,        &
1372                                            nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1373          vegetation_pars_f%pars_xy = vegetation_pars_f%fill
1374          DO  k = 0, vegetation_pars_f%np-1
1375             var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                              &
1376                                              var_dum_real_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
1377             CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
1378             vegetation_pars_f%pars_xy(k,:,:) = var_exchange_real(:,:)
1379          ENDDO
1380          DEALLOCATE( var_dum_real_3d )
1381       ENDIF
1382
1383       IF ( water_pars_f%from_file )  THEN
1384          ALLOCATE( var_dum_real_3d(0:water_pars_f%np-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
1385          var_dum_real_3d = water_pars_f%pars_xy
1386          DEALLOCATE( water_pars_f%pars_xy )
1387          ALLOCATE( water_pars_f%pars_xy(0:water_pars_f%np-1,                  &
1388                                         nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1389          water_pars_f%pars_xy = water_pars_f%fill
1390          DO  k = 0, water_pars_f%np-1
1391             var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                              &
1392                                              var_dum_real_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
1393             CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
1394             water_pars_f%pars_xy(k,:,:) = var_exchange_real(:,:)
1395          ENDDO
1396          DEALLOCATE( var_dum_real_3d )
1397       ENDIF
1398
1399       IF ( root_area_density_lsm_f%from_file )  THEN
1400          ALLOCATE( var_dum_real_3d(0:root_area_density_lsm_f%nz-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
1401          var_dum_real_3d = root_area_density_lsm_f%var
1402          DEALLOCATE( root_area_density_lsm_f%var )
1403          ALLOCATE( root_area_density_lsm_f%var(0:root_area_density_lsm_f%nz-1,&
1404                                                nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1405          root_area_density_lsm_f%var = root_area_density_lsm_f%fill
1406
1407          DO  k = 0, root_area_density_lsm_f%nz-1
1408             var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                              &
1409                                              var_dum_real_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
1410             CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
1411             root_area_density_lsm_f%var(k,:,:) = var_exchange_real(:,:)
1412          ENDDO
1413          DEALLOCATE( var_dum_real_3d )
1414       ENDIF
1415
1416       IF ( soil_pars_f%from_file )  THEN
1417          IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN
1418
1419             ALLOCATE( var_dum_real_3d(0:soil_pars_f%np-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
1420             var_dum_real_3d = soil_pars_f%pars_xy
1421             DEALLOCATE( soil_pars_f%pars_xy )
1422             ALLOCATE( soil_pars_f%pars_xy(0:soil_pars_f%np-1,                 &
1423                                            nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1424             soil_pars_f%pars_xy = soil_pars_f%fill
1425
1426             DO  k = 0, soil_pars_f%np-1
1427                var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                           &
1428                                              var_dum_real_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
1429                CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
1430                soil_pars_f%pars_xy(k,:,:) = var_exchange_real(:,:)
1431             ENDDO
1432             DEALLOCATE( var_dum_real_3d )
1433          ELSEIF ( soil_pars_f%lod == 2 )  THEN
1434             ALLOCATE( var_dum_real_4d(0:soil_pars_f%np-1,                     &
1435                                       0:soil_pars_f%nz-1,                     &
1436                                       nys:nyn,nxl:nxr) )
1437             var_dum_real_4d = soil_pars_f%pars_xyz
1438             DEALLOCATE( soil_pars_f%pars_xyz )
1439             ALLOCATE( soil_pars_f%pars_xyz(0:soil_pars_f%np-1,                &
1440                                            0:soil_pars_f%nz-1,                &
1441                                            nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1442             soil_pars_f%pars_xyz = soil_pars_f%fill
1443
1444             DO  k2 = 0, soil_pars_f%nz-1
1445                DO  k = 0, soil_pars_f%np-1
1446                   var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                        &
1447                                           var_dum_real_4d(k,k2,nys:nyn,nxl:nxr)
1448                   CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
1449
1450                   soil_pars_f%pars_xyz(k,k2,:,:) = var_exchange_real(:,:)
1451                ENDDO
1452             ENDDO
1453             DEALLOCATE( var_dum_real_4d )
1454          ENDIF
1455       ENDIF
1456
1457       IF ( pavement_subsurface_pars_f%from_file )  THEN
1458          ALLOCATE( var_dum_real_4d(0:pavement_subsurface_pars_f%np-1,         &
1459                                    0:pavement_subsurface_pars_f%nz-1,         &
1460                                    nys:nyn,nxl:nxr) )
1461          var_dum_real_4d = pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz
1462          DEALLOCATE( pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz )
1463          ALLOCATE( pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz                        &
1464                                          (0:pavement_subsurface_pars_f%np-1,  &
1465                                           0:pavement_subsurface_pars_f%nz-1,  &
1466                                           nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1467          pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz = pavement_subsurface_pars_f%fill
1468
1469          DO  k2 = 0, pavement_subsurface_pars_f%nz-1
1470             DO  k = 0, pavement_subsurface_pars_f%np-1
1471                var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                           &
1472                                          var_dum_real_4d(k,k2,nys:nyn,nxl:nxr)
1473                CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
1474                pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(k,k2,:,:) =                &
1475                                                        var_exchange_real(:,:)
1476             ENDDO
1477          ENDDO
1478          DEALLOCATE( var_dum_real_4d )
1479       ENDIF
1480
1481!
1482!--    In case of non-cyclic boundary conditions, set Neumann conditions at the
1483!--    lateral boundaries.
1484       IF ( .NOT. bc_ns_cyc )  THEN
1485          IF ( nys == 0  )  THEN
1486             IF ( albedo_type_f%from_file )                                    &
1487                albedo_type_f%var(-1,:) = albedo_type_f%var(0,:)
1488             IF ( pavement_type_f%from_file )                                  &
1489                pavement_type_f%var(-1,:) = pavement_type_f%var(0,:)
1490             IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
1491                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
1492                   soil_type_f%var_2d(-1,:) = soil_type_f%var_2d(0,:)
1493                ELSE
1494                   soil_type_f%var_3d(:,-1,:) = soil_type_f%var_3d(:,0,:)
1495                ENDIF
1496             ENDIF
1497             IF ( vegetation_type_f%from_file )                                &
1498                vegetation_type_f%var(-1,:) = vegetation_type_f%var(0,:)
1499             IF ( water_type_f%from_file )                                     &
1500                water_type_f%var(-1,:) = water_type_f%var(0,:)
1501             IF ( surface_fraction_f%from_file )                               &
1502                surface_fraction_f%frac(:,-1,:) = surface_fraction_f%frac(:,0,:)
1503             IF ( building_pars_f%from_file )                                  &
1504                building_pars_f%pars_xy(:,-1,:) = building_pars_f%pars_xy(:,0,:)
1505             IF ( albedo_pars_f%from_file )                                    &
1506                albedo_pars_f%pars_xy(:,-1,:) = albedo_pars_f%pars_xy(:,0,:)
1507             IF ( pavement_pars_f%from_file )                                  &
1508                pavement_pars_f%pars_xy(:,-1,:) = pavement_pars_f%pars_xy(:,0,:)
1509             IF ( vegetation_pars_f%from_file )                                &
1510                vegetation_pars_f%pars_xy(:,-1,:) =                            &
1511                                               vegetation_pars_f%pars_xy(:,0,:)
1512             IF ( water_pars_f%from_file )                                     &
1513                water_pars_f%pars_xy(:,-1,:) = water_pars_f%pars_xy(:,0,:)
1514             IF ( root_area_density_lsm_f%from_file )                          &
1515                root_area_density_lsm_f%var(:,-1,:) =                          &
1516                                            root_area_density_lsm_f%var(:,0,:)
1517             IF ( soil_pars_f%from_file )  THEN
1518                IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN
1519                   soil_pars_f%pars_xy(:,-1,:) = soil_pars_f%pars_xy(:,0,:)
1520                ELSE
1521                   soil_pars_f%pars_xyz(:,:,-1,:) = soil_pars_f%pars_xyz(:,:,0,:)
1522                ENDIF
1523             ENDIF
1524             IF ( pavement_subsurface_pars_f%from_file )                       &
1525                pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,-1,:) =                &
1526                                   pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,0,:)
1527          ENDIF
1528
1529          IF ( nyn == ny )  THEN
1530             IF ( albedo_type_f%from_file )                                    &
1531                albedo_type_f%var(ny+1,:) = albedo_type_f%var(ny,:)
1532             IF ( pavement_type_f%from_file )                                  &
1533                pavement_type_f%var(ny+1,:) = pavement_type_f%var(ny,:)
1534             IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
1535                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
1536                   soil_type_f%var_2d(ny+1,:) = soil_type_f%var_2d(ny,:)
1537                ELSE
1538                   soil_type_f%var_3d(:,ny+1,:) = soil_type_f%var_3d(:,ny,:)
1539                ENDIF
1540             ENDIF
1541             IF ( vegetation_type_f%from_file )                                &
1542                vegetation_type_f%var(ny+1,:) = vegetation_type_f%var(ny,:)
1543             IF ( water_type_f%from_file )                                     &
1544                water_type_f%var(ny+1,:) = water_type_f%var(ny,:)
1545             IF ( surface_fraction_f%from_file )                               &
1546                surface_fraction_f%frac(:,ny+1,:) =                            &
1547                                             surface_fraction_f%frac(:,ny,:)
1548             IF ( building_pars_f%from_file )                                  &
1549                building_pars_f%pars_xy(:,ny+1,:) =                            &
1550                                             building_pars_f%pars_xy(:,ny,:)
1551             IF ( albedo_pars_f%from_file )                                    &
1552                albedo_pars_f%pars_xy(:,ny+1,:) = albedo_pars_f%pars_xy(:,ny,:)
1553             IF ( pavement_pars_f%from_file )                                  &
1554                pavement_pars_f%pars_xy(:,ny+1,:) =                            &
1555                                             pavement_pars_f%pars_xy(:,ny,:)
1556             IF ( vegetation_pars_f%from_file )                                &
1557                vegetation_pars_f%pars_xy(:,ny+1,:) =                          &
1558                                               vegetation_pars_f%pars_xy(:,ny,:)
1559             IF ( water_pars_f%from_file )                                     &
1560                water_pars_f%pars_xy(:,ny+1,:) = water_pars_f%pars_xy(:,ny,:)
1561             IF ( root_area_density_lsm_f%from_file )                          &
1562                root_area_density_lsm_f%var(:,ny+1,:) =                        &
1563                                            root_area_density_lsm_f%var(:,ny,:)
1564             IF ( soil_pars_f%from_file )  THEN
1565                IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN
1566                   soil_pars_f%pars_xy(:,ny+1,:) = soil_pars_f%pars_xy(:,ny,:)
1567                ELSE
1568                   soil_pars_f%pars_xyz(:,:,ny+1,:) =                          &
1569                                              soil_pars_f%pars_xyz(:,:,ny,:)
1570                ENDIF
1571             ENDIF
1572             IF ( pavement_subsurface_pars_f%from_file )                       &
1573                pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,ny+1,:) =              &
1574                                   pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,ny,:)
1575          ENDIF
1576       ENDIF
1577
1578       IF ( .NOT. bc_lr_cyc )  THEN
1579          IF ( nxl == 0 )  THEN
1580            IF ( albedo_type_f%from_file )                                     &
1581                albedo_type_f%var(:,-1) = albedo_type_f%var(:,0)
1582             IF ( pavement_type_f%from_file )                                  &
1583                pavement_type_f%var(:,-1) = pavement_type_f%var(:,0)
1584             IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
1585                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
1586                   soil_type_f%var_2d(:,-1) = soil_type_f%var_2d(:,0)
1587                ELSE
1588                   soil_type_f%var_3d(:,:,-1) = soil_type_f%var_3d(:,:,0)
1589                ENDIF
1590             ENDIF
1591             IF ( vegetation_type_f%from_file )                                &
1592                vegetation_type_f%var(:,-1) = vegetation_type_f%var(:,0)
1593             IF ( water_type_f%from_file )                                     &
1594                water_type_f%var(:,-1) = water_type_f%var(:,0)
1595             IF ( surface_fraction_f%from_file )                               &
1596                surface_fraction_f%frac(:,:,-1) = surface_fraction_f%frac(:,:,0)
1597             IF ( building_pars_f%from_file )                                  &
1598                building_pars_f%pars_xy(:,:,-1) = building_pars_f%pars_xy(:,:,0)
1599             IF ( albedo_pars_f%from_file )                                    &
1600                albedo_pars_f%pars_xy(:,:,-1) = albedo_pars_f%pars_xy(:,:,0)
1601             IF ( pavement_pars_f%from_file )                                  &
1602                pavement_pars_f%pars_xy(:,:,-1) = pavement_pars_f%pars_xy(:,:,0)
1603             IF ( vegetation_pars_f%from_file )                                &
1604                vegetation_pars_f%pars_xy(:,:,-1) =                            &
1605                                               vegetation_pars_f%pars_xy(:,:,0)
1606             IF ( water_pars_f%from_file )                                     &
1607                water_pars_f%pars_xy(:,:,-1) = water_pars_f%pars_xy(:,:,0)
1608             IF ( root_area_density_lsm_f%from_file )                          &
1609                root_area_density_lsm_f%var(:,:,-1) =                          &
1610                                            root_area_density_lsm_f%var(:,:,0)
1611             IF ( soil_pars_f%from_file )  THEN
1612                IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN
1613                   soil_pars_f%pars_xy(:,:,-1) = soil_pars_f%pars_xy(:,:,0)
1614                ELSE
1615                   soil_pars_f%pars_xyz(:,:,:,-1) = soil_pars_f%pars_xyz(:,:,:,0)
1616                ENDIF
1617             ENDIF
1618             IF ( pavement_subsurface_pars_f%from_file )                       &
1619                pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,:,-1) =                &
1620                                    pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,:,0)
1621          ENDIF
1622
1623          IF ( nxr == nx )  THEN
1624             IF ( albedo_type_f%from_file )                                    &
1625                albedo_type_f%var(:,nx+1) = albedo_type_f%var(:,nx)
1626             IF ( pavement_type_f%from_file )                                  &
1627                pavement_type_f%var(:,nx+1) = pavement_type_f%var(:,nx)
1628             IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
1629                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
1630                   soil_type_f%var_2d(:,nx+1) = soil_type_f%var_2d(:,nx)
1631                ELSE
1632                   soil_type_f%var_3d(:,:,nx+1) = soil_type_f%var_3d(:,:,nx)
1633                ENDIF
1634             ENDIF
1635             IF ( vegetation_type_f%from_file )                                &
1636                vegetation_type_f%var(:,nx+1) = vegetation_type_f%var(:,nx)
1637             IF ( water_type_f%from_file )                                     &
1638                water_type_f%var(:,nx+1) = water_type_f%var(:,nx)
1639             IF ( surface_fraction_f%from_file )                               &
1640                surface_fraction_f%frac(:,:,nx+1) =                            &
1641                                             surface_fraction_f%frac(:,:,nx)
1642             IF ( building_pars_f%from_file )                                  &
1643                building_pars_f%pars_xy(:,:,nx+1) =                            &
1644                                             building_pars_f%pars_xy(:,:,nx)
1645             IF ( albedo_pars_f%from_file )                                    &
1646                albedo_pars_f%pars_xy(:,:,nx+1) = albedo_pars_f%pars_xy(:,:,nx)
1647             IF ( pavement_pars_f%from_file )                                  &
1648                pavement_pars_f%pars_xy(:,:,nx+1) =                            &
1649                                             pavement_pars_f%pars_xy(:,:,nx)
1650             IF ( vegetation_pars_f%from_file )                                &
1651                vegetation_pars_f%pars_xy(:,:,nx+1) =                          &
1652                                               vegetation_pars_f%pars_xy(:,:,nx)
1653             IF ( water_pars_f%from_file )                                     &
1654                water_pars_f%pars_xy(:,:,nx+1) = water_pars_f%pars_xy(:,:,nx)
1655             IF ( root_area_density_lsm_f%from_file )                          &
1656                root_area_density_lsm_f%var(:,:,nx+1) =                        &
1657                                            root_area_density_lsm_f%var(:,:,nx)
1658             IF ( soil_pars_f%from_file )  THEN
1659                IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN
1660                   soil_pars_f%pars_xy(:,:,nx+1) = soil_pars_f%pars_xy(:,:,nx)
1661                ELSE
1662                   soil_pars_f%pars_xyz(:,:,:,nx+1) =                          &
1663                                              soil_pars_f%pars_xyz(:,:,:,nx)
1664                ENDIF
1665             ENDIF
1666             IF ( pavement_subsurface_pars_f%from_file )                       &
1667                pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,:,nx+1) =              &
1668                                   pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,:,nx)
1669          ENDIF
1670       ENDIF
1671
1672    END SUBROUTINE netcdf_data_input_surface_data
1673
1674!------------------------------------------------------------------------------!
1675! Description:
1676! ------------
1677!> Reads orography and building information.
1678!------------------------------------------------------------------------------!
