source: palm/trunk/SOURCE/netcdf_data_input_mod.f90 @ 2963

Last change on this file since 2963 was 2963, checked in by suehring, 3 years ago

Minor revision of static input file checks, bugfix in initialization of surface-fractions in LSM; minor bugfix in initialization of albedo at window-surfaces; for clearer access of albedo and emissivity introduce index for vegetation/wall, pavement/green-wall and water/window surfaces

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 207.7 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 2963 2018-04-12 14:47:44Z suehring $
27! - Revise checks for static input variables.
28! - Introduce index for vegetation/wall, pavement/green-wall and water/window
29!   surfaces, for clearer access of surface fraction, albedo, emissivity, etc. .
30!
31! 2958 2018-04-11 15:38:13Z suehring
32! Synchronize longitude and latitude between nested model domains, values are
33! taken from the root model.
34!
35! 2955 2018-04-09 15:14:01Z suehring
36! Extend checks for consistent setting of buildings, its ID and type.
37! Add log-points to measure CPU time of NetCDF data input.
38!
39! 2953 2018-04-09 11:26:02Z suehring
40! Bugfix in checks for initialization data
41!
42! 2947 2018-04-04 18:01:41Z suehring
43! Checks for dynamic input revised
44!
45! 2946 2018-04-04 17:01:23Z suehring
46! Bugfix for revision 2945, perform checks only if dynamic input file is
47! available.
48!
49! 2945 2018-04-04 16:27:14Z suehring
50! - Mimic for topography input slightly revised, in order to enable consistency
51!   checks
52! - Add checks for dimensions in dynamic input file and move already existing
53!   checks
54!
55! 2938 2018-03-27 15:52:42Z suehring
56! Initial read of geostrophic wind components from dynamic driver.
57!
58! 2773 2018-01-30 14:12:54Z suehring
59! Revise checks for surface_fraction.
60!
61! 2925 2018-03-23 14:54:11Z suehring
62! Check for further inconsistent settings of surface_fractions.
63! Some messages slightly rephrased and error numbers renamed.
64!
65! 2898 2018-03-15 13:03:01Z suehring
66! Check if each building has a type. Further, check if dimensions in static
67! input file match the model dimensions.
68!
69! 2897 2018-03-15 11:47:16Z suehring
70! Relax restrictions for topography input, terrain and building heights can be
71! input separately and are not mandatory any more.
72!
73! 2874 2018-03-13 10:55:42Z knoop
74! Bugfix: wrong placement of netcdf cpp-macros fixed
75!
76! 2794 2018-02-07 14:09:43Z knoop
77! Check if 3D building input is consistent to numeric grid.
78!
79! 2773 2018-01-30 14:12:54Z suehring
80! - Enable initialization with 3D topography.
81! - Move check for correct initialization in nesting mode to check_parameters.
82!
83! 2772 2018-01-29 13:10:35Z suehring
84! Initialization of simulation independent on land-surface model.
85!
86! 2746 2018-01-15 12:06:04Z suehring
87! Read plant-canopy variables independently on land-surface model usage
88!
89! 2718 2018-01-02 08:49:38Z maronga
90! Corrected "Former revisions" section
91!
92! 2711 2017-12-20 17:04:49Z suehring
93! Rename subroutine close_file to avoid double-naming. 
94!
95! 2700 2017-12-15 14:12:35Z suehring
96!
97! 2696 2017-12-14 17:12:51Z kanani
98! Initial revision (suehring)
99!
100!
101!
102!
103! Authors:
104! --------
105! @author Matthias Suehring
106!
107! Description:
108! ------------
109!> Modulue contains routines to input data according to Palm input data       
110!> standart using dynamic and static input files.
111!>
112!> @todo - Order input alphabetically
113!> @todo - Revise error messages and error numbers
114!> @todo - Input of missing quantities (chemical species, emission rates)
115!> @todo - Defninition and input of still missing variable attributes
116!> @todo - Input of initial geostrophic wind profiles with cyclic conditions.
117!------------------------------------------------------------------------------!
118 MODULE netcdf_data_input_mod
119 
120    USE control_parameters,                                                    &
121        ONLY:  coupling_char, io_blocks, io_group
122
123    USE cpulog,                                                                &
124        ONLY:  cpu_log, log_point_s
125
126    USE kinds
127
128#if defined ( __netcdf )
129    USE NETCDF
130#endif
131
132    USE pegrid
133
134    USE surface_mod,                                                           &
135        ONLY:  ind_pav_green, ind_veg_wall, ind_wat_win
136!