1679    SUBROUTINE netcdf_data_input_topo
1680
1681       USE control_parameters,                                                 &
1682           ONLY:  bc_lr_cyc, bc_ns_cyc, message_string, topography
1683
1684       USE indices,                                                            &
1685           ONLY:  nbgp, nx, nxl, nxr, ny, nyn, nys, nzb, nzt
1686                 
1687
1688       IMPLICIT NONE
1689
1690       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names  !< variable names in static input file
1691
1692
1693       INTEGER(iwp) ::  i             !< running index along x-direction
1694       INTEGER(iwp) ::  ii            !< running index for IO blocks
1695       INTEGER(iwp) ::  id_topo       !< NetCDF id of topograhy input file
1696       INTEGER(iwp) ::  j             !< running index along y-direction
1697       INTEGER(iwp) ::  k             !< running index along z-direction
1698       INTEGER(iwp) ::  num_vars      !< number of variables in netcdf input file
1699       INTEGER(iwp) ::  skip_n_rows   !< counting variable to skip rows while reading topography file
1700
1701       INTEGER(iwp), DIMENSION(nys-nbgp:nyn+nbgp,nxl-nbgp:nxr+nbgp) ::  var_exchange_int !< dummy variables used to exchange 32-bit Integer arrays
1702
1703       REAL(wp) ::  dum           !< dummy variable to skip columns while reading topography file   
1704!
1705!--    CPU measurement
1706       CALL cpu_log( log_point_s(83), 'NetCDF/ASCII input topo', 'start' )
1707
1708       DO  ii = 0, io_blocks-1
1709          IF ( ii == io_group )  THEN
1710!
1711!--          Input via palm-input data standard
1712             IF ( input_pids_static )  THEN
1713#if defined ( __netcdf )
1714!
1715!--             Open file in read-only mode
1716                CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //              &
1717                                     TRIM( coupling_char ), id_topo ) 
1718
1719!
1720!--             At first, inquire all variable names.
1721!--             This will be used to check whether an  input variable exist
1722!--             or not.
1723                CALL inquire_num_variables( id_topo, num_vars )
1724!
1725!--             Allocate memory to store variable names and inquire them.
1726                ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
1727                CALL inquire_variable_names( id_topo, var_names )
1728!
1729!--             Read x, y - dimensions. Only required for consistency checks.
1730                CALL get_dimension_length( id_topo, dim_static%nx, 'x' )
1731                CALL get_dimension_length( id_topo, dim_static%ny, 'y' )
1732                ALLOCATE( dim_static%x(0:dim_static%nx-1) )
1733                ALLOCATE( dim_static%y(0:dim_static%ny-1) )
1734                CALL get_variable( id_topo, 'x', dim_static%x )
1735                CALL get_variable( id_topo, 'y', dim_static%y )
1736!
1737!--             Terrain height. First, get variable-related _FillValue attribute
1738                IF ( check_existence( var_names, 'orography_2D' ) )  THEN
1739                   terrain_height_f%from_file = .TRUE. 
1740                   CALL get_attribute( id_topo, char_fill,                     &
1741                                       terrain_height_f%fill,                  &
1742                                       .FALSE., 'orography_2D' ) 
1743!
1744!--                PE-wise reading of 2D terrain height.
1745                   ALLOCATE ( terrain_height_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1746                   DO  i = nxl, nxr
1747                      CALL get_variable( id_topo, 'orography_2D',              &
1748                                         i, terrain_height_f%var(:,i) ) 
1749                   ENDDO
1750                ELSE
1751                   terrain_height_f%from_file = .FALSE. 
1752                ENDIF
1753
1754!
1755!--             Read building height. First, read its _FillValue attribute,
1756!--             as well as lod attribute
1757                buildings_f%from_file = .FALSE. 
1758                IF ( check_existence( var_names, 'buildings_2D' ) )  THEN
1759                   buildings_f%from_file = .TRUE. 
1760                   CALL get_attribute( id_topo, char_lod, buildings_f%lod,     &
1761                                       .FALSE., 'buildings_2D' )     
1762
1763                   CALL get_attribute( id_topo, char_fill,                     &
1764                                       buildings_f%fill1,                      &
1765                                       .FALSE., 'buildings_2D' )
1766
1767!
1768!--                Read 2D topography
1769                   IF ( buildings_f%lod == 1 )  THEN
1770                      ALLOCATE ( buildings_f%var_2d(nys:nyn,nxl:nxr) )
1771                      DO  i = nxl, nxr
1772                         CALL get_variable( id_topo, 'buildings_2D',           &
1773                                            i, buildings_f%var_2d(:,i) ) 
1774                      ENDDO
1775                   ELSE
1776                      message_string = 'NetCDF attribute lod ' //              &
1777                                       '(level of detail) is not set ' //      &
1778                                       'properly for buildings_2D.'
1779                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI000',         &
1780                                     1, 2, 0, 6, 0 )
1781                   ENDIF
1782                ENDIF
1783!
1784!--             If available, also read 3D building information. If both are
1785!--             available, use 3D information.
1786                IF ( check_existence( var_names, 'buildings_3D' ) )  THEN
1787                   buildings_f%from_file = .TRUE. 
1788                   CALL get_attribute( id_topo, char_lod, buildings_f%lod,     &
1789                                       .FALSE., 'buildings_3D' )     
1790
1791                   CALL get_attribute( id_topo, char_fill,                     &
1792                                       buildings_f%fill2,                      &
1793                                       .FALSE., 'buildings_3D' )
1794
1795                   CALL get_dimension_length( id_topo, buildings_f%nz, 'z' )
1796 
1797                   IF ( buildings_f%lod == 2 )  THEN
1798                      ALLOCATE( buildings_f%z(nzb:buildings_f%nz-1) )
1799                      CALL get_variable( id_topo, 'z', buildings_f%z )
1800
1801                      ALLOCATE( buildings_f%var_3d(nzb:buildings_f%nz-1,       &
1802                                                   nys:nyn,nxl:nxr) )
1803                      buildings_f%var_3d = 0
1804!
1805!--                   Read data PE-wise. Read yz-slices.
1806                      DO  i = nxl, nxr
1807                         DO  j = nys, nyn
1808                            CALL get_variable( id_topo, 'buildings_3D',        &
1809                                               i, j,                           &
1810                                               buildings_f%var_3d(:,j,i) )
1811                         ENDDO
1812                      ENDDO
1813                   ELSE
1814                      message_string = 'NetCDF attribute lod ' //              &
1815                                       '(level of detail) is not set ' //      &
1816                                       'properly for buildings_3D.'
1817                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI001',         &
1818                                     1, 2, 0, 6, 0 )
1819                   ENDIF
1820                ENDIF
1821!
1822!--             Read building IDs and its FillValue attribute. Further required
1823!--             for mapping buildings on top of orography.
1824                IF ( check_existence( var_names, 'building_id' ) )  THEN
1825                   building_id_f%from_file = .TRUE. 
1826                   CALL get_attribute( id_topo, char_fill,                     &
1827                                       building_id_f%fill, .FALSE.,            &
1828                                       'building_id' )
1829             
1830
1831                   ALLOCATE ( building_id_f%var(nys:nyn,nxl:nxr) )
1832                   DO  i = nxl, nxr
1833                      CALL get_variable( id_topo, 'building_id',               &
1834                                          i, building_id_f%var(:,i) ) 
1835                   ENDDO
1836                ELSE
1837                   building_id_f%from_file = .FALSE. 
1838                ENDIF
1839!
1840!--             Read building_type and required attributes.
1841                IF ( check_existence( var_names, 'building_type' ) )  THEN
1842                   building_type_f%from_file = .TRUE. 
1843                   CALL get_attribute( id_topo, char_fill,                     &
1844                                       building_type_f%fill, .FALSE.,          &
1845                                       'building_type' ) 
1846               
1847                   ALLOCATE ( building_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr) )
1848                   DO  i = nxl, nxr
1849                      CALL get_variable( id_topo, 'building_type',             &
1850                                         i, building_type_f%var(:,i) )
1851                   ENDDO
1852                ELSE
1853                   building_type_f%from_file = .FALSE.
1854                ENDIF
1855
1856!
1857!--             Close topography input file
1858                CALL close_input_file( id_topo )
1859#else
1860                CONTINUE
1861#endif
1862!
1863!--          ASCII input
1864             ELSEIF ( TRIM( topography ) == 'read_from_file' )  THEN
1865
1866                OPEN( 90, FILE='TOPOGRAPHY_DATA'//TRIM( coupling_char ),       &
1867                      STATUS='OLD', FORM='FORMATTED', ERR=10 )
1868!
1869!--             Read topography PE-wise. Rows are read from nyn to nys, columns
1870!--             are read from nxl to nxr. At first, ny-nyn rows need to be skipped.
1871                skip_n_rows = 0
1872                DO WHILE ( skip_n_rows < ny - nyn )
1873                   READ( 90, * ) 
1874                   skip_n_rows = skip_n_rows + 1
1875                ENDDO
1876!
1877!--             Read data from nyn to nys and nxl to nxr. Therefore, skip
1878!--             column until nxl-1 is reached
1879                ALLOCATE ( buildings_f%var_2d(nys:nyn,nxl:nxr) )
1880                DO  j = nyn, nys, -1
1881                   READ( 90, *, ERR=11, END=11 )                               &
1882                                   ( dum, i = 0, nxl-1 ),                      &
1883                                   ( buildings_f%var_2d(j,i), i = nxl, nxr )
1884                ENDDO
1885
1886                GOTO 12
1887         
1888 10             message_string = 'file TOPOGRAPHY'//TRIM( coupling_char )//    &
1889                                 ' does not exist'
1890                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0208', 1, 2, 0, 6, 0 )
1891
1892 11             message_string = 'errors in file TOPOGRAPHY_DATA'//            &
1893                                 TRIM( coupling_char )
1894                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0209', 1, 2, 0, 6, 0 )
1895
1896 12             CLOSE( 90 )
1897                buildings_f%from_file = .TRUE.
1898
1899             ENDIF
1900
1901          ENDIF
1902#if defined( __parallel )
1903          CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
1904#endif
1905       ENDDO
1906!
1907!--    End of CPU measurement
1908       CALL cpu_log( log_point_s(83), 'NetCDF/ASCII input topo', 'stop' )
1909!
1910!--    Check for minimum requirement to setup building topography. If buildings
1911!--    are provided, also an ID and a type are required.
1912!--    Note, doing this check in check_parameters
1913!--    will be too late (data will be used for grid inititialization before).
1914       IF ( input_pids_static )  THEN
1915          IF ( buildings_f%from_file  .AND.                                    &
1916               .NOT. building_id_f%from_file )  THEN                       
1917             message_string = 'If building heigths are prescribed in ' //      &
1918                              'static input file, also an ID is required.'
1919             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI002', 1, 2, 0, 6, 0 )
1920          ENDIF
1921       ENDIF
1922!
1923!--    In case no terrain height is provided by static input file, allocate
1924!--    array nevertheless and set terrain height to 0, which simplifies
1925!--    topography initialization.
1926       IF ( .NOT. terrain_height_f%from_file )  THEN
1927          ALLOCATE ( terrain_height_f%var(nys:nyn,nxl:nxr) )
1928          terrain_height_f%var = 0.0_wp
1929       ENDIF
1930!
1931!--    Finally, exchange 1 ghost point for building ID and type.
1932!--    In case of non-cyclic boundary conditions set Neumann conditions at the
1933!--    lateral boundaries.
1934       IF ( building_id_f%from_file )  THEN
1935          var_exchange_int                  = building_id_f%fill
1936          var_exchange_int(nys:nyn,nxl:nxr) = building_id_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)
1937          CALL exchange_horiz_2d_int( var_exchange_int, nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
1938          DEALLOCATE( building_id_f%var )
1939          ALLOCATE( building_id_f%var(nys-nbgp:nyn+nbgp,nxl-nbgp:nxr+nbgp) )
1940          building_id_f%var = var_exchange_int
1941
1942          IF ( .NOT. bc_ns_cyc )  THEN
1943             IF ( nys == 0  )  building_id_f%var(-1,:)   = building_id_f%var(0,:)
1944             IF ( nyn == ny )  building_id_f%var(ny+1,:) = building_id_f%var(ny,:)
1945          ENDIF
1946          IF ( .NOT. bc_lr_cyc )  THEN
1947             IF ( nxl == 0  )  building_id_f%var(:,-1)   = building_id_f%var(:,0) 
1948             IF ( nxr == nx )  building_id_f%var(:,nx+1) = building_id_f%var(:,nx)       
1949          ENDIF
1950       ENDIF
1951
1952       IF ( building_type_f%from_file )  THEN
1953          var_exchange_int                  = INT( building_type_f%fill, KIND = 4 )
1954          var_exchange_int(nys:nyn,nxl:nxr) =                                  &
1955                          INT( building_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr), KIND = 4 )
1956          CALL exchange_horiz_2d_int( var_exchange_int, nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
1957          DEALLOCATE( building_type_f%var )
1958          ALLOCATE( building_type_f%var(nys-nbgp:nyn+nbgp,nxl-nbgp:nxr+nbgp) )
1959          building_type_f%var = INT( var_exchange_int, KIND = 1 )
1960
1961          IF ( .NOT. bc_ns_cyc )  THEN
1962             IF ( nys == 0  )  building_type_f%var(-1,:)   = building_type_f%var(0,:)
1963             IF ( nyn == ny )  building_type_f%var(ny+1,:) = building_type_f%var(ny,:)
1964          ENDIF
1965          IF ( .NOT. bc_lr_cyc )  THEN
1966             IF ( nxl == 0  )  building_type_f%var(:,-1)   = building_type_f%var(:,0) 
1967             IF ( nxr == nx )  building_type_f%var(:,nx+1) = building_type_f%var(:,nx)       
1968          ENDIF
1969       ENDIF
1970
1971    END SUBROUTINE netcdf_data_input_topo
1972
1973!------------------------------------------------------------------------------!
1974! Description:
1975! ------------
1976!> Reads initialization data of u, v, w, pt, q, geostrophic wind components,
1977!> as well as soil moisture and soil temperature, derived from larger-scale
1978!> model (COSMO) by Inifor.
1979!------------------------------------------------------------------------------!
1980    SUBROUTINE netcdf_data_input_init_3d
1981
1982       USE arrays_3d,                                                          &
1983           ONLY:  q, pt, u, v, w
1984
1985       USE control_parameters,                                                 &
1986           ONLY:  bc_lr_cyc, bc_ns_cyc, forcing, humidity, land_surface,       &
1987                  message_string, neutral, surface_pressure
1988
1989       USE indices,                                                            &
1990           ONLY:  nx, nxl, nxlu, nxr, ny, nyn, nys, nysv, nzb, nz, nzt
1991
1992       IMPLICIT NONE
1993
1994       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names
1995
1996       INTEGER(iwp) ::  i          !< running index along x-direction
1997       INTEGER(iwp) ::  ii         !< running index for IO blocks
1998       INTEGER(iwp) ::  id_dynamic !< NetCDF id of dynamic input file
1999       INTEGER(iwp) ::  j          !< running index along y-direction
2000       INTEGER(iwp) ::  k          !< running index along z-direction
2001       INTEGER(iwp) ::  num_vars   !< number of variables in netcdf input file
2002       INTEGER(iwp) ::  off_i      !< offset in x-direction used for reading the u-component
2003       INTEGER(iwp) ::  off_j      !< offset in y-direction used for reading the v-component
2004
2005       LOGICAL      ::  check_passed !< flag indicating if a check passed
2006
2007!
2008!--    Skip routine if no input file with dynamic input data is available.
2009       IF ( .NOT. input_pids_dynamic )  RETURN
2010!
2011!--    Please note, Inifor is designed to provide initial data for u and v for
2012!--    the prognostic grid points in case of lateral Dirichlet conditions.
2013!--    This means that Inifor provides data from nxlu:nxr (for u) and
2014!--    from nysv:nyn (for v) at the left and south domain boundary, respectively.
2015!--    However, as work-around for the moment, PALM will run with cyclic
2016!--    conditions and will be initialized with data provided by Inifor
2017!--    boundaries in case of Dirichlet.
2018!--    Hence, simply set set nxlu/nysv to 1 (will be reset to its original value
2019!--    at the end of this routine.
2020       IF ( bc_lr_cyc  .AND.  nxl == 0 )  nxlu = 1 
2021       IF ( bc_ns_cyc  .AND.  nys == 0 )  nysv = 1
2022
2023!
2024!--    CPU measurement
2025       CALL cpu_log( log_point_s(85), 'NetCDF input init', 'start' )
2026
2027       DO  ii = 0, io_blocks-1
2028          IF ( ii == io_group )  THEN
2029#if defined ( __netcdf )
2030!
2031!--          Open file in read-only mode
2032             CALL open_read_file( TRIM( input_file_dynamic ) //                &
2033                                  TRIM( coupling_char ), id_dynamic ) 
2034
2035!
2036!--          At first, inquire all variable names.
2037             CALL inquire_num_variables( id_dynamic, num_vars )
2038!
2039!--          Allocate memory to store variable names.
2040             ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
2041             CALL inquire_variable_names( id_dynamic, var_names )
2042!
2043!--          Read vertical dimension of scalar und w grid. Will be used for
2044!--          inter- and extrapolation in case of stretched numeric grid.
2045!--          This will be removed when Inifor is able to handle stretched grids.
2046             CALL get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nzu, 'z'     )
2047             CALL get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nzw, 'zw'    )
2048             CALL get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nzs, 'depth' )
2049!
2050!--          Read also the horizontal dimensions. These are used just used fo
2051!--          checking the compatibility with the PALM grid before reading.
2052             CALL get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nx,  'x'  )
2053             CALL get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nxu, 'xu' )
2054             CALL get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%ny,  'y'  )
2055             CALL get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nyv, 'yv' )
2056
2057!
2058!--          Check for correct horizontal and vertical dimension. Please note,
2059!--          checks are performed directly here and not called from
2060!--          check_parameters as some varialbes are still not allocated there. 
2061!--          Moreover, please note, u- and v-grid has 1 grid point less on
2062!--          Inifor grid.
2063             IF ( init_3d%nx-1 /= nx  .OR.  init_3d%nxu-1 /= nx - 1  .OR.      &
2064                  init_3d%ny-1 /= ny  .OR.  init_3d%nyv-1 /= ny - 1 )  THEN
2065                message_string = 'Number of inifor horizontal grid points  '// &
2066                                 'does not match the number of numeric grid '//&
2067                                 'points.'
2068                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI003', 1, 2, 0, 6, 0 )
2069             ENDIF
2070
2071             IF ( init_3d%nzu-1 /= nz )  THEN
2072                message_string = 'Number of inifor vertical grid points ' //   &
2073                                 'does not match the number of numeric grid '//&
2074                                 'points.'
2075                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI003', 1, 2, 0, 6, 0 )
2076             ENDIF
2077!
2078!--          Read vertical dimensions. Later, these are required for eventual
2079!--          inter- and extrapolations of the initialization data.
2080             IF ( check_existence( var_names, 'z' ) )  THEN
2081                ALLOCATE( init_3d%zu_atmos(1:init_3d%nzu) )
2082                CALL get_variable( id_dynamic, 'z', init_3d%zu_atmos )
2083             ENDIF
2084             IF ( check_existence( var_names, 'zw' ) )  THEN
2085                ALLOCATE( init_3d%zw_atmos(1:init_3d%nzw) )
2086                CALL get_variable( id_dynamic, 'zw', init_3d%zw_atmos )
2087             ENDIF
2088             IF ( check_existence( var_names, 'depth' ) )  THEN
2089                ALLOCATE( init_3d%z_soil(1:init_3d%nzs) )
2090                CALL get_variable( id_dynamic, 'depth', init_3d%z_soil )
2091             ENDIF
2092!
2093!--          Read initial geostrophic wind components at
2094!--          t = 0 (index 1 in file).
2095             IF ( check_existence( var_names, 'ls_forcing_ug' ) )  THEN
2096                ALLOCATE( init_3d%ug_init(nzb:nzt+1) )
2097                CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_ug', 1,          &
2098                                      init_3d%ug_init )
2099                init_3d%from_file_ug = .TRUE.
2100             ELSE
2101                init_3d%from_file_ug = .FALSE.
2102             ENDIF
2103             IF ( check_existence( var_names, 'ls_forcing_vg' ) )  THEN
2104                ALLOCATE( init_3d%vg_init(nzb:nzt+1) )
2105                CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_vg', 1,          &
2106                                      init_3d%vg_init )
2107                init_3d%from_file_vg = .TRUE.
2108             ELSE
2109                init_3d%from_file_vg = .FALSE.
2110             ENDIF
2111!
2112!--          Read inital 3D data of u, v, w, pt and q,
2113!--          derived from COSMO model. Read PE-wise yz-slices.
2114!--          Please note, the u-, v- and w-component are defined on different
2115!--          grids with one element less in the x-, y-,
2116!--          and z-direction, respectively. Hence, reading is subdivided
2117!--          into separate loops. Moreover, i and j are used
2118!--          as start index in the NF90 interface.
2119!--          The passed arguments for u, and v are (i,j)-1, respectively,
2120!--          in contrast to the remaining quantities. This is because in case
2121!--          of forcing is applied, the input data for u and v has one
2122!--          element less along the x- and y-direction respectively.
2123!--          Read u-component
2124             IF ( check_existence( var_names, 'init_u' ) )  THEN
2125!
2126!--             Read attributes for the fill value and level-of-detail
2127                CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_u,     &
2128                                    .FALSE., 'init_u' )
2129                CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_u,       &
2130                                    .FALSE., 'init_u' )
2131!
2132!--             level-of-detail 1 - read initialization profile
2133                IF ( init_3d%lod_u == 1 )  THEN
2134                   ALLOCATE( init_3d%u_init(nzb:nzt+1) )
2135                   init_3d%u_init = 0.0_wp
2136
2137                   CALL get_variable( id_dynamic, 'init_u',                    &
2138                                      init_3d%u_init(nzb+1:nzt+1) )
2139!
2140!--             level-of-detail 2 - read 3D initialization data
2141                ELSEIF ( init_3d%lod_u == 2 )  THEN
2142!
2143!--                Set offset value. In case of Dirichlet conditions at the left
2144!--                domain boundary, the u component starts at nxl+1. This case,
2145!--                the passed start-index for reading the NetCDF data is shifted
2146!--                by -1. 
2147                   off_i = 1 !MERGE( 1, 0, forcing )
2148
2149                   DO  i = nxlu, nxr
2150                      DO  j = nys, nyn   
2151                         CALL get_variable( id_dynamic, 'init_u', i-off_i, j,  &
2152                                            u(nzb+1:nzt+1,j,i) )
2153                      ENDDO
2154                   ENDDO
2155
2156                ENDIF
2157                init_3d%from_file_u = .TRUE.
2158             ENDIF
2159!
2160!--          Read v-component
2161             IF ( check_existence( var_names, 'init_v' ) )  THEN
2162!
2163!--             Read attributes for the fill value and level-of-detail
2164                CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_v,     &
2165                                    .FALSE., 'init_v' )
2166                CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_v,       &
2167                                    .FALSE., 'init_v' )
2168!
2169!--             level-of-detail 1 - read initialization profile
2170                IF ( init_3d%lod_v == 1 )  THEN
2171                   ALLOCATE( init_3d%v_init(nzb:nzt+1) )
2172                   init_3d%v_init = 0.0_wp
2173
2174                   CALL get_variable( id_dynamic, 'init_v',                    &
2175                                      init_3d%v_init(nzb+1:nzt+1) )
2176
2177!
2178!--             level-of-detail 2 - read 3D initialization data
2179                ELSEIF ( init_3d%lod_v == 2 )  THEN
2180!
2181!--                Set offset value. In case of Dirichlet conditions at the south
2182!--                domain boundary, the v component starts at nys+1. This case,
2183!--                the passed start-index for reading the NetCDF data is shifted
2184!--                by -1. 
2185                   off_j = 1 !MERGE( 1, 0, forcing )
2186
2187                   DO  i = nxl, nxr
2188                      DO  j = nysv, nyn   
2189                         CALL get_variable( id_dynamic, 'init_v', i, j-off_j,  &
2190                                            v(nzb+1:nzt+1,j,i) )
2191                      ENDDO
2192                   ENDDO
2193
2194                ENDIF
2195                init_3d%from_file_v = .TRUE.
2196             ENDIF
2197!
2198!--          Read w-component
2199             IF ( check_existence( var_names, 'init_w' ) )  THEN
2200!
2201!--             Read attributes for the fill value and level-of-detail
2202                CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_w,     &
2203                                    .FALSE., 'init_w' )
2204                CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_w,       &
2205                                    .FALSE., 'init_w' )
2206!
2207!--             level-of-detail 1 - read initialization profile
2208                IF ( init_3d%lod_w == 1 )  THEN
2209                   ALLOCATE( init_3d%w_init(nzb:nzt+1) )
2210                   init_3d%w_init = 0.0_wp
2211
2212                   CALL get_variable( id_dynamic, 'init_w',                    &
2213                                      init_3d%w_init(nzb+1:nzt) )
2214
2215!
2216!--             level-of-detail 2 - read 3D initialization data
2217                ELSEIF ( init_3d%lod_w == 2 )  THEN
2218                   DO  i = nxl, nxr
2219                      DO  j = nys, nyn
2220                         CALL get_variable( id_dynamic, 'init_w', i, j,        &
2221                                            w(nzb+1:nzt,j,i) )
2222                      ENDDO
2223                   ENDDO
2224
2225                ENDIF
2226                init_3d%from_file_w = .TRUE.
2227             ENDIF
2228!
2229!--          Read potential temperature
2230             IF ( .NOT. neutral )  THEN     
2231                IF ( check_existence( var_names, 'init_pt' ) )  THEN   
2232!
2233!--                Read attributes for the fill value and level-of-detail
2234                   CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_pt, &
2235                                       .FALSE., 'init_pt' )
2236                   CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_pt,   &
2237                                       .FALSE., 'init_pt' )
2238!
2239!--                level-of-detail 1 - read initialization profile
2240                   IF ( init_3d%lod_pt == 1 )  THEN
2241                      ALLOCATE( init_3d%pt_init(nzb:nzt+1) )
2242
2243                      CALL get_variable( id_dynamic, 'init_pt',                &
2244                                         init_3d%pt_init(nzb+1:nzt+1) )
2245!
2246!--                   Set Neumann surface boundary condition for initial profil
2247                      init_3d%pt_init(nzb) = init_3d%pt_init(nzb+1)
2248!
2249!--                level-of-detail 2 - read 3D initialization data
2250                   ELSEIF ( init_3d%lod_pt == 2 )  THEN
2251                      DO  i = nxl, nxr
2252                         DO  j = nys, nyn
2253                            CALL get_variable( id_dynamic, 'init_pt', i, j,    &
2254                                               pt(nzb+1:nzt+1,j,i) )
2255                         ENDDO
2256                      ENDDO
2257
2258                   ENDIF
2259                   init_3d%from_file_pt = .TRUE.
2260                ENDIF
2261             ENDIF
2262!
2263!--          Read mixing ratio
2264             IF ( humidity )  THEN
2265                IF ( check_existence( var_names, 'init_qv' ) )  THEN
2266!
2267!--                Read attributes for the fill value and level-of-detail
2268                   CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_q,  &
2269                                       .FALSE., 'init_qv' )
2270                   CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_q,    &
2271                                       .FALSE., 'init_qv' )
2272!
2273!--                level-of-detail 1 - read initialization profile
2274                   IF ( init_3d%lod_q == 1 )  THEN
2275                      ALLOCATE( init_3d%q_init(nzb:nzt+1) )
2276
2277                      CALL get_variable( id_dynamic, 'init_qv',               &
2278                                         init_3d%q_init(nzb+1:nzt+1) )
2279!
2280!--                   Set Neumann surface boundary condition for initial profil
2281                      init_3d%q_init(nzb) = init_3d%q_init(nzb+1)
2282
2283!
2284!--                level-of-detail 2 - read 3D initialization data
2285                   ELSEIF ( init_3d%lod_q == 2 )  THEN
2286                      DO  i = nxl, nxr
2287                         DO  j = nys, nyn
2288                            CALL get_variable( id_dynamic, 'init_qv', i, j,    &
2289                                               q(nzb+1:nzt+1,j,i) )
2290                         ENDDO
2291                      ENDDO
2292
2293                   ENDIF
2294                   init_3d%from_file_q = .TRUE.
2295                ENDIF
2296             ENDIF
2297!
2298!--          Read soil moisture
2299             IF ( land_surface )  THEN
2300
2301                IF ( check_existence( var_names, 'init_soil_m' ) )  THEN
2302!
2303!--                Read attributes for the fill value and level-of-detail
2304                   CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill,                  &
2305                                       init_3d%fill_msoil,                     &
2306                                       .FALSE., 'init_soil_m' )
2307                   CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod,                   &
2308                                       init_3d%lod_msoil,                      &
2309                                       .FALSE., 'init_soil_m' )
2310!
2311!--                level-of-detail 1 - read initialization profile
2312                   IF ( init_3d%lod_msoil == 1 )  THEN
2313                      ALLOCATE( init_3d%msoil_init(0:init_3d%nzs-1) )
2314
2315                      CALL get_variable( id_dynamic, 'init_soil_m',            &
2316                                         init_3d%msoil_init(0:init_3d%nzs-1) )
2317!
2318!--                level-of-detail 2 - read 3D initialization data
2319                   ELSEIF ( init_3d%lod_msoil == 2 )  THEN
2320                      ALLOCATE ( init_3d%msoil(0:init_3d%nzs-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
2321                      DO  i = nxl, nxr
2322                         DO  j = nys, nyn
2323                            CALL get_variable( id_dynamic, 'init_soil_m', i, j,&
2324                                               init_3d%msoil(0:init_3d%nzs-1,j,i) )
2325                         ENDDO
2326                      ENDDO
2327                   ENDIF
2328                   init_3d%from_file_msoil = .TRUE.
2329                ENDIF
2330!
2331!--             Read soil temperature
2332                IF ( check_existence( var_names, 'init_soil_t' ) )  THEN
2333!
2334!--                Read attributes for the fill value and level-of-detail
2335                   CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill,                  &
2336                                       init_3d%fill_tsoil,                     &
2337                                       .FALSE., 'init_soil_t' )
2338                   CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod,                   &
2339                                       init_3d%lod_tsoil,                      &
2340                                       .FALSE., 'init_soil_t' )
2341!
2342!--                level-of-detail 1 - read initialization profile
2343                   IF ( init_3d%lod_tsoil == 1 )  THEN
2344                      ALLOCATE( init_3d%tsoil_init(0:init_3d%nzs-1) )
2345
2346                      CALL get_variable( id_dynamic, 'init_soil_t',            &
2347                                         init_3d%tsoil_init(0:init_3d%nzs-1) )
2348
2349!
2350!--                level-of-detail 2 - read 3D initialization data
2351                   ELSEIF ( init_3d%lod_tsoil == 2 )  THEN
2352                      ALLOCATE ( init_3d%tsoil(0:init_3d%nzs-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
2353                      DO  i = nxl, nxr
2354                         DO  j = nys, nyn
2355                            CALL get_variable( id_dynamic, 'init_soil_t', i, j,&
2356                                               init_3d%tsoil(0:init_3d%nzs-1,j,i) )
2357                         ENDDO
2358                      ENDDO
2359                   ENDIF
2360                   init_3d%from_file_tsoil = .TRUE.
2361                ENDIF
2362             ENDIF
2363!
2364!--          Close input file
2365             CALL close_input_file( id_dynamic )
2366#endif
2367          ENDIF
2368#if defined( __parallel )
2369          CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
2370#endif
2371       ENDDO
2372!
2373!--    End of CPU measurement
2374       CALL cpu_log( log_point_s(85), 'NetCDF input init', 'stop' )
2375!
2376!--    Finally, check if the input data has any fill values. Please note,
2377!--    checks depend on the LOD of the input data.
2378       IF ( init_3d%from_file_u )  THEN
2379          check_passed = .TRUE.
2380          IF ( init_3d%lod_u == 1 )  THEN
2381             IF ( ANY( init_3d%u_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_u ) )       &
2382                check_passed = .FALSE.
2383          ELSEIF ( init_3d%lod_u == 2 )  THEN
2384             IF ( ANY( u(nzb+1:nzt+1,nys:nyn,nxlu:nxr) == init_3d%fill_u ) )   &
2385                check_passed = .FALSE.
2386          ENDIF
2387          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
2388             message_string = 'NetCDF input for u_init must not contain ' //   &
2389                              'any _FillValues'
2390             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI004', 2, 2, 0, 6, 0 )
2391          ENDIF
2392       ENDIF
2393
2394       IF ( init_3d%from_file_v )  THEN
2395          check_passed = .TRUE.
2396          IF ( init_3d%lod_v == 1 )  THEN
2397             IF ( ANY( init_3d%v_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_v ) )       &
2398                check_passed = .FALSE.
2399          ELSEIF ( init_3d%lod_v == 2 )  THEN
2400             IF ( ANY( v(nzb+1:nzt+1,nysv:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_v ) )   &
2401                check_passed = .FALSE.
2402          ENDIF
2403          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
2404             message_string = 'NetCDF input for v_init must not contain ' //   &
2405                              'any _FillValues'
2406             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI005', 2, 2, 0, 6, 0 )
2407          ENDIF
2408       ENDIF
2409
2410       IF ( init_3d%from_file_w )  THEN
2411          check_passed = .TRUE.
2412          IF ( init_3d%lod_w == 1 )  THEN
2413             IF ( ANY( init_3d%w_init(nzb+1:nzt) == init_3d%fill_w ) )         &
2414                check_passed = .FALSE.
2415          ELSEIF ( init_3d%lod_w == 2 )  THEN
2416             IF ( ANY( w(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_w ) )      &
2417                check_passed = .FALSE.
2418          ENDIF
2419          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
2420             message_string = 'NetCDF input for w_init must not contain ' //   &
2421                              'any _FillValues'
2422             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI006', 2, 2, 0, 6, 0 )
2423          ENDIF
2424       ENDIF
2425
2426       IF ( init_3d%from_file_pt )  THEN
2427          check_passed = .TRUE.
2428          IF ( init_3d%lod_pt == 1 )  THEN
2429             IF ( ANY( init_3d%pt_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_pt ) )     &
2430                check_passed = .FALSE.
2431          ELSEIF ( init_3d%lod_pt == 2 )  THEN
2432             IF ( ANY( pt(nzb+1:nzt+1,nys:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_pt ) )  &
2433                check_passed = .FALSE.
2434          ENDIF
2435          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
2436             message_string = 'NetCDF input for pt_init must not contain ' //  &
2437                              'any _FillValues'
2438             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI007', 2, 2, 0, 6, 0 )
2439          ENDIF
2440       ENDIF
2441
2442       IF ( init_3d%from_file_q )  THEN
2443          check_passed = .TRUE.