137!-- Define type for dimensions.
138    TYPE dims_xy
139       INTEGER(iwp) :: nx                             !< dimension length in x
140       INTEGER(iwp) :: ny                             !< dimension length in y
141       INTEGER(iwp) :: nz                             !< dimension length in z
142       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: x       !< dimension array in x
143       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: y       !< dimension array in y
144       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: z       !< dimension array in z
145    END TYPE dims_xy
146!
147!-- Define data type for nesting in larger-scale models like COSMO.
148!-- Data type comprises u, v, w, pt, and q at lateral and top boundaries.
149    TYPE force_type
150
151       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names
152
153       INTEGER(iwp) ::  nt     !< number of time levels in dynamic input file
154       INTEGER(iwp) ::  nzu    !< number of vertical levels on scalar grid in dynamic input file
155       INTEGER(iwp) ::  nzw    !< number of vertical levels on w grid in dynamic input file
156       INTEGER(iwp) ::  tind   !< time index for reference time in large-scale forcing data
157       INTEGER(iwp) ::  tind_p !< time index for following time in large-scale forcing data
158
159       LOGICAL      ::  init         = .FALSE.
160       LOGICAL      ::  interpolated = .FALSE.
161       LOGICAL      ::  from_file    = .FALSE.
162
163       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  surface_pressure !< time dependent surface pressure
164       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  time             !< time levels in dynamic input file
165       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zu_atmos         !< vertical levels at scalar grid in dynamic input file
166       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zw_atmos         !< vertical levels at w grid in dynamic input file
167
168       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  ug         !< domain-averaged geostrophic component
169       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  vg         !< domain-averaged geostrophic component
170
171       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_left   !< u-component at left boundary
172       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_left   !< v-component at left boundary
173       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_left   !< w-component at left boundary
174       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_left   !< mixing ratio at left boundary
175       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_left  !< potentital temperautre at left boundary
176
177       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_north  !< u-component at north boundary
178       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_north  !< v-component at north boundary
179       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_north  !< w-component at north boundary
180       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_north  !< mixing ratio at north boundary
181       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_north !< potentital temperautre at north boundary
182
183       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_right  !< u-component at right boundary
184       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_right  !< v-component at right boundary
185       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_right  !< w-component at right boundary
186       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_right  !< mixing ratio at right boundary
187       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_right !< potentital temperautre at right boundary
188
189       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_south  !< u-component at south boundary
190       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_south  !< v-component at south boundary
191       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_south  !< w-component at south boundary
192       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_south  !< mixing ratio at south boundary
193       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_south !< potentital temperautre at south boundary
194
195       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_top    !< u-component at top boundary
196       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_top    !< v-component at top boundary
197       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_top    !< w-component at top boundary
198       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_top    !< mixing ratio at top boundary
199       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_top   !< potentital temperautre at top boundary
200
201    END TYPE force_type
202
203    TYPE init_type
204
205       INTEGER(iwp) ::  lod_msoil !< level of detail - soil moisture
206       INTEGER(iwp) ::  lod_pt    !< level of detail - pt
207       INTEGER(iwp) ::  lod_q     !< level of detail - q
208       INTEGER(iwp) ::  lod_tsoil !< level of detail - soil temperature
209       INTEGER(iwp) ::  lod_u     !< level of detail - u-component
210       INTEGER(iwp) ::  lod_v     !< level of detail - v-component
211       INTEGER(iwp) ::  lod_w     !< level of detail - w-component
212       INTEGER(iwp) ::  nx        !< number of scalar grid points along x in dynamic input file
213       INTEGER(iwp) ::  nxu       !< number of u grid points along x in dynamic input file
214       INTEGER(iwp) ::  ny        !< number of scalar grid points along y in dynamic input file
215       INTEGER(iwp) ::  nyv       !< number of v grid points along y in dynamic input file
216       INTEGER(iwp) ::  nzs       !< number of vertical soil levels in dynamic input file
217       INTEGER(iwp) ::  nzu       !< number of vertical levels on scalar grid in dynamic input file
218       INTEGER(iwp) ::  nzw       !< number of vertical levels on w grid in dynamic input file