2444          IF ( init_3d%lod_q == 1 )  THEN
2445             IF ( ANY( init_3d%q_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_q ) )       &
2446                check_passed = .FALSE.
2447          ELSEIF ( init_3d%lod_q == 2 )  THEN
2448             IF ( ANY( q(nzb+1:nzt+1,nys:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_q ) )    &
2449                check_passed = .FALSE.
2450          ENDIF
2451          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
2452             message_string = 'NetCDF input for q_init must not contain ' //   &
2453                              'any _FillValues'
2454             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI008', 2, 2, 0, 6, 0 )
2455          ENDIF
2456       ENDIF
2457!
2458!--    Workaround for cyclic conditions. Please see above for further explanation.
2459       IF ( bc_lr_cyc  .AND.  nxl == 0 )  nxlu = nxl 
2460       IF ( bc_ns_cyc  .AND.  nys == 0 )  nysv = nys
2461
2462    END SUBROUTINE netcdf_data_input_init_3d
2463
2464!------------------------------------------------------------------------------!
2465! Description:
2466! ------------
2467!> Reads data at lateral and top boundaries derived from larger-scale model
2468!> (COSMO) by Inifor.
2469!------------------------------------------------------------------------------!
2470    SUBROUTINE netcdf_data_input_lsf
2471
2472       USE control_parameters,                                                 &
2473           ONLY:  bc_lr_cyc, bc_ns_cyc, force_bound_l, force_bound_n,          &
2474                  force_bound_r, force_bound_s,                                &
2475                  forcing, humidity, message_string, neutral, simulated_time
2476
2477
2478       USE indices,                                                            &
2479           ONLY:  nxl, nxlu, nxr, nyn, nys, nysv, nzb, nzt
2480
2481       IMPLICIT NONE
2482
2483
2484       INTEGER(iwp) ::  i          !< running index along x-direction
2485       INTEGER(iwp) ::  ii         !< running index for IO blocks
2486       INTEGER(iwp) ::  id_dynamic !< NetCDF id of dynamic input file
2487       INTEGER(iwp) ::  j          !< running index along y-direction
2488       INTEGER(iwp) ::  k          !< running index along z-direction
2489       INTEGER(iwp) ::  num_vars   !< number of variables in netcdf input file
2490       INTEGER(iwp) ::  t          !< running index time dimension
2491
2492       REAL(wp) ::  dum           !< dummy variable to skip columns while reading topography file   
2493
2494       force%from_file = MERGE( .TRUE., .FALSE., input_pids_dynamic ) 
2495!
2496!--    Skip input if no forcing from larger-scale models is applied.
2497       IF ( .NOT. forcing )  RETURN
2498
2499!
2500!--    CPU measurement
2501       CALL cpu_log( log_point_s(86), 'NetCDF input forcing', 'start' )
2502
2503       DO  ii = 0, io_blocks-1
2504          IF ( ii == io_group )  THEN
2505#if defined ( __netcdf )
2506!
2507!--          Open file in read-only mode
2508             CALL open_read_file( TRIM( input_file_dynamic ) //                &
2509                                  TRIM( coupling_char ), id_dynamic ) 
2510!
2511!--          Initialize INIFOR forcing.
2512             IF ( .NOT. force%init )  THEN
2513!
2514!--             At first, inquire all variable names.
2515                CALL inquire_num_variables( id_dynamic, num_vars )
2516!
2517!--             Allocate memory to store variable names.
2518                ALLOCATE( force%var_names(1:num_vars) )
2519                CALL inquire_variable_names( id_dynamic, force%var_names )
2520!
2521!--             Read time dimension, allocate memory and finally read time array
2522                CALL get_dimension_length( id_dynamic, force%nt, 'time' )
2523
2524                IF ( check_existence( force%var_names, 'time' ) )  THEN
2525                   ALLOCATE( force%time(0:force%nt-1) )
2526                   CALL get_variable( id_dynamic, 'time', force%time )
2527                ENDIF
2528!
2529!--             Read vertical dimension of scalar und w grid
2530                CALL get_dimension_length( id_dynamic, force%nzu, 'z' )
2531                CALL get_dimension_length( id_dynamic, force%nzw, 'zw' )
2532
2533                IF ( check_existence( force%var_names, 'z' ) )  THEN
2534                   ALLOCATE( force%zu_atmos(1:force%nzu) )
2535                   CALL get_variable( id_dynamic, 'z', force%zu_atmos )
2536                ENDIF
2537                IF ( check_existence( force%var_names, 'zw' ) )  THEN
2538                   ALLOCATE( force%zw_atmos(1:force%nzw) )
2539                   CALL get_variable( id_dynamic, 'zw', force%zw_atmos )
2540                ENDIF
2541
2542!
2543!--             Read surface pressure
2544                IF ( check_existence( force%var_names,                         &
2545                                  'surface_forcing_surface_pressure' ) )  THEN
2546                   ALLOCATE( force%surface_pressure(0:force%nt-1) )
2547                   CALL get_variable( id_dynamic,                              &
2548                                      'surface_forcing_surface_pressure',      &
2549                                      force%surface_pressure )
2550                ENDIF
2551!
2552!--             Set control flag to indicate that initialization is already done
2553                force%init = .TRUE.
2554
2555             ENDIF
2556
2557!
2558!--          Obtain time index for current input starting at 0.
2559!--          @todo: At the moment time, in INIFOR and simulated time correspond
2560!--                 to each other. If required, adjust to daytime.
2561             force%tind = MINLOC( ABS( force%time - simulated_time ), DIM = 1 )&
2562                          - 1
2563             force%tind_p = force%tind + 1
2564!
2565!--          Read geostrophic wind components. In case of forcing, this is only
2566!--          required if cyclic boundary conditions are applied.
2567             IF ( bc_lr_cyc  .AND.  bc_ns_cyc )  THEN
2568                DO  t = force%tind, force%tind_p
2569                   CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_ug', t+1,     &
2570                                         force%ug(t-force%tind,:) )
2571                   CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_vg', t+1,     &
2572                                         force%ug(t-force%tind,:) )
2573                ENDDO
2574             ENDIF 
2575!
2576!--          Read data at lateral and top boundaries. Please note, at left and
2577!--          right domain boundary, yz-layers are read for u, v, w, pt and q.
2578!--          For the v-component, the data starts at nysv, while for the other
2579!--          quantities the data starts at nys. This is equivalent at the north
2580!--          and south domain boundary for the u-component.
2581!--          The function get_variable_bc assumes the start indices with respect
2582!--          to the netcdf file convention (data starts at index 1). For this
2583!--          reason, nys+1 / nxl+1 are passed instead of nys / nxl. For the
2584!--          the u- and v-component at the north/south, and left/right boundary,
2585!--          nxlu and nysv are passed, respectively, since these always starts
2586!--          at index 1 in case of forcing.
2587
2588             IF ( force_bound_l )  THEN
2589                DO  j = nys, nyn
2590                   DO  t = force%tind, force%tind_p
2591                      CALL get_variable_bc( id_dynamic, 'ls_forcing_left_u',   &
2592                                      t+1,                                     &
2593                                      nzb+1, nzt+1-(nzb+1)+1,                  &
2594                                      j+1, 1,                                  &
2595                                      force%u_left(t-force%tind,nzb+1:nzt+1,j) )
2596                   ENDDO
2597                ENDDO
2598
2599                DO  j = nysv, nyn
2600                   DO  t = force%tind, force%tind_p
2601                      CALL get_variable_bc( id_dynamic, 'ls_forcing_left_v',   &
2602                                      t+1,                                     &
2603                                      nzb+1, nzt+1-(nzb+1)+1,                  &
2604                                      j, 1,                                    &
2605                                      force%v_left(t-force%tind,nzb+1:nzt+1,j) )
2606                   ENDDO
2607                ENDDO
2608                DO  j = nys, nyn
2609                   DO  t = force%tind, force%tind_p
2610                      CALL get_variable_bc( id_dynamic,                        &
2611                                      'ls_forcing_left_w',                     &
2612                                      t+1,                                     &
2613                                      nzb+1, nzt-(nzb+1) + 1,                  &
2614                                      j+1, 1,                                  &
2615                                      force%w_left(t-force%tind,nzb+1:nzt,j) )
2616                   ENDDO
2617                ENDDO
2618                IF ( .NOT. neutral )  THEN
2619                   DO  j = nys, nyn
2620                      DO  t = force%tind, force%tind_p
2621                         CALL get_variable_bc( id_dynamic,                     &
2622                                      'ls_forcing_left_pt',                    &
2623                                      t+1,                                     &
2624                                      nzb+1, nzt+1-(nzb+1)+1,                  &
2625                                      j+1, 1,                                  &
2626                                      force%pt_left(t-force%tind,nzb+1:nzt+1,j) )
2627                      ENDDO
2628                   ENDDO
2629                ENDIF
2630                IF ( humidity )  THEN
2631                   DO  j = nys, nyn
2632                      DO  t = force%tind, force%tind_p
2633                         CALL get_variable_bc( id_dynamic,                     &
2634                                      'ls_forcing_left_qv',                    &
2635                                      t+1,                                     &
2636                                      nzb+1, nzt+1-(nzb+1)+1,                  &
2637                                      j+1, 1,                                  &
2638                                      force%q_left(t-force%tind,nzb+1:nzt+1,j) )
2639                      ENDDO
2640                   ENDDO
2641                ENDIF
2642             ENDIF
2643
2644             IF ( force_bound_r )  THEN
2645                DO  j = nys, nyn
2646                   DO  t = force%tind, force%tind_p
2647                      CALL get_variable_bc( id_dynamic, 'ls_forcing_right_u',  &
2648                                      t+1,                                     &
2649                                      nzb+1, nzt+1-(nzb+1)+1,                  &
2650                                      j+1, 1,                                  &
2651                                      force%u_right(t-force%tind,nzb+1:nzt+1,j) )
2652                   ENDDO
2653                ENDDO
2654                DO  j = nysv, nyn
2655                   DO  t = force%tind, force%tind_p
2656                      CALL get_variable_bc( id_dynamic, 'ls_forcing_right_v',  &
2657                                      t+1,                                     &
2658                                      nzb+1, nzt+1-(nzb+1)+1,                  &
2659                                      j, 1,                                    &
2660                                      force%v_right(t-force%tind,nzb+1:nzt+1,j) )
2661                   ENDDO
2662                ENDDO
2663                DO  j = nys, nyn
2664                   DO  t = force%tind, force%tind_p
2665                      CALL get_variable_bc( id_dynamic, 'ls_forcing_right_w',  &
2666                                      t+1,                                     &
2667                                      nzb+1, nzt-(nzb+1)+1,                    &
2668                                      j+1, 1,                                  &
2669                                      force%w_right(t-force%tind,nzb+1:nzt,j) )
2670                   ENDDO
2671                ENDDO
2672                IF ( .NOT. neutral )  THEN
2673                   DO  j = nys, nyn
2674                      DO  t = force%tind, force%tind_p
2675                         CALL get_variable_bc( id_dynamic,                     &
2676                                      'ls_forcing_right_pt',                   &
2677                                      t+1,                                     &
2678                                      nzb+1, nzt+1-(nzb+1)+1,                  &
2679                                      j+1, 1,                                  &
2680                                      force%pt_right(t-force%tind,nzb+1:nzt+1,j) )
2681                      ENDDO
2682                   ENDDO
2683                ENDIF
2684                IF ( humidity )  THEN
2685                   DO  j = nys, nyn
2686                      DO  t = force%tind, force%tind_p
2687                         CALL get_variable_bc( id_dynamic,                     &
2688                                      'ls_forcing_right_qv',                   &
2689                                      t+1,                                     &
2690                                      nzb+1, nzt+1-(nzb+1)+1,                  &
2691                                      j+1, 1,                                  &
2692                                      force%q_right(t-force%tind,nzb+1:nzt+1,j) )
2693                      ENDDO
2694                   ENDDO
2695                ENDIF
2696             ENDIF
2697
2698             IF ( force_bound_n )  THEN
2699                DO  i = nxlu, nxr
2700                   DO  t = force%tind, force%tind_p
2701                      CALL get_variable_bc( id_dynamic, 'ls_forcing_north_u',  &
2702                                      t+1,                                     &
2703                                      nzb+1, nzt+1-(nzb+1)+1,                  &
2704                                      i, 1,                                    &
2705                                      force%u_north(t-force%tind,nzb+1:nzt+1,i) )
2706                   ENDDO
2707                ENDDO
2708                DO  i = nxl, nxr
2709                   DO  t = force%tind, force%tind_p
2710                      CALL get_variable_bc( id_dynamic, 'ls_forcing_north_v',  &
2711                                      t+1,                                     &
2712                                      nzb+1, nzt+1-(nzb+1)+1,                  &
2713                                      i+1, 1,                                  &
2714                                      force%v_north(t-force%tind,nzb+1:nzt+1,i) )
2715                   ENDDO
2716                ENDDO
2717                DO  i = nxl, nxr
2718                   DO  t = force%tind, force%tind_p
2719                      CALL get_variable_bc( id_dynamic, 'ls_forcing_north_w',  &
2720                                      t+1,                                     &
2721                                      nzb+1, nzt-(nzb+1)+1,                    &
2722                                      i+1, 1,                                  &
2723                                      force%w_north(t-force%tind,nzb+1:nzt,i) )
2724                   ENDDO
2725                ENDDO
2726                IF ( .NOT. neutral )  THEN
2727                   DO  i = nxl, nxr
2728                      DO  t = force%tind, force%tind_p
2729                         CALL get_variable_bc( id_dynamic,                     &
2730                                      'ls_forcing_north_pt',                   &
2731                                      t+1,                                     &
2732                                      nzb+1, nzt+1-(nzb+1)+1,                  &
2733                                      i+1, 1,                                  &
2734                                      force%pt_north(t-force%tind,nzb+1:nzt+1,i) )
2735                      ENDDO
2736                   ENDDO
2737                ENDIF
2738                IF ( humidity )  THEN
2739                   DO  i = nxl, nxr
2740                      DO  t = force%tind, force%tind_p
2741                         CALL get_variable_bc( id_dynamic,                     &
2742                                      'ls_forcing_north_qv',                   &
2743                                      t+1,                                     &
2744                                      nzb+1, nzt+1-(nzb+1)+1,                  &
2745                                      i+1, 1,                                  &
2746                                      force%q_north(t-force%tind,nzb+1:nzt+1,i) )
2747                      ENDDO
2748                   ENDDO
2749                ENDIF
2750             ENDIF
2751
2752             IF ( force_bound_s )  THEN
2753                DO  i = nxlu, nxr
2754                   DO  t = force%tind, force%tind_p
2755                      CALL get_variable_bc( id_dynamic, 'ls_forcing_south_u',  &
2756                                      t+1,                                     &
2757                                      nzb+1, nzt+1-(nzb+1)+1,                  &
2758                                      i, 1,                                    &
2759                                      force%u_south(t-force%tind,nzb+1:nzt+1,i) )
2760                   ENDDO
2761                ENDDO
2762                DO  i = nxl, nxr
2763                   DO  t = force%tind, force%tind_p
2764                      CALL get_variable_bc( id_dynamic, 'ls_forcing_south_v',  &
2765                                      t+1,                                     &
2766                                      nzb+1, nzt+1-(nzb+1)+1,                  &
2767                                      i+1, 1,                                  &
2768                                      force%v_south(t-force%tind,nzb+1:nzt+1,i) )
2769                   ENDDO
2770                ENDDO
2771                DO  i = nxl, nxr
2772                   DO  t = force%tind, force%tind_p
2773                      CALL get_variable_bc( id_dynamic, 'ls_forcing_south_w',  &
2774                                      t+1,                                     &
2775                                      nzb+1, nzt-(nzb+1)+1,                    &
2776                                      i+1, 1,                                  &
2777                                      force%w_south(t-force%tind,nzb+1:nzt,i) )
2778                   ENDDO
2779                ENDDO
2780                IF ( .NOT. neutral )  THEN
2781                   DO  i = nxl, nxr
2782                      DO  t = force%tind, force%tind_p
2783                         CALL get_variable_bc( id_dynamic,                     &
2784                                      'ls_forcing_south_pt',                   &
2785                                      t+1,                                     &
2786                                      nzb+1, nzt+1-(nzb+1)+1,                  &
2787                                      i+1, 1,                                  &
2788                                      force%pt_south(t-force%tind,nzb+1:nzt+1,i) )
2789                      ENDDO
2790                   ENDDO
2791                ENDIF
2792                IF ( humidity )  THEN
2793                   DO  i = nxl, nxr
2794                      DO  t = force%tind, force%tind_p
2795                         CALL get_variable_bc( id_dynamic,                     &
2796                                      'ls_forcing_south_qv',                   &
2797                                      t+1,                                     &
2798                                      nzb+1, nzt+1-(nzb+1)+1,                  &
2799                                      i+1, 1,                                  &
2800                                      force%q_south(t-force%tind,nzb+1:nzt+1,i) )
2801                      ENDDO
2802                   ENDDO
2803                ENDIF
2804             ENDIF
2805!