219
220       LOGICAL ::  from_file_msoil  = .FALSE. !< flag indicating whether soil moisture is already initialized from file
221       LOGICAL ::  from_file_pt     = .FALSE. !< flag indicating whether pt is already initialized from file
222       LOGICAL ::  from_file_q      = .FALSE. !< flag indicating whether q is already initialized from file 
223       LOGICAL ::  from_file_tsoil  = .FALSE. !< flag indicating whether soil temperature is already initialized from file
224       LOGICAL ::  from_file_u      = .FALSE. !< flag indicating whether u is already initialized from file
225       LOGICAL ::  from_file_ug     = .FALSE. !< flag indicating whether ug is already initialized from file
226       LOGICAL ::  from_file_v      = .FALSE. !< flag indicating whether v is already initialized from file
227       LOGICAL ::  from_file_vg     = .FALSE. !< flag indicating whether ug is already initialized from file
228       LOGICAL ::  from_file_w      = .FALSE. !< flag indicating whether w is already initialized from file
229
230
231       REAL(wp) ::  fill_msoil       !< fill value for soil moisture
232       REAL(wp) ::  fill_pt          !< fill value for pt
233       REAL(wp) ::  fill_q           !< fill value for q
234       REAL(wp) ::  fill_tsoil       !< fill value for soil temperature
235       REAL(wp) ::  fill_u           !< fill value for u
236       REAL(wp) ::  fill_v           !< fill value for v
237       REAL(wp) ::  fill_w           !< fill value for w
238       REAL(wp) ::  latitude         !< latitude of the southern model boundary
239       REAL(wp) ::  longitude        !< longitude of the western model boundary
240
241       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  msoil_init   !< initial vertical profile of soil moisture
242       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  pt_init      !< initial vertical profile of pt
243       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  q_init       !< initial vertical profile of q
244       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  tsoil_init   !< initial vertical profile of soil temperature
245       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  u_init       !< initial vertical profile of u
246       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  ug_init      !< initial vertical profile of ug
247       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  v_init       !< initial vertical profile of v
248       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  vg_init      !< initial vertical profile of ug
249       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  w_init       !< initial vertical profile of w
250       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  z_soil       !< vertical levels in soil in dynamic input file, used for interpolation
251       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zu_atmos     !< vertical levels at scalar grid in dynamic input file, used for interpolation
252       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zw_atmos     !< vertical levels at w grid in dynamic input file, used for interpolation
253
254
255       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  msoil        !< initial 3d soil moisture provide by Inifor and interpolated onto soil grid
256       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  tsoil        !< initial 3d soil temperature provide by Inifor and interpolated onto soil grid
257
258    END TYPE init_type
259
260!
261!-- Define data structures for different input data types.
262!-- 8-bit Integer 2D
263    TYPE int_2d_8bit
264       INTEGER(KIND=1) ::  fill = -127                      !< fill value
265       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var !< respective variable
266       
267       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used 
268    END TYPE int_2d_8bit
269!
270!-- 32-bit Integer 2D
271    TYPE int_2d_32bit
272       INTEGER(iwp) ::  fill = -9999                      !< fill value
273       INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var  !< respective variable
274
275       LOGICAL ::  from_file = .FALSE. !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used 
276    END TYPE int_2d_32bit
277
278!
279!-- Define data type to read 2D real variables
280    TYPE real_2d
281       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used 
282
283       REAL(wp) ::  fill = -9999.9_wp                !< fill value
284       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var !< respective variable
285    END TYPE real_2d
286
287!
288!-- Define data type to read 2D real variables
289    TYPE real_3d
290       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used 
291
292       INTEGER(iwp) ::  nz   !< number of grid points along vertical dimension                     
293
294       REAL(wp) ::  fill = -9999.9_wp                  !< fill value
295       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var !< respective variable
296    END TYPE real_3d
297!
298!-- Define data structure where the dimension and type of the input depends
299!-- on the given level of detail.
300!-- For buildings, the input is either 2D float, or 3d byte.
301    TYPE build_in
302       INTEGER(iwp)    ::  lod = 1                               !< level of detail                 
303       INTEGER(KIND=1) ::  fill2 = -127                          !< fill value for lod = 2
304       INTEGER(iwp)    ::  nz                                    !< number of vertical layers in file
305       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_3d !< 3d variable (lod = 2)
306
307       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  z                 !< vertical coordinate for 3D building, used for consistency check
308
309       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used 
310
311       REAL(wp)                              ::  fill1 = -9999.9_wp !< fill values for lod = 1
312       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var_2d             !< 2d variable (lod = 1)
313    END TYPE build_in
314
315!