2806!--          Top boundary
2807             DO  i = nxlu, nxr
2808                DO  t = force%tind, force%tind_p
2809                   CALL get_variable_bc( id_dynamic, 'ls_forcing_top_u',       &
2810                                   t+1,                                        &
2811                                   nys+1, nyn-nys+1,                           &
2812                                   i, 1,                                       &
2813                                   force%u_top(t-force%tind,nys:nyn,i) )
2814                ENDDO
2815             ENDDO
2816             DO  i = nxl, nxr
2817                DO  t = force%tind, force%tind_p
2818                   CALL get_variable_bc( id_dynamic, 'ls_forcing_top_v',       &
2819                                   t+1,                                        &
2820                                   nysv, nyn-nysv+1,                           &
2821                                   i+1, 1,                                     &
2822                                   force%v_top(t-force%tind,nysv:nyn,i) )
2823                ENDDO
2824             ENDDO
2825             DO  i = nxl, nxr
2826                DO  t = force%tind, force%tind_p
2827                   CALL get_variable_bc( id_dynamic, 'ls_forcing_top_w',       &
2828                                   t+1,                                        &
2829                                   nys+1, nyn-nys+1,                           &
2830                                   i+1, 1,                                     &
2831                                   force%w_top(t-force%tind,nys:nyn,i) )
2832                ENDDO
2833             ENDDO
2834             IF ( .NOT. neutral )  THEN
2835                DO  i = nxl, nxr
2836                   DO  t = force%tind, force%tind_p
2837                      CALL get_variable_bc( id_dynamic, 'ls_forcing_top_pt',   &
2838                                      t+1,                                     &
2839                                      nys+1, nyn-nys+1,                        &
2840                                      i+1, 1,                                  &
2841                                      force%pt_top(t-force%tind,nys:nyn,i) )
2842                   ENDDO
2843                ENDDO
2844             ENDIF
2845             IF ( humidity )  THEN
2846                DO  i = nxl, nxr
2847                   DO  t = force%tind, force%tind_p
2848                      CALL get_variable_bc( id_dynamic, 'ls_forcing_top_qv',   &
2849                                      t+1,                                     &
2850                                      nys+1, nyn-nys+1,                        &
2851                                      i+1, 1,                                  &
2852                                      force%q_top(t-force%tind,nys:nyn,i) )
2853                   ENDDO
2854                ENDDO
2855             ENDIF
2856
2857!
2858!--          Close input file
2859             CALL close_input_file( id_dynamic )
2860#endif
2861          ENDIF
2862#if defined( __parallel )
2863          CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
2864#endif
2865       ENDDO
2866
2867!
2868!--    End of CPU measurement
2869       CALL cpu_log( log_point_s(86), 'NetCDF input forcing', 'stop' )
2870
2871!
2872!--    Finally, after data input set control flag indicating that vertical
2873!--    inter- and/or extrapolation is required.
2874!--    Please note, inter/extrapolation of INIFOR data is only a workaroud,
2875!--    as long as INIFOR delivers vertically equidistant data.
2876       force%interpolated = .FALSE. 
2877
2878    END SUBROUTINE netcdf_data_input_lsf
2879
2880
2881!------------------------------------------------------------------------------!
2882! Description:
2883! ------------
2884!> Checks input file for consistency and minimum requirements.
2885!------------------------------------------------------------------------------!
2886    SUBROUTINE netcdf_data_input_check_dynamic
2887
2888       USE control_parameters,                                                 &
2889           ONLY:  initializing_actions, forcing, message_string
2890
2891       IMPLICIT NONE
2892
2893!
2894!--    In case of forcing, check whether dynamic input file is present
2895       IF ( .NOT. input_pids_dynamic  .AND.  forcing )  THEN
2896          message_string = 'forcing = .TRUE. requires dynamic input file ' //  &
2897                            TRIM( input_file_dynamic ) // TRIM( coupling_char )
2898          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI009', 1, 2, 0, 6, 0 )
2899       ENDIF
2900!
2901!--    Dynamic input file must also be present if initialization via inifor is
2902!--    prescribed.
2903       IF ( .NOT. input_pids_dynamic  .AND.                                    &
2904            TRIM( initializing_actions ) == 'inifor' )  THEN
2905          message_string = 'initializing_actions = inifor requires dynamic ' //&
2906                           'input file ' // TRIM( input_file_dynamic ) //      &
2907                           TRIM( coupling_char )
2908          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI010', 1, 2, 0, 6, 0 )
2909       ENDIF
2910
2911    END SUBROUTINE netcdf_data_input_check_dynamic
2912
2913!------------------------------------------------------------------------------!
2914! Description:
2915! ------------
2916!> Checks input file for consistency and minimum requirements.
2917!------------------------------------------------------------------------------!
2918    SUBROUTINE netcdf_data_input_check_static
2919
2920       USE arrays_3d,                                                          &
2921           ONLY:  zu
2922
2923       USE control_parameters,                                                 &
2924           ONLY:  land_surface, message_string, urban_surface
2925
2926       USE grid_variables,                                                     &
2927           ONLY:  dx, dy
2928
2929       USE indices,                                                            &
2930           ONLY:  nx, nxl, nxr, ny, nyn, nys
2931
2932       IMPLICIT NONE
2933
2934       INTEGER(iwp) ::  i      !< loop index along x-direction
2935       INTEGER(iwp) ::  j      !< loop index along y-direction
2936       INTEGER(iwp) ::  n_surf !< number of different surface types at given location
2937
2938       LOGICAL      ::  check_passed !< flag indicating if a check passed
2939
2940!
2941!--    Return if no static input file is available
2942       IF ( .NOT. input_pids_static )  RETURN
2943!
2944!--    Check whether dimension size in input file matches the model dimensions
2945       IF ( dim_static%nx-1 /= nx  .OR.  dim_static%ny-1 /= ny )  THEN
2946          message_string = 'Static input file: horizontal dimension in ' //    &
2947                           'x- and/or y-direction ' //                         &
2948                           'do not match the respective model dimension'
2949          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI011', 1, 2, 0, 6, 0 )
2950       ENDIF
2951!
2952!--    Check if grid spacing of provided input data matches the respective
2953!--    grid spacing in the model.
2954       IF ( dim_static%x(1) - dim_static%x(0) /= dx  .OR.                      &
2955            dim_static%y(1) - dim_static%y(0) /= dy )  THEN
2956          message_string = 'Static input file: horizontal grid spacing ' //    &
2957                           'in x- and/or y-direction ' //                      &
2958                           'do not match the respective model grid spacing.'
2959          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI012', 1, 2, 0, 6, 0 )
2960       ENDIF
2961!
2962!--    Check orography for fill-values. For the moment, give an error message.
2963!--    More advanced methods, e.g. a nearest neighbor algorithm as used in GIS
2964!--    systems might be implemented later.
2965       IF ( ANY( terrain_height_f%var == terrain_height_f%fill ) )  THEN
2966          message_string = 'NetCDF variable orography_2D is not ' //           &
2967                           'allowed to have missing data'
2968          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI013', 2, 2, 0, 6, 0 )
2969       ENDIF
2970!
2971!--    If 3D buildings are read, check if building information is consistent
2972!--    to numeric grid.
2973       IF ( buildings_f%from_file )  THEN
2974          IF ( buildings_f%lod == 2 )  THEN
2975             IF ( buildings_f%nz > SIZE( zu ) )  THEN
2976                message_string = 'Reading 3D building data - too much ' //     &
2977                                 'data points along the vertical coordinate.' 
2978                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI014', 2, 2, 0, 6, 0 )
2979             ENDIF
2980
2981             IF ( ANY( buildings_f%z(0:buildings_f%nz-1) /=                    &
2982                       zu(0:buildings_f%nz-1) ) )  THEN
2983                message_string = 'Reading 3D building data - vertical ' //     &
2984                                 'coordinate do not match numeric grid.'
2985                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI015', 2, 2, 0, 6, 0 )
2986             ENDIF
2987          ENDIF
2988       ENDIF
2989
2990!
2991!--    Skip further checks concerning buildings and natural surface properties
2992!--    if no urban surface and land surface model are applied.
2993       IF (  .NOT. land_surface  .OR.  .NOT. urban_surface )  RETURN 
2994!
2995!--    Check for minimum requirement of surface-classification data in case
2996!--    static input file is used.
2997       IF ( .NOT. vegetation_type_f%from_file  .OR.                            &
2998            .NOT. pavement_type_f%from_file    .OR.                            &
2999            .NOT. building_type_f%from_file    .OR.                            &
3000            .NOT. water_type_f%from_file       .OR.                            &
3001            .NOT. soil_type_f%from_file             )  THEN
3002          message_string = 'Minimum requirement for surface classification ' //&
3003                           'is not fulfilled. At least ' //                    &
3004                           'vegetation_type, pavement_type, ' //               &
3005                           'building_type, soil_type and water_type are '//    &
3006                           'required.'
3007          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI016', 1, 2, 0, 6, 0 )
3008       ENDIF
3009!
3010!--    Check for general availability of input variables.
3011!--    If vegetation_type is 0 at any location, vegetation_pars as well as
3012!--    root_area_density_lsm are required.
3013       IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
3014          IF ( ANY( vegetation_type_f%var == 0 ) )  THEN
3015             IF ( .NOT. vegetation_pars_f%from_file )  THEN
3016                message_string = 'If vegegation_type = 0 at any location, ' // &
3017                                 'vegetation_pars is required'
3018                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI017', 2, 2, 0, 6, 0 )
3019             ENDIF
3020             IF ( .NOT. root_area_density_lsm_f%from_file )  THEN
3021                message_string = 'If vegegation_type = 0 at any location, ' // &
3022                                 'root_area_density_lsm is required'
3023                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI018', 2, 2, 0, 6, 0 )
3024             ENDIF
3025          ENDIF
3026       ENDIF
3027!
3028!--    If soil_type is zero at any location, soil_pars is required.
3029       IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
3030          check_passed = .TRUE. 
3031          IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
3032             IF ( ANY( soil_type_f%var_2d == 0 ) )  THEN
3033                IF ( .NOT. soil_pars_f%from_file )  check_passed = .FALSE.
3034             ENDIF
3035          ELSE
3036             IF ( ANY( soil_type_f%var_3d == 0 ) )  THEN
3037                IF ( .NOT. soil_pars_f%from_file )  check_passed = .FALSE.
3038             ENDIF
3039          ENDIF
3040          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3041             message_string = 'If soil_type = 0 at any location, ' //          &
3042                              'soil_pars is required'
3043             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI019', 2, 2, 0, 6, 0 )         
3044          ENDIF
3045       ENDIF
3046!
3047!--    If building_type is zero at any location, building_pars is required.
3048       IF ( building_type_f%from_file )  THEN
3049          IF ( ANY( building_type_f%var == 0 ) )  THEN
3050             IF ( .NOT. building_pars_f%from_file )  THEN
3051                message_string = 'If building_type = 0 at any location, ' //   &
3052                                 'building_pars is required'
3053                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI020', 2, 2, 0, 6, 0 )         
3054             ENDIF
3055          ENDIF
3056       ENDIF
3057!
3058!--    If albedo_type is zero at any location, albedo_pars is required.
3059       IF ( albedo_type_f%from_file )  THEN
3060          IF ( ANY( albedo_type_f%var == 0 ) )  THEN
3061             IF ( .NOT. albedo_pars_f%from_file )  THEN
3062                message_string = 'If albedo_type = 0 at any location, ' //     &
3063                                 'albedo_pars is required'
3064                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI021', 2, 2, 0, 6, 0 )     
3065             ENDIF     
3066          ENDIF
3067       ENDIF
3068!
3069!--    If pavement_type is zero at any location, pavement_pars is required.
3070       IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
3071          IF ( ANY( pavement_type_f%var == 0 ) )  THEN
3072             IF ( .NOT. pavement_pars_f%from_file )  THEN
3073                message_string = 'If pavement_type = 0 at any location, ' //   &
3074                                 'pavement_pars is required'
3075                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI022', 2, 2, 0, 6, 0 )     
3076             ENDIF     
3077          ENDIF
3078       ENDIF
3079!
3080!--    If pavement_type is zero at any location, also pavement_subsurface_pars
3081!--    is required.
3082       IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
3083          IF ( ANY( pavement_type_f%var == 0 ) )  THEN
3084             IF ( .NOT. pavement_subsurface_pars_f%from_file )  THEN
3085                message_string = 'If pavement_type = 0 at any location, ' //   &
3086                                 'pavement_subsurface_pars is required'
3087                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI023', 2, 2, 0, 6, 0 )     
3088             ENDIF     
3089          ENDIF
3090       ENDIF
3091!
3092!--    If water_type is zero at any location, water_pars is required.
3093       IF ( water_type_f%from_file )  THEN
3094          IF ( ANY( water_type_f%var == 0 ) )  THEN
3095             IF ( .NOT. water_pars_f%from_file )  THEN
3096                message_string = 'If water_type = 0 at any location, ' //      &
3097                                 'water_pars is required'
3098                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI024', 2, 2, 0, 6, 0 )     
3099             ENDIF     
3100          ENDIF
3101       ENDIF
3102!
3103!--    Check for local consistency of the input data.
3104       DO  i = nxl, nxr
3105          DO  j = nys, nyn
3106!
3107!--          For each (y,x)-location at least one of the parameters
3108!--          vegetation_type, pavement_type, building_type, or water_type
3109!--          must be set to a non­missing value.
3110             IF ( vegetation_type_f%var(j,i) == vegetation_type_f%fill  .AND.  &
3111                  pavement_type_f%var(j,i)   == pavement_type_f%fill    .AND.  &
3112                  building_type_f%var(j,i)   == building_type_f%fill    .AND.  &
3113                  water_type_f%var(j,i)      == water_type_f%fill )  THEN
3114                message_string = 'At least one of the paramters '       //     &
3115                                 'vegetation_type, pavement_type, '     //     &
3116                                 'building_type, or water_type must be set '// &
3117                                 'to a non-missing value'
3118                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI025', 2, 2, 0, 6, 0 )
3119             ENDIF
3120!
3121!--          Note that a soil_type is required for each location (y,x) where
3122!--          either vegetation_type or pavement_type is a non­missing value.
3123             IF ( ( vegetation_type_f%var(j,i) /= vegetation_type_f%fill  .OR. &
3124                    pavement_type_f%var(j,i)   /= pavement_type_f%fill ) )  THEN
3125                check_passed = .TRUE.
3126                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
3127                   IF ( soil_type_f%var_2d(j,i) == soil_type_f%fill )          &
3128                      check_passed = .FALSE.
3129                ELSE
3130                   IF ( ANY( soil_type_f%var_3d(:,j,i) == soil_type_f%fill) )  &
3131                      check_passed = .FALSE.
3132                ENDIF
3133
3134                IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3135                   message_string = 'soil_type is required for each '//        &
3136                                 'location (y,x) where vegetation_type or ' // &
3137                                 'pavement_type is a non-missing value.'
3138                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI026',            &
3139                                  2, 2, 0, 6, 0 )
3140                ENDIF
3141             ENDIF
3142!
3143!--          Check for consistency of surface fraction. If more than one type
3144!--          is set, surface fraction need to be given and the sum must not
3145!--          be larger than 1.
3146             n_surf = 0
3147             IF ( vegetation_type_f%var(j,i) /= vegetation_type_f%fill )       &
3148                n_surf = n_surf + 1
3149             IF ( water_type_f%var(j,i)      /= water_type_f%fill )            &
3150                n_surf = n_surf + 1
3151             IF ( pavement_type_f%var(j,i)   /= pavement_type_f%fill )         &
3152                n_surf = n_surf + 1
3153             
3154             IF ( n_surf > 1 )  THEN
3155                IF ( ANY ( surface_fraction_f%frac(:,j,i) ==                   &
3156                     surface_fraction_f%fill ) )  THEN
3157                   message_string = 'If more than one surface type is ' //     &
3158                                 'given at a location, surface_fraction ' //   &
3159                                 'must be provided.'
3160                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI027',            &
3161                                  2, 2, 0, 6, 0 )
3162                ENDIF
3163                IF ( SUM ( surface_fraction_f%frac(:,j,i) ) > 1.0_wp )  THEN
3164                   message_string = 'surface_fraction must not exceed 1'
3165                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI028',            &
3166                                  2, 2, 0, 6, 0 )
3167                ENDIF
3168             ENDIF
3169!
3170!--          Check for further mismatches, e.g. vegetation_type is set but
3171!--          surface vegetation fraction is zero.
3172             IF ( ( vegetation_type_f%var(j,i) /= vegetation_type_f%fill  .AND.&
3173                 ( surface_fraction_f%frac(0,j,i) == 0.0_wp .OR.               &
3174                   surface_fraction_f%frac(0,j,i) == surface_fraction_f%fill ) &
3175                  )  .OR.                                                      &
3176                  ( pavement_type_f%var(j,i) /= pavement_type_f%fill     .AND. &
3177                 ( surface_fraction_f%frac(1,j,i) == 0.0_wp .OR.               &
3178                   surface_fraction_f%frac(1,j,i) == surface_fraction_f%fill ) &
3179                  )  .OR.                                                      &
3180                  ( water_type_f%var(j,i) /= water_type_f%fill           .AND. &
3181                 ( surface_fraction_f%frac(2,j,i) == 0.0_wp .OR.               &
3182                   surface_fraction_f%frac(2,j,i) == surface_fraction_f%fill ) &
3183                  ) )  THEN
3184                WRITE( message_string, * ) 'Mismatch in setting of '     //    &
3185                             'surface_fraction. Vegetation-, pavement-, or '// &
3186                             'water surface is given at (i,j) = ( ', i, j,     &
3187                             ' ), but surface fraction is 0 for the given type.'