316!-- For soil_type, the input is either 2D or 3D one-byte integer.
317    TYPE soil_in
318       INTEGER(iwp)                                   ::  lod = 1      !< level of detail                 
319       INTEGER(KIND=1)                                ::  fill = -127  !< fill value for lod = 2
320       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  var_2d       !< 2d variable (lod = 1)
321       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_3d       !< 3d variable (lod = 2)
322
323       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used 
324    END TYPE soil_in
325
326!
327!-- Define data type for fractions between surface types
328    TYPE fracs
329       INTEGER(iwp)                            ::  nf             !< total number of fractions
330       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  nfracs         !< dimension array for fraction
331
332       LOGICAL ::  from_file = .FALSE. !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used 
333
334       REAL(wp)                                ::  fill = -9999.9_wp !< fill value
335       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  frac              !< respective fraction between different surface types
336    END TYPE fracs
337!
338!-- Data type for parameter lists, Depending on the given level of detail,
339!-- the input is 3D or 4D
340    TYPE pars
341       INTEGER(iwp)                            ::  lod = 1         !< level of detail
342       INTEGER(iwp)                            ::  np              !< total number of parameters
343       INTEGER(iwp)                            ::  nz              !< vertical dimension - number of soil layers
344       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  layers          !< dimension array for soil layers
345       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  pars            !< dimension array for parameters
346
347       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used 
348
349       REAL(wp)                                  ::  fill = -9999.9_wp !< fill value
350       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE   ::  pars_xy           !< respective parameters, level of detail = 1
351       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  pars_xyz          !< respective parameters, level of detail = 2
352    END TYPE pars
353!
354!-- Define variables
355    TYPE(dims_xy)    ::  dim_static  !< data structure for x, y-dimension in static input file
356
357    TYPE(force_type) ::  force     !< data structure for data input at lateral and top boundaries (provided by Inifor) 
358
359    TYPE(init_type) ::  init_3d    !< data structure for the initialization of the 3D flow and soil fields
360    TYPE(init_type) ::  init_model !< data structure for the initialization of the model
361
362!
363!-- Define 2D variables of type NC_BYTE
364    TYPE(int_2d_8bit)  ::  albedo_type_f     !< input variable for albedo type
365    TYPE(int_2d_8bit)  ::  building_type_f   !< input variable for building type
366    TYPE(int_2d_8bit)  ::  pavement_type_f   !< input variable for pavenment type
367    TYPE(int_2d_8bit)  ::  street_crossing_f !< input variable for water type
368    TYPE(int_2d_8bit)  ::  street_type_f     !< input variable for water type
369    TYPE(int_2d_8bit)  ::  vegetation_type_f !< input variable for vegetation type
370    TYPE(int_2d_8bit)  ::  water_type_f      !< input variable for water type
371
372!
373!-- Define 2D variables of type NC_INT
374    TYPE(int_2d_32bit) ::  building_id_f     !< input variable for building ID
375!
376!-- Define 2D variables of type NC_FLOAT
377    TYPE(real_2d) ::  terrain_height_f       !< input variable for terrain height
378!
379!-- Define 3D variables of type NC_FLOAT
380    TYPE(real_3d) ::  basal_area_density_f    !< input variable for basal area density - resolved vegetation
381    TYPE(real_3d) ::  leaf_area_density_f     !< input variable for leaf area density - resolved vegetation
382    TYPE(real_3d) ::  root_area_density_lad_f !< input variable for root area density - resolved vegetation
383    TYPE(real_3d) ::  root_area_density_lsm_f !< input variable for root area density - parametrized vegetation
384
385!
386!-- Define input variable for buildings
387    TYPE(build_in) ::  buildings_f           !< input variable for buildings
388!