3188                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI029',               &
3189                               2, 2, 0, 6, 0 )
3190             ENDIF
3191!
3192!--          Check for further mismatches, e.g. vegetation_type is not set       
3193!--          surface vegetation fraction is non-zero.
3194             IF ( ( vegetation_type_f%var(j,i) == vegetation_type_f%fill  .AND.&
3195                 ( surface_fraction_f%frac(0,j,i) /= 0.0_wp .AND.              &
3196                   surface_fraction_f%frac(0,j,i) /= surface_fraction_f%fill ) &
3197                  )  .OR.                                                      &
3198                  ( pavement_type_f%var(j,i) == pavement_type_f%fill     .AND. &
3199                 ( surface_fraction_f%frac(1,j,i) /= 0.0_wp .AND.              &
3200                   surface_fraction_f%frac(1,j,i) /= surface_fraction_f%fill ) &
3201                  )  .OR.                                                      &
3202                  ( water_type_f%var(j,i) == water_type_f%fill           .AND. &
3203                 ( surface_fraction_f%frac(2,j,i) /= 0.0_wp .AND.              &
3204                   surface_fraction_f%frac(2,j,i) /= surface_fraction_f%fill ) &
3205                  ) )  THEN
3206                WRITE( message_string, * ) 'Mismatch in setting of '     //    &
3207                             'surface_fraction. Vegetation-, pavement-, or '// &
3208                             'water surface is not given at (i,j) = ( ', i, j, &
3209                             ' ), but surface fraction is not 0 for the ' //   &
3210                             'given type.'
3211                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI030',               &
3212                               2, 2, 0, 6, 0 )
3213             ENDIF
3214!
3215!--          Check vegetation_pars. If vegetation_type is 0, all parameters
3216!--          need to be set, otherwise, single parameters set by
3217!--          vegetation_type can be overwritten.
3218             IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
3219                IF ( vegetation_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
3220                   IF ( ANY( vegetation_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==               &
3221                             vegetation_pars_f%fill ) )  THEN
3222                      message_string = 'If vegetation_type(y,x) = 0, all '  // &
3223                                       'parameters of vegetation_pars at '//   & 
3224                                       'this location must be set.' 
3225                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI031',         &
3226                                     2, 2, 0, 6, 0 )
3227                   ENDIF
3228                ENDIF
3229             ENDIF
3230!
3231!--          Check root distribution. If vegetation_type is 0, all levels must
3232!--          be set.
3233             IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
3234                IF ( vegetation_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
3235                   IF ( ANY( root_area_density_lsm_f%var(:,j,i) ==             &
3236                             root_area_density_lsm_f%fill ) )  THEN
3237                      message_string = 'If vegetation_type(y,x) = 0, all ' //  &
3238                                       'levels of root_area_density_lsm ' //   &
3239                                       'must be set at this location.' 
3240                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI032',         &
3241                                     2, 2, 0, 6, 0 )
3242                   ENDIF
3243                ENDIF
3244             ENDIF
3245!
3246!--          Check soil parameters. If soil_type is 0, all parameters 
3247!--          must be set.
3248             IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
3249                check_passed = .TRUE.
3250                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
3251                   IF ( soil_type_f%var_2d(j,i) == 0 )  THEN
3252                      IF ( ANY( soil_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                  &
3253                                soil_pars_f%fill ) )  check_passed = .FALSE.
3254                   ENDIF
3255                ELSE
3256                   IF ( ANY( soil_type_f%var_3d(:,j,i) == 0 ) )  THEN
3257                      IF ( ANY( soil_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                  &
3258                                soil_pars_f%fill ) )  check_passed = .FALSE.
3259                   ENDIF
3260                ENDIF
3261                IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3262                   message_string = 'If soil_type(y,x) = 0, all levels of '  //& 
3263                                    'soil_pars at this location must be set.' 
3264                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI033',            &
3265                                  2, 2, 0, 6, 0 )
3266                ENDIF
3267             ENDIF
3268
3269!
3270!--          Check building parameters. If building_type is 0, all parameters 
3271!--          must be set.
3272             IF ( building_type_f%from_file )  THEN
3273                IF ( building_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
3274                   IF ( ANY( building_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                 &
3275                             building_pars_f%fill ) )  THEN
3276                      message_string = 'If building_type(y,x) = 0, all ' //    &
3277                                       'parameters of building_pars at this '//&
3278                                       'location must be set.' 
3279                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI034',         &
3280                                     2, 2, 0, 6, 0 )
3281                   ENDIF
3282                ENDIF
3283             ENDIF
3284!
3285!--          Check if building_type is set at each building and vice versa.
3286             IF ( building_type_f%from_file  .AND.  buildings_f%from_file )  THEN
3287                IF ( buildings_f%lod == 1 )  THEN
3288                   IF ( buildings_f%var_2d(j,i)  /= buildings_f%fill1  .AND.   &
3289                        building_type_f%var(j,i) == building_type_f%fill )  THEN
3290
3291                      WRITE( message_string, * ) 'Each location where a ' //   &
3292                                         'building is set requires a type ' // &
3293                                         '( and vice versa ) in case the ' //  &
3294                                         'urban-surface model is applied. ' // &
3295                                         'i, j = ', i, j
3296                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI035',         &
3297                                     2, 2, 0, 6, 0 )
3298                   ENDIF
3299                ENDIF
3300                IF ( buildings_f%lod == 2 )  THEN
3301                   IF ( ANY( buildings_f%var_3d(:,j,i) == 1 )  .AND.           &
3302                        building_type_f%var(j,i) == building_type_f%fill )  THEN
3303                      WRITE( message_string, * ) 'Each location where a ' //   &
3304                                         'building is set requires a type ' // &
3305                                         '( and vice versa ) in case the ' //  &
3306                                         'urban-surface model is applied. ' // &
3307                                         'i, j = ', i, j
3308                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI035',         &
3309                                     2, 2, 0, 6, 0 )
3310                   ENDIF
3311                ENDIF
3312             ENDIF
3313!
3314!--          Check if at each location where a building is present also an ID
3315!--          is set and vice versa.
3316             IF ( buildings_f%from_file )  THEN
3317                IF ( buildings_f%lod == 1 )  THEN
3318                   IF ( buildings_f%var_2d(j,i) /= buildings_f%fill1  .AND.    &
3319                        building_id_f%var(j,i)  == building_id_f%fill )  THEN
3320                      WRITE( message_string, * ) 'Each location where a ' //   &
3321                                         'building is set requires an ID ' //  &
3322                                         '( and vice versa ). i, j = ', i, j
3323                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI036',         &
3324                                     2, 2, 0, 6, 0 )
3325                   ENDIF
3326                ELSEIF ( buildings_f%lod == 2 )  THEN
3327                   IF ( ANY( buildings_f%var_3d(:,j,i) == 1 )  .AND.           &
3328                        building_id_f%var(j,i) == building_id_f%fill )  THEN
3329                      WRITE( message_string, * ) 'Each location where a ' //   &
3330                                         'building is set requires an ID ' //  &
3331                                         '( and vice versa ). i, j = ', i, j
3332                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI036',         &
3333                                     2, 2, 0, 6, 0 )
3334                   ENDIF
3335                ENDIF
3336             ENDIF
3337!
3338!--          Check if at each location where a building ID or a -type is set
3339!--          also a bulding is defined.
3340             IF ( buildings_f%from_file )  THEN
3341                IF ( buildings_f%lod == 1 )  THEN
3342                   IF ( buildings_f%var_2d(j,i)  /= buildings_f%fill1  .AND.   &
3343                        building_id_f%var(j,i) == building_id_f%fill )  THEN
3344                      WRITE( message_string, * ) 'Each building grid point '// &
3345                                                 'requires an ID.', i, j
3346                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI036',         &
3347                                     2, 2, 0, 6, 0 )
3348                   ENDIF
3349                ELSEIF ( buildings_f%lod == 2 )  THEN
3350                   IF ( ANY( buildings_f%var_3d(:,j,i) == 1 )                  &
3351                  .AND. building_id_f%var(j,i) == building_id_f%fill )  THEN
3352                      WRITE( message_string, * ) 'Each building grid point '// &
3353                                                 'requires an ID.', i, j
3354                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI036',         &
3355                                     2, 2, 0, 6, 0 )
3356                   ENDIF
3357                ENDIF
3358             ENDIF
3359!
3360!--          Check albedo parameters. If albedo_type is 0, all parameters 
3361!--          must be set.
3362             IF ( albedo_type_f%from_file )  THEN
3363                IF ( albedo_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
3364                   IF ( ANY( albedo_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                   &
3365                             albedo_pars_f%fill ) )  THEN
3366                      message_string = 'If albedo_type(y,x) = 0, all ' //      &
3367                                       'parameters of albedo_pars at this ' // &
3368                                       'location must be set.' 
3369                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI037',         &
3370                                     2, 2, 0, 6, 0 )
3371                   ENDIF
3372                ENDIF
3373             ENDIF
3374
3375!
3376!--          Check pavement parameters. If pavement_type is 0, all parameters 
3377!--          of pavement_pars must be set at this location.
3378             IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
3379                IF ( pavement_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
3380                   IF ( ANY( pavement_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                 &
3381                             pavement_pars_f%fill ) )  THEN
3382                      message_string = 'If pavement_type(y,x) = 0, all ' //    &
3383                                       'parameters of pavement_pars at this '//&
3384                                       'location must be set.' 
3385                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI038',         &
3386                                     2, 2, 0, 6, 0 )
3387                   ENDIF
3388                ENDIF
3389             ENDIF
3390!
3391!--          Check pavement-subsurface parameters. If pavement_type is 0,
3392!--          all parameters of pavement_subsurface_pars must be set  at this
3393!--          location.
3394             IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
3395                IF ( pavement_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
3396                   IF ( ANY( pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,j,i) ==   &
3397                             pavement_subsurface_pars_f%fill ) )  THEN
3398                      message_string = 'If pavement_type(y,x) = 0, all ' //    &
3399                                       'parameters of '                  //    &
3400                                       'pavement_subsurface_pars at this '//   &
3401                                       'location must be set.' 
3402                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI039',         &
3403                                     2, 2, 0, 6, 0 )
3404                   ENDIF
3405                ENDIF
3406             ENDIF
3407
3408!
3409!--          Check water parameters. If water_type is 0, all parameters 
3410!--          must be set  at this location.
3411             IF ( water_type_f%from_file )  THEN
3412                IF ( water_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
3413                   IF ( ANY( water_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                    &
3414                             water_pars_f%fill ) )  THEN
3415                      message_string = 'If water_type(y,x) = 0, all ' //       &
3416                                       'parameters of water_pars at this ' //  &
3417                                       'location must be set.' 
3418                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI040',         &
3419                                     2, 2, 0, 6, 0 )
3420                   ENDIF
3421                ENDIF
3422             ENDIF
3423
3424          ENDDO
3425       ENDDO
3426
3427    END SUBROUTINE netcdf_data_input_check_static
3428
3429!------------------------------------------------------------------------------!
3430! Description:
3431! ------------
3432!> Vertical interpolation and extrapolation of 1D variables.
3433!------------------------------------------------------------------------------!
3434    SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_1d( var, z_grid, z_file)
3435
3436       IMPLICIT NONE
3437
3438       LOGICAL      ::  top     !< flag indicating extrapolation at model top
3439
3440       INTEGER(iwp) ::  k       !< running index z-direction file
3441       INTEGER(iwp) ::  kk      !< running index z-direction stretched model grid
3442       INTEGER(iwp) ::  kl      !< lower index bound along z-direction
3443       INTEGER(iwp) ::  ku      !< upper index bound along z-direction
3444       INTEGER(iwp) ::  nz_file !< number of vertical levels on file
3445
3446
3447       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_grid                  !< grid levels on numeric grid
3448       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_file                  !< grid levels on file grid
3449       REAL(wp), DIMENSION(:), INTENT(INOUT) ::  var      !< treated variable
3450       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE   ::  var_tmp  !< temporary variable
3451
3452
3453       kl = LBOUND(var,1)
3454       ku = UBOUND(var,1)
3455       ALLOCATE( var_tmp(kl:ku) )
3456
3457       DO  k = kl, ku
3458
3459          kk = MINLOC( ABS( z_file - z_grid(k) ), DIM = 1 )
3460
3461          IF ( kk < ku )  THEN
3462             IF ( z_file(kk) - z_grid(k) <= 0.0_wp )  THEN
3463                var_tmp(k) = var(kk) +                                         &
3464                                       ( var(kk+1)        - var(kk)    ) /     &
3465                                       ( z_file(kk+1)     - z_file(kk) ) *     &
3466                                       ( z_grid(k)        - z_file(kk) ) 
3467
3468             ELSEIF ( z_file(kk) - z_grid(k) > 0.0_wp )  THEN
3469                var_tmp(k) = var(kk-1) +                                       &
3470                                         ( var(kk)     - var(kk-1)    ) /      &
3471                                         ( z_file(kk)  - z_file(kk-1) ) *      &
3472                                         ( z_grid(k)   - z_file(kk-1) ) 
3473             ENDIF
3474!
3475!--       Extrapolate
3476          ELSE
3477     
3478             var_tmp(k) = var(ku) +   ( var(ku)    - var(ku-1)      ) /        &
3479                                      ( z_file(ku) - z_file(ku-1)   ) *        &
3480                                      ( z_grid(k)  - z_file(ku)     ) 
3481   
3482          ENDIF
3483
3484       ENDDO
3485       var(:) = var_tmp(:)
3486
3487       DEALLOCATE( var_tmp )
3488
3489
3490    END SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_1d
3491
3492
3493!------------------------------------------------------------------------------!
3494! Description:
3495! ------------
3496!> Vertical interpolation and extrapolation of 1D variables from Inifor grid
3497!> onto Palm grid, where both have same dimension. Please note, the passed
3498!> paramter list in 1D version is different compared to 2D version.
3499!------------------------------------------------------------------------------!
3500    SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_1d_soil( var, var_file,           &
3501                                                      z_grid, z_file,          &
3502                                                      nzb_var, nzt_var,        & 
3503                                                      nzb_file, nzt_file )
3504
3505       IMPLICIT NONE
3506
3507       INTEGER(iwp) ::  i        !< running index x-direction
3508       INTEGER(iwp) ::  j        !< running index y-direction
3509       INTEGER(iwp) ::  k        !< running index z-direction file
3510       INTEGER(iwp) ::  kk       !< running index z-direction stretched model grid
3511       INTEGER(iwp) ::  ku       !< upper index bound along z-direction for varialbe from file
3512       INTEGER(iwp) ::  nzb_var  !< lower bound of final array
3513       INTEGER(iwp) ::  nzt_var  !< upper bound of final array
3514       INTEGER(iwp) ::  nzb_file !< lower bound of file array
3515       INTEGER(iwp) ::  nzt_file !< upper bound of file array
3516
3517!        LOGICAL, OPTIONAL ::  depth !< flag indicating reverse z-axis, i.e. depth instead of height, e.g. in case of ocean or soil
3518
3519       REAL(wp), DIMENSION(nzb_var:nzt_var)   ::  z_grid   !< grid levels on numeric grid
3520       REAL(wp), DIMENSION(nzb_file:nzt_file) ::  z_file   !< grid levels on file grid
3521       REAL(wp), DIMENSION(nzb_var:nzt_var)   ::  var      !< treated variable
3522       REAL(wp), DIMENSION(nzb_file:nzt_file) ::  var_file !< temporary variable
3523
3524       ku = nzt_file
3525
3526       DO  k = nzb_var, nzt_var
3527!
3528!--       Determine index on Inifor grid which is closest to the actual height
3529          kk = MINLOC( ABS( z_file - z_grid(k) ), DIM = 1 )
3530!
3531!--       If closest index on Inifor grid is smaller than top index,
3532!--       interpolate the data
3533          IF ( kk < nzt_file )  THEN
3534             IF ( z_file(kk) - z_grid(k) <= 0.0_wp )  THEN
3535                var(k) = var_file(kk) + ( var_file(kk+1) - var_file(kk) ) /    &
3536                                        ( z_file(kk+1)   - z_file(kk)   ) *    &
3537                                        ( z_grid(k)      - z_file(kk)   ) 
3538
3539             ELSEIF ( z_file(kk) - z_grid(k) > 0.0_wp )  THEN
3540                var(k) = var_file(kk-1) + ( var_file(kk) - var_file(kk-1) ) /  &
3541                                          ( z_file(kk)   - z_file(kk-1)   ) *  &
3542                                          ( z_grid(k)    - z_file(kk-1)   ) 
3543             ENDIF
3544!
3545!--       Extrapolate if actual height is above the highest Inifor level
3546          ELSE
3547             var(k) = var_file(ku) + ( var_file(ku) - var_file(ku-1) ) /       &
3548                                     ( z_file(ku)   - z_file(ku-1)   ) *       &
3549                                     ( z_grid(k)    - z_file(ku)     ) 
3550
3551          ENDIF
3552
3553       ENDDO
3554
3555    END SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_1d_soil
3556
3557!------------------------------------------------------------------------------!
3558! Description:
3559! ------------
3560!> Vertical interpolation and extrapolation of 2D variables at lateral boundaries.
3561!------------------------------------------------------------------------------!
3562    SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_2d( var, z_grid, z_file)
3563
3564       IMPLICIT NONE
3565
3566       LOGICAL      ::  top     !< flag indicating extrapolation at model top
3567
3568       INTEGER(iwp) ::  i       !< running index x- or y -direction
3569       INTEGER(iwp) ::  il      !< lower index bound along x- or y-direction
3570       INTEGER(iwp) ::  iu      !< upper index bound along x- or y-direction
3571       INTEGER(iwp) ::  k       !< running index z-direction file
3572       INTEGER(iwp) ::  kk      !< running index z-direction stretched model grid
3573       INTEGER(iwp) ::  kl      !< lower index bound along z-direction
3574       INTEGER(iwp) ::  ku      !< upper index bound along z-direction
3575       INTEGER(iwp) ::  nz_file !< number of vertical levels on file
3576
3577
3578       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_grid                  !< grid levels on numeric grid
3579       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_file                  !< grid levels on file grid
3580       REAL(wp), DIMENSION(:,:), INTENT(INOUT) ::  var    !< treated variable
3581       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE   ::  var_tmp  !< temporary variable
3582
3583
3584       il = LBOUND(var,2)
3585       iu = UBOUND(var,2)
3586       kl = LBOUND(var,1)
3587       ku = UBOUND(var,1)
3588       ALLOCATE( var_tmp(kl:ku) )
3589
3590       DO  i = il, iu
3591          DO  k = kl, ku
3592
3593             kk = MINLOC( ABS( z_file - z_grid(k) ), DIM = 1 )
3594
3595             IF ( kk < ku )  THEN
3596                IF ( z_file(kk) - z_grid(k) <= 0.0_wp )  THEN
3597                   var_tmp(k) = var(kk,i) +                                    &
3598                                          ( var(kk+1,i)      - var(kk,i)  ) /  &
3599                                          ( z_file(kk+1)     - z_file(kk) ) *  &
3600                                          ( z_grid(k)        - z_file(kk) ) 
3601
3602                ELSEIF ( z_file(kk) - z_grid(k) > 0.0_wp )  THEN
3603                   var_tmp(k) = var(kk-1,i) +                                  &
3604                                            ( var(kk,i)   - var(kk-1,i)  ) /   &
3605                                            ( z_file(kk)  - z_file(kk-1) ) *   &
3606                                            ( z_grid(k)   - z_file(kk-1) ) 
3607                ENDIF
3608!
3609!--          Extrapolate
3610             ELSE
3611     
3612                var_tmp(k) = var(ku,i) + ( var(ku,i)  - var(ku-1,i)    ) /     &
3613                                         ( z_file(ku) - z_file(ku-1)   ) *     &
3614                                         ( z_grid(k)  - z_file(ku)     ) 
3615   
3616             ENDIF
3617
3618          ENDDO
3619          var(:,i) = var_tmp(:)
3620
3621       ENDDO
3622
3623       DEALLOCATE( var_tmp )
3624
3625
3626    END SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_2d
3627
3628!------------------------------------------------------------------------------!
3629! Description:
3630! ------------
3631!> Vertical interpolation and extrapolation of 3D variables.
3632!------------------------------------------------------------------------------!
3633    SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_3d( var, z_grid, z_file )
3634
3635       IMPLICIT NONE
3636
3637       INTEGER(iwp) ::  i       !< running index x-direction
3638       INTEGER(iwp) ::  il      !< lower index bound along x-direction
3639       INTEGER(iwp) ::  iu      !< upper index bound along x-direction
3640       INTEGER(iwp) ::  j       !< running index y-direction
3641       INTEGER(iwp) ::  jl      !< lower index bound along x-direction
3642       INTEGER(iwp) ::  ju      !< upper index bound along x-direction
3643       INTEGER(iwp) ::  k       !< running index z-direction file
3644       INTEGER(iwp) ::  kk      !< running index z-direction stretched model grid
3645       INTEGER(iwp) ::  kl      !< lower index bound along z-direction
3646       INTEGER(iwp) ::  ku      !< upper index bound along z-direction
3647       INTEGER(iwp) ::  nz_file !< number of vertical levels on file
3648
3649       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_grid                      !< grid levels on numeric grid
3650       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_file                      !< grid levels on file grid
3651       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(INOUT) ::  var      !< treated variable
3652       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE       ::  var_tmp  !< temporary variable
3653
3654       il = LBOUND(var,3)
3655       iu = UBOUND(var,3)
3656       jl = LBOUND(var,2)
3657       ju = UBOUND(var,2)
3658       kl = LBOUND(var,1)
3659       ku = UBOUND(var,1)
3660
3661       ALLOCATE( var_tmp(kl:ku) )
3662
3663       DO  i = il, iu
3664          DO  j = jl, ju
3665             DO  k = kl, ku
3666
3667                kk = MINLOC( ABS( z_file - z_grid(k) ), DIM = 1 ) 
3668
3669                IF ( kk < ku )  THEN
3670                   IF ( z_file(kk) - z_grid(k) <= 0.0_wp )  THEN
3671                      var_tmp(k) = var(kk,j,i) +                               &
3672                                             ( var(kk+1,j,i) - var(kk,j,i) ) / &
3673                                             ( z_file(kk+1)  - z_file(kk)  ) * &
3674                                             ( z_grid(k)     - z_file(kk)  ) 
3675
3676                   ELSEIF ( z_file(kk) - z_grid(k) > 0.0_wp )  THEN
3677                      var_tmp(k) = var(kk-1,j,i) +                             &
3678                                             ( var(kk,j,i) - var(kk-1,j,i) ) / &
3679                                             ( z_file(kk)  - z_file(kk-1)  ) * &
3680                                             ( z_grid(k)   - z_file(kk-1)  ) 
3681                   ENDIF
3682!
3683!--             Extrapolate
3684                ELSE
3685                   var_tmp(k) = var(ku,j,i) +                                  &
3686                                       ( var(ku,j,i)  - var(ku-1,j,i)   ) /    &
3687                                       ( z_file(ku)   - z_file(ku-1)    ) *    &
3688                                       ( z_grid(k)    - z_file(ku)      ) 
3689
3690                ENDIF
3691             ENDDO
3692             var(:,j,i) = var_tmp(:)
3693          ENDDO
3694       ENDDO
3695
3696       DEALLOCATE( var_tmp )
3697
3698
3699    END SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_3d
3700
3701!------------------------------------------------------------------------------!
3702! Description:
3703! ------------
3704!> Checks if a given variables is on file
3705!------------------------------------------------------------------------------!
3706    FUNCTION check_existence( vars_in_file, var_name )
3707
3708       IMPLICIT NONE
3709
3710       CHARACTER(LEN=*) ::  var_name                   !< variable to be checked
3711       CHARACTER(LEN=*), DIMENSION(:) ::  vars_in_file !< list of variables in file
3712
3713       INTEGER(iwp) ::  i                              !< loop variable
3714
3715       LOGICAL ::  check_existence                     !< flag indicating whether a variable exist or not - actual return value
3716
3717       i = 1
3718       check_existence = .FALSE.
3719       DO  WHILE ( i <= SIZE( vars_in_file ) )
3720          check_existence = TRIM( vars_in_file(i) ) == TRIM( var_name )  .OR.  &
3721                            check_existence
3722          i = i + 1
3723       ENDDO
3724
3725       RETURN
3726
3727    END FUNCTION check_existence
3728
3729
3730!------------------------------------------------------------------------------!
3731! Description:
3732! ------------
3733!> Closes an existing netCDF file.
3734!------------------------------------------------------------------------------!
3735    SUBROUTINE close_input_file( id )
3736#if defined( __netcdf )
3737
3738       USE pegrid
3739
3740       IMPLICIT NONE
3741
3742       INTEGER(iwp), INTENT(INOUT)        ::  id        !< file id
3743
3744       nc_stat = NF90_CLOSE( id )
3745       CALL handle_error( 'close', 537 )
3746#endif
3747    END SUBROUTINE close_input_file
3748
3749!------------------------------------------------------------------------------!
3750! Description:
3751! ------------
3752!> Opens an existing netCDF file for reading only and returns its id.
3753!------------------------------------------------------------------------------!
3754    SUBROUTINE open_read_file( filename, id )
3755#if defined( __netcdf )
3756
3757       USE pegrid
3758
3759       IMPLICIT NONE
3760
3761       CHARACTER (LEN=*), INTENT(IN) ::  filename  !< filename
3762       INTEGER(iwp), INTENT(INOUT)   ::  id        !< file id
3763       LOGICAL                       ::  file_open = .FALSE.
3764
3765       nc_stat = NF90_OPEN( filename, NF90_NOWRITE, id )
3766
3767       CALL handle_error( 'open_read_file', 536 )
3768
3769#endif
3770    END SUBROUTINE open_read_file
3771
3772!------------------------------------------------------------------------------!
3773! Description:
3774! ------------
3775!> Reads global or variable-related attributes of type INTEGER (32-bit)
3776!------------------------------------------------------------------------------!
3777     SUBROUTINE get_attribute_int32( id, attribute_name, value, global,        &
3778                                     variable_name )
3779
3780       USE pegrid
3781
3782       IMPLICIT NONE
3783
3784       CHARACTER(LEN=*)            ::  attribute_name   !< attribute name
3785       CHARACTER(LEN=*), OPTIONAL  ::  variable_name    !< variable name
3786
3787       INTEGER(iwp), INTENT(IN)    ::  id               !< file id
3788       INTEGER(iwp)                ::  id_var           !< variable id
3789       INTEGER(iwp), INTENT(INOUT) ::  value            !< read value
3790
3791       LOGICAL, INTENT(IN) ::  global                   !< flag indicating global attribute
3792#if defined( __netcdf )
3793
3794!
3795!--    Read global attribute
3796       IF ( global )  THEN
3797          nc_stat = NF90_GET_ATT( id, NF90_GLOBAL, TRIM( attribute_name ), value )
3798          CALL handle_error( 'get_attribute_int32 global', 522 )
3799!
3800!--    Read attributes referring to a single variable. Therefore, first inquire
3801!--    variable id
3802       ELSE
3803          nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
3804          CALL handle_error( 'get_attribute_int32', 522 )
3805          nc_stat = NF90_GET_ATT( id, id_var, TRIM( attribute_name ), value )
3806          CALL handle_error( 'get_attribute_int32', 522 )       
3807       ENDIF
3808#endif
3809    END SUBROUTINE get_attribute_int32
3810
3811!------------------------------------------------------------------------------!
3812! Description:
3813! ------------
3814!> Reads global or variable-related attributes of type INTEGER (8-bit)
3815!------------------------------------------------------------------------------!
3816     SUBROUTINE get_attribute_int8( id, attribute_name, value, global,         &
3817                                    variable_name )
3818
3819       USE pegrid
3820
3821       IMPLICIT NONE
3822
3823       CHARACTER(LEN=*)            ::  attribute_name   !< attribute name
3824       CHARACTER(LEN=*), OPTIONAL  ::  variable_name    !< variable name
3825
3826       INTEGER(iwp), INTENT(IN)    ::  id               !< file id
3827       INTEGER(iwp)                ::  id_var           !< variable id
3828       INTEGER(KIND=1), INTENT(INOUT) ::  value         !< read value
3829
3830       LOGICAL, INTENT(IN) ::  global                   !< flag indicating global attribute
3831#if defined( __netcdf )
3832
3833!
3834!--    Read global attribute
3835       IF ( global )  THEN
3836          nc_stat = NF90_GET_ATT( id, NF90_GLOBAL, TRIM( attribute_name ), value )
3837          CALL handle_error( 'get_attribute_int8 global', 523 )
3838!
3839!--    Read attributes referring to a single variable. Therefore, first inquire
3840!--    variable id
3841       ELSE
3842          nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
3843          CALL handle_error( 'get_attribute_int8', 523 )
3844          nc_stat = NF90_GET_ATT( id, id_var, TRIM( attribute_name ), value )
3845          CALL handle_error( 'get_attribute_int8', 523 )       
3846       ENDIF
3847#endif
3848    END SUBROUTINE get_attribute_int8
3849
3850!------------------------------------------------------------------------------!
3851! Description:
3852! ------------
3853!> Reads global or variable-related attributes of type REAL
3854!------------------------------------------------------------------------------!
3855     SUBROUTINE get_attribute_real( id, attribute_name, value, global,         &
3856                                    variable_name )
3857
3858       USE pegrid
3859
3860       IMPLICIT NONE
3861
3862       CHARACTER(LEN=*)            ::  attribute_name   !< attribute name
3863       CHARACTER(LEN=*), OPTIONAL  ::  variable_name    !< variable name
3864
3865       INTEGER(iwp), INTENT(IN)    ::  id               !< file id
3866       INTEGER(iwp)                ::  id_var           !< variable id
3867
3868       LOGICAL, INTENT(IN) ::  global                   !< flag indicating global attribute
3869
3870       REAL(wp), INTENT(INOUT)     ::  value            !< read value
3871#if defined( __netcdf )
3872
3873
3874!
3875!-- Read global attribute
3876       IF ( global )  THEN
3877          nc_stat = NF90_GET_ATT( id, NF90_GLOBAL, TRIM( attribute_name ), value )
3878          CALL handle_error( 'get_attribute_real global', 524 )
3879!
3880!-- Read attributes referring to a single variable. Therefore, first inquire
3881!-- variable id
3882       ELSE
3883          nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
3884          CALL handle_error( 'get_attribute_real', 524 )
3885          nc_stat = NF90_GET_ATT( id, id_var, TRIM( attribute_name ), value )
3886          CALL handle_error( 'get_attribute_real', 524 )       
3887       ENDIF
3888#endif
3889    END SUBROUTINE get_attribute_real
3890
3891!------------------------------------------------------------------------------!
3892! Description:
3893! ------------
3894!> Reads global or variable-related attributes of type CHARACTER
3895!> Remark: reading attributes of type NF_STRING return an error code 56 -
3896!> Attempt to convert between text & numbers.
3897!------------------------------------------------------------------------------!
3898     SUBROUTINE get_attribute_string( id, attribute_name, value, global,       &
3899                                      variable_name )
3900
3901       USE pegrid
3902
3903       IMPLICIT NONE
3904
3905       CHARACTER(LEN=*)                ::  attribute_name   !< attribute name
3906       CHARACTER(LEN=*), OPTIONAL      ::  variable_name    !< variable name
3907       CHARACTER(LEN=*), INTENT(INOUT) ::  value            !< read value
3908
3909       INTEGER(iwp), INTENT(IN)    ::  id               !< file id
3910       INTEGER(iwp)                ::  id_var           !< variable id
3911
3912       LOGICAL, INTENT(IN) ::  global                   !< flag indicating global attribute
3913#if defined( __netcdf )
3914
3915!
3916!--    Read global attribute
3917       IF ( global )  THEN
3918          nc_stat = NF90_GET_ATT( id, NF90_GLOBAL, TRIM( attribute_name ), value )
3919          CALL handle_error( 'get_attribute_string global', 525 )
3920!
3921!--    Read attributes referring to a single variable. Therefore, first inquire
3922!--    variable id
3923       ELSE
3924          nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
3925          CALL handle_error( 'get_attribute_string', 525 )
3926
3927          nc_stat = NF90_GET_ATT( id, id_var, TRIM( attribute_name ), value )
3928          CALL handle_error( 'get_attribute_string',525 ) 
3929
3930       ENDIF
3931#endif
3932    END SUBROUTINE get_attribute_string
3933
3934
3935
3936!------------------------------------------------------------------------------!
3937! Description:
3938! ------------
3939!> Get dimension array for a given dimension
3940!------------------------------------------------------------------------------!
3941     SUBROUTINE get_dimension_length( id, dim_len, variable_name )
3942#if defined( __netcdf )
3943
3944       USE pegrid
3945
3946       IMPLICIT NONE
3947
3948       CHARACTER(LEN=*)            ::  variable_name    !< dimension name
3949       CHARACTER(LEN=100)          ::  dum              !< dummy variable to receive return character
3950
3951       INTEGER(iwp)                ::  dim_len          !< dimension size
3952       INTEGER(iwp), INTENT(IN)    ::  id               !< file id
3953       INTEGER(iwp)                ::  id_dim           !< dimension id
3954
3955!
3956!--    First, inquire dimension ID
3957       nc_stat = NF90_INQ_DIMID( id, TRIM( variable_name ), id_dim )
3958       CALL handle_error( 'get_dimension_length', 526 )
3959!
3960!--    Inquire dimension length
3961       nc_stat = NF90_INQUIRE_DIMENSION( id, id_dim, dum, LEN = dim_len )
3962       CALL handle_error( 'get_dimension_length', 526 ) 
3963
3964#endif
3965    END SUBROUTINE get_dimension_length
3966
3967!------------------------------------------------------------------------------!
3968! Description:
3969! ------------
3970!> Reads a 1D integer variable from file.
3971!------------------------------------------------------------------------------!
3972     SUBROUTINE get_variable_1d_int( id, variable_name, var )
3973
3974       USE pegrid
3975
3976       IMPLICIT NONE
3977
3978       CHARACTER(LEN=*)            ::  variable_name    !< variable name
3979
3980       INTEGER(iwp), INTENT(IN)    ::  id               !< file id
3981       INTEGER(iwp)                ::  id_var           !< dimension id
3982
3983       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), INTENT(INOUT) ::  var  !< variable to be read
3984#if defined( __netcdf )
3985
3986!
3987!--    First, inquire variable ID
3988       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
3989       CALL handle_error( 'get_variable_1d_int', 527 )
3990!
3991!--    Inquire dimension length
3992       nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, var )
3993       CALL handle_error( 'get_variable_1d_int', 527 ) 
3994
3995#endif
3996    END SUBROUTINE get_variable_1d_int
3997
3998!------------------------------------------------------------------------------!
3999! Description:
4000! ------------
4001!> Reads a 1D float variable from file.
4002!------------------------------------------------------------------------------!
4003     SUBROUTINE get_variable_1d_real( id, variable_name, var )
4004
4005       USE pegrid
4006
4007       IMPLICIT NONE
4008
4009       CHARACTER(LEN=*)            ::  variable_name    !< variable name
4010
4011       INTEGER(iwp), INTENT(IN)    ::  id               !< file id
4012       INTEGER(iwp)                ::  id_var           !< dimension id
4013
4014       REAL(wp), DIMENSION(:), INTENT(INOUT) ::  var  !< variable to be read
4015#if defined( __netcdf )
4016
4017!
4018!--    First, inquire variable ID
4019       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4020       CALL handle_error( 'get_variable_1d_real', 527 )
4021!
4022!--    Inquire dimension length
4023       nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, var )
4024       CALL handle_error( 'get_variable_1d_real', 527 ) 
4025
4026#endif
4027    END SUBROUTINE get_variable_1d_real
4028
4029
4030!------------------------------------------------------------------------------!
4031! Description:
4032! ------------
4033!> Reads a time-dependent 1D float variable from file.
4034!------------------------------------------------------------------------------!
4035    SUBROUTINE get_variable_pr( id, variable_name, t, var )
4036#if defined( __netcdf )
4037
4038       USE pegrid
4039
4040       IMPLICIT NONE
4041
4042       CHARACTER(LEN=*)                      ::  variable_name    !< variable name
4043
4044       INTEGER(iwp), INTENT(IN)              ::  id               !< file id
4045       INTEGER(iwp), DIMENSION(1:2)          ::  id_dim           !< dimension ids
4046       INTEGER(iwp)                          ::  id_var           !< dimension id
4047       INTEGER(iwp)                          ::  n_file           !< number of data-points in file along z dimension
4048       INTEGER(iwp), INTENT(IN)              ::  t                !< timestep number
4049
4050       REAL(wp), DIMENSION(:), INTENT(INOUT) ::  var  !< variable to be read
4051
4052!
4053!--    First, inquire variable ID
4054       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4055!
4056!--    Inquire dimension size of vertical dimension
4057       nc_stat = NF90_INQUIRE_VARIABLE( id, id_var, DIMIDS = id_dim )
4058       nc_stat = NF90_INQUIRE_DIMENSION( id, id_dim(1), LEN = n_file )
4059!
4060!--    Read variable.
4061       nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, var,                                &
4062                               start = (/ 1,      t     /),                    &
4063                               count = (/ n_file, 1     /) )
4064       CALL handle_error( 'get_variable_pr', 527 ) 
4065
4066#endif
4067    END SUBROUTINE get_variable_pr
4068
4069
4070!------------------------------------------------------------------------------!
4071! Description:
4072! ------------
4073!> Reads a 2D REAL variable from a file. Reading is done processor-wise,
4074!> i.e. each core reads its own domain in slices along x.
4075!------------------------------------------------------------------------------!
4076    SUBROUTINE get_variable_2d_real( id, variable_name, i, var )
4077
4078       USE indices
4079       USE pegrid
4080
4081       IMPLICIT NONE
4082
4083       CHARACTER(LEN=*)              ::  variable_name   !< variable name
4084
4085       INTEGER(iwp), INTENT(IN)      ::  i               !< index along x direction
4086       INTEGER(iwp), INTENT(IN)      ::  id              !< file id
4087       INTEGER(iwp)                  ::  id_var          !< variable id
4088
4089       REAL(wp), DIMENSION(nys:nyn), INTENT(INOUT) ::  var  !< variable to be read
4090#if defined( __netcdf )
4091!
4092!--    Inquire variable id
4093       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4094!
4095!--    Get variable
4096       nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, var(nys:nyn),                       &
4097                               start = (/ i+1, nys+1 /),                       &
4098                               count = (/ 1, nyn - nys + 1 /) )
4099
4100       CALL handle_error( 'get_variable_2d_real', 528 )
4101#endif
4102    END SUBROUTINE get_variable_2d_real
4103
4104!------------------------------------------------------------------------------!
4105! Description:
4106! ------------
4107!> Reads a 2D 32-bit INTEGER variable from file. Reading is done processor-wise,
4108!> i.e. each core reads its own domain in slices along x.
4109!------------------------------------------------------------------------------!
4110    SUBROUTINE get_variable_2d_int32( id, variable_name, i, var )
4111
4112       USE indices
4113       USE pegrid
4114
4115       IMPLICIT NONE
4116
4117       CHARACTER(LEN=*)              ::  variable_name   !< variable name
4118
4119       INTEGER(iwp), INTENT(IN)      ::  i               !< index along x direction
4120       INTEGER(iwp), INTENT(IN)      ::  id              !< file id
4121       INTEGER(iwp)                  ::  id_var          !< variable id
4122       INTEGER(iwp), DIMENSION(nys:nyn), INTENT(INOUT) ::  var  !< variable to be read
4123#if defined( __netcdf )
4124!
4125!--    Inquire variable id
4126       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4127!
4128!--    Get variable
4129       nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, var(nys:nyn),                       &
4130                               start = (/ i+1, nys+1 /),                       &
4131                               count = (/ 1, nyn - nys + 1 /) )
4132
4133       CALL handle_error( 'get_variable_2d_int32', 529 )
4134#endif
4135    END SUBROUTINE get_variable_2d_int32
4136
4137!------------------------------------------------------------------------------!
4138! Description:
4139! ------------
4140!> Reads a 2D 8-bit INTEGER variable from file. Reading is done processor-wise,
4141!> i.e. each core reads its own domain in slices along x.
4142!------------------------------------------------------------------------------!
4143    SUBROUTINE get_variable_2d_int8( id, variable_name, i, var )
4144
4145       USE indices
4146       USE pegrid
4147
4148       IMPLICIT NONE
4149
4150       CHARACTER(LEN=*)              ::  variable_name   !< variable name
4151
4152       INTEGER(iwp), INTENT(IN)      ::  i               !< index along x direction
4153       INTEGER(iwp), INTENT(IN)      ::  id              !< file id
4154       INTEGER(iwp)                  ::  id_var          !< variable id
4155       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(nys:nyn), INTENT(INOUT) ::  var  !< variable to be read
4156#if defined( __netcdf )
4157!
4158!--    Inquire variable id
4159       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4160!
4161!--    Get variable
4162       nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, var(nys:nyn),                       &
4163                               start = (/ i+1, nys+1 /),                       &
4164                               count = (/ 1, nyn - nys + 1 /) )
4165
4166       CALL handle_error( 'get_variable_2d_int8', 530 )
4167#endif
4168    END SUBROUTINE get_variable_2d_int8
4169
4170!------------------------------------------------------------------------------!
4171! Description:
4172! ------------
4173!> Reads a 3D 8-bit INTEGER variable from file.
4174!------------------------------------------------------------------------------!
4175    SUBROUTINE get_variable_3d_int8( id, variable_name, i, j, var )
4176
4177       USE indices
4178       USE pegrid
4179
4180       IMPLICIT NONE
4181
4182       CHARACTER(LEN=*)              ::  variable_name   !< variable name
4183
4184       INTEGER(iwp), INTENT(IN)      ::  i               !< index along x direction
4185       INTEGER(iwp), INTENT(IN)      ::  id              !< file id
4186       INTEGER(iwp)                  ::  id_var          !< variable id
4187       INTEGER(iwp), INTENT(IN)      ::  j               !< index along y direction
4188       INTEGER(iwp)                  ::  n_file          !< number of data-points along 3rd dimension
4189
4190       INTEGER(iwp), DIMENSION(1:3)  ::  id_dim
4191
4192       INTEGER( KIND = 1 ), DIMENSION(nzb:nzt+1), INTENT(INOUT) ::  var  !< variable to be read
4193#if defined( __netcdf )
4194
4195!
4196!--    Inquire variable id
4197       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4198!
4199!--    Get length of first dimension, required for the count parameter.
4200!--    Therefore, first inquired dimension ids
4201       nc_stat = NF90_INQUIRE_VARIABLE( id, id_var, DIMIDS = id_dim )
4202       nc_stat = NF90_INQUIRE_DIMENSION( id, id_dim(3), LEN = n_file )
4203!
4204!--    Get variable
4205       nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, var,                  &
4206                               start = (/ i+1, j+1, 1 /),                      &
4207                               count = (/ 1, 1, n_file /) )
4208
4209       CALL handle_error( 'get_variable_3d_int8', 531 )
4210#endif
4211    END SUBROUTINE get_variable_3d_int8
4212
4213
4214!------------------------------------------------------------------------------!
4215! Description:
4216! ------------
4217!> Reads a 3D float variable from file. 
4218!------------------------------------------------------------------------------!
4219    SUBROUTINE get_variable_3d_real( id, variable_name, i, j, var )
4220
4221       USE indices
4222       USE pegrid
4223
4224       IMPLICIT NONE
4225
4226       CHARACTER(LEN=*)              ::  variable_name   !< variable name
4227
4228       INTEGER(iwp), INTENT(IN)      ::  i               !< index along x direction
4229       INTEGER(iwp), INTENT(IN)      ::  id              !< file id
4230       INTEGER(iwp)                  ::  id_var          !< variable id
4231       INTEGER(iwp), INTENT(IN)      ::  j               !< index along y direction
4232       INTEGER(iwp)                  ::  n3              !< number of data-points along 3rd dimension
4233
4234       INTEGER(iwp), DIMENSION(3)    ::  id_dim
4235
4236       REAL(wp), DIMENSION(:), INTENT(INOUT) ::  var     !< variable to be read
4237#if defined( __netcdf )
4238
4239!
4240!--    Inquire variable id
4241       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4242!
4243!--    Get length of first dimension, required for the count parameter.
4244!--    Therefore, first inquired dimension ids
4245       nc_stat = NF90_INQUIRE_VARIABLE( id, id_var, DIMIDS = id_dim )
4246       nc_stat = NF90_INQUIRE_DIMENSION( id, id_dim(3), LEN = n3 )
4247!
4248!--    Get variable
4249       nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, var,                                &
4250                               start = (/ i+1, j+1, 1 /),                      &
4251                               count = (/ 1, 1, n3 /) )
4252
4253       CALL handle_error( 'get_variable_3d_real', 532 )
4254#endif
4255    END SUBROUTINE get_variable_3d_real
4256
4257
4258!------------------------------------------------------------------------------!
4259! Description:
4260! ------------
4261!> Reads a 4D float variable from file. Note, in constrast to 3D versions,
4262!> dimensions are already inquired and passed so that they are known here.
4263!------------------------------------------------------------------------------!
4264    SUBROUTINE get_variable_4d_real( id, variable_name, i, j, var, n3, n4 )
4265
4266       USE indices
4267       USE pegrid
4268
4269       IMPLICIT NONE
4270
4271       CHARACTER(LEN=*)              ::  variable_name   !< variable name
4272
4273       INTEGER(iwp), INTENT(IN)      ::  i               !< index along x direction
4274       INTEGER(iwp), INTENT(IN)      ::  id              !< file id
4275       INTEGER(iwp)                  ::  id_var          !< variable id
4276       INTEGER(iwp), INTENT(IN)      ::  j               !< index along y direction
4277       INTEGER(iwp), INTENT(IN)      ::  n3              !< number of data-points along 3rd dimension
4278       INTEGER(iwp), INTENT(IN)      ::  n4              !< number of data-points along 4th dimension
4279
4280       INTEGER(iwp), DIMENSION(3)    ::  id_dim
4281
4282       REAL(wp), DIMENSION(:,:), INTENT(INOUT) ::  var     !< variable to be read
4283#if defined( __netcdf )
4284
4285!
4286!--    Inquire variable id
4287       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4288!
4289!--    Get variable
4290       nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, var,                                &
4291                               start = (/ i+1, j+1, 1, 1 /),                   &
4292                               count = (/ 1, 1, n3, n4 /) )
4293
4294       CALL handle_error( 'get_variable_4d_real', 533 )
4295#endif
4296    END SUBROUTINE get_variable_4d_real
4297
4298
4299
4300!------------------------------------------------------------------------------!
4301! Description:
4302! ------------
4303!> Reads a 3D float variable at left, right, north, south and top boundaries.
4304!------------------------------------------------------------------------------!
4305    SUBROUTINE get_variable_bc( id, variable_name, t_start,                    &
4306                                i2_s, count_2, i3_s, count_3,  var )
4307
4308       USE indices
4309       USE pegrid
4310
4311       IMPLICIT NONE
4312
4313       CHARACTER(LEN=*)              ::  variable_name   !< variable name
4314
4315       INTEGER(iwp)                  ::  count_2         !< number of elements in second dimension
4316       INTEGER(iwp)                  ::  count_3         !< number of elements in third dimension (usually 1)
4317       INTEGER(iwp)                  ::  i2_s            !< start index of second dimension
4318       INTEGER(iwp)                  ::  i3_s            !< start index of third dimension
4319       INTEGER(iwp), INTENT(IN)      ::  id              !< file id
4320       INTEGER(iwp)                  ::  id_var          !< variable id
4321       INTEGER(iwp)                  ::  t_start         !< start index at time dimension with respect to netcdf convention
4322
4323       REAL(wp), DIMENSION(:), INTENT(INOUT) ::  var     !< input variable
4324#if defined( __netcdf )
4325
4326!
4327!--    Inquire variable id
4328       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4329!
4330!--    Get variable
4331       nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, var,                              &
4332                               start = (/ i3_s, i2_s, t_start /),            & 
4333                               count = (/ count_3, count_2, 1 /) )       
4334
4335       CALL handle_error( 'get_variable_bc', 532 )
4336#endif
4337    END SUBROUTINE get_variable_bc
4338
4339
4340
4341!------------------------------------------------------------------------------!
4342! Description:
4343! ------------
4344!> Inquires the number of variables in a file 
4345!------------------------------------------------------------------------------!
4346    SUBROUTINE inquire_num_variables( id, num_vars )
4347
4348       USE indices
4349       USE pegrid
4350
4351       IMPLICIT NONE
4352
4353       INTEGER(iwp), INTENT(IN)      ::  id              !< file id
4354       INTEGER(iwp), INTENT(INOUT)   ::  num_vars        !< number of variables in a file
4355#if defined( __netcdf )
4356
4357       nc_stat = NF90_INQUIRE( id, NVARIABLES = num_vars )
4358       CALL handle_error( 'inquire_num_variables', 534 )
4359
4360#endif
4361    END SUBROUTINE inquire_num_variables
4362
4363
4364!------------------------------------------------------------------------------!
4365! Description:
4366! ------------
4367!> Inquires the variable names belonging to a file.
4368!------------------------------------------------------------------------------!
4369    SUBROUTINE inquire_variable_names( id, var_names )
4370
4371       USE indices
4372       USE pegrid
4373
4374       IMPLICIT NONE
4375
4376       CHARACTER(LEN=*), DIMENSION(:), INTENT(INOUT) ::  var_names   !< return variable - variable names
4377       INTEGER(iwp)                                  ::  i           !< loop variable
4378       INTEGER(iwp), INTENT(IN)                      ::  id          !< file id
4379       INTEGER(iwp)                                  ::  num_vars    !< number of variables (unused return parameter)
4380       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE       ::  varids      !< dummy array to strore variable ids temporarily
4381#if defined( __netcdf )
4382
4383       ALLOCATE( varids(1:SIZE(var_names)) )
4384       nc_stat = NF90_INQ_VARIDS( id, NVARS = num_vars, VARIDS = varids )
4385       CALL handle_error( 'inquire_variable_names', 535 )
4386
4387       DO  i = 1, SIZE(var_names)
4388          nc_stat = NF90_INQUIRE_VARIABLE( id, varids(i), NAME = var_names(i) )
4389          CALL handle_error( 'inquire_variable_names', 535 )
4390       ENDDO
4391
4392       DEALLOCATE( varids )
4393#endif
4394    END SUBROUTINE inquire_variable_names
4395
4396!------------------------------------------------------------------------------!
4397! Description:
4398! ------------
4399!> Prints out a text message corresponding to the current status.
4400!------------------------------------------------------------------------------!
4401    SUBROUTINE handle_error( routine_name, errno )
4402
4403       USE control_parameters,                                                 &
4404           ONLY:  message_string
4405
4406       IMPLICIT NONE
4407
4408       CHARACTER(LEN=6) ::  message_identifier
4409       CHARACTER(LEN=*) ::  routine_name
4410
4411       INTEGER(iwp) ::  errno
4412#if defined( __netcdf )
4413
4414       IF ( nc_stat /= NF90_NOERR )  THEN
4415
4416          WRITE( message_identifier, '(''NC'',I4.4)' )  errno
4417          message_string = TRIM( NF90_STRERROR( nc_stat ) )
4418
4419          CALL message( routine_name, message_identifier, 2, 2, 0, 6, 1 )
4420
4421       ENDIF
4422
4423#endif
4424    END SUBROUTINE handle_error
4425
4426
4427 END MODULE netcdf_data_input_mod
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.