389!-- Define input variables for soil_type
390    TYPE(soil_in)  ::  soil_type_f           !< input variable for soil type
391
392    TYPE(fracs) ::  surface_fraction_f       !< input variable for surface fraction
393
394    TYPE(pars)  ::  albedo_pars_f              !< input variable for albedo parameters
395    TYPE(pars)  ::  building_pars_f            !< input variable for building parameters
396    TYPE(pars)  ::  pavement_pars_f            !< input variable for pavement parameters
397    TYPE(pars)  ::  pavement_subsurface_pars_f !< input variable for pavement parameters
398    TYPE(pars)  ::  soil_pars_f                !< input variable for soil parameters
399    TYPE(pars)  ::  vegetation_pars_f          !< input variable for vegetation parameters
400    TYPE(pars)  ::  water_pars_f               !< input variable for water parameters
401
402
403    CHARACTER(LEN=3)  ::  char_lod  = 'lod'         !< name of level-of-detail attribute in NetCDF file
404
405    CHARACTER(LEN=10) ::  char_fill = '_FillValue'  !< name of fill value attribute in NetCDF file
406    CHARACTER(LEN=10) ::  char_lon  = 'origin_lon'  !< name of global attribute for longitude in NetCDF file
407    CHARACTER(LEN=10) ::  char_lat  = 'origin_lat'  !< name of global attribute for latitude in NetCDF file
408
409    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_static  = 'PIDS_STATIC'  !< Name of file which comprises static input data
410    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_dynamic = 'PIDS_DYNAMIC' !< Name of file which comprises dynamic input data
411
412    INTEGER(iwp) ::  nc_stat         !< return value of nf90 function call
413
414    LOGICAL ::  input_pids_static  = .FALSE.   !< Flag indicating whether Palm-input-data-standard file containing static information exists
415    LOGICAL ::  input_pids_dynamic = .FALSE.   !< Flag indicating whether Palm-input-data-standard file containing dynamic information exists
416
417    SAVE
418
419    PRIVATE
420
421    INTERFACE netcdf_data_input_interpolate
422       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_interpolate_1d
423       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_interpolate_1d_soil
424       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_interpolate_2d
425       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_interpolate_3d
426    END INTERFACE netcdf_data_input_interpolate
427
428    INTERFACE netcdf_data_input_check_dynamic
429       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_check_dynamic
430    END INTERFACE netcdf_data_input_check_dynamic
431
432    INTERFACE netcdf_data_input_check_static
433       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_check_static
434    END INTERFACE netcdf_data_input_check_static
435
436    INTERFACE netcdf_data_input_inquire_file
437       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_inquire_file
438    END INTERFACE netcdf_data_input_inquire_file
439
440    INTERFACE netcdf_data_input_init
441       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_init
442    END INTERFACE netcdf_data_input_init
443
444    INTERFACE netcdf_data_input_init_3d
445       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_init_3d
446    END INTERFACE netcdf_data_input_init_3d
447
448    INTERFACE netcdf_data_input_lsf
449       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_lsf
450    END INTERFACE netcdf_data_input_lsf
451
452    INTERFACE netcdf_data_input_surface_data
453       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_surface_data
454    END INTERFACE netcdf_data_input_surface_data
455
456    INTERFACE netcdf_data_input_topo
457       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_topo
458    END INTERFACE netcdf_data_input_topo
459
460    INTERFACE get_variable
461       MODULE PROCEDURE get_variable_1d_int
462       MODULE PROCEDURE get_variable_1d_real
463       MODULE PROCEDURE get_variable_2d_int8
464       MODULE PROCEDURE get_variable_2d_int32
465       MODULE PROCEDURE get_variable_2d_real
466       MODULE PROCEDURE get_variable_3d_int8
467       MODULE PROCEDURE get_variable_3d_real
468       MODULE PROCEDURE get_variable_4d_real
469    END INTERFACE get_variable
470
471    INTERFACE get_variable_pr
472       MODULE PROCEDURE get_variable_pr
473    END INTERFACE get_variable_pr
474
475    INTERFACE get_attribute
476       MODULE PROCEDURE get_attribute_real
477       MODULE PROCEDURE get_attribute_int8
478       MODULE PROCEDURE get_attribute_int32
479       MODULE PROCEDURE get_attribute_string
480    END INTERFACE get_attribute
481
482!
483!-- Public variables
484    PUBLIC albedo_pars_f, albedo_type_f, basal_area_density_f, buildings_f,    &
485           building_id_f, building_pars_f, building_type_f, force, init_3d,    &
486           init_model, input_file_static, input_pids_static,                   &
487           input_pids_dynamic, leaf_area_density_f,                            &
488           pavement_pars_f, pavement_subsurface_pars_f, pavement_type_f,       &
489           root_area_density_lad_f, root_area_density_lsm_f, soil_pars_f,      &
490           soil_type_f, street_crossing_f, street_type_f, surface_fraction_f,  &
491           terrain_height_f, vegetation_pars_f, vegetation_type_f,             &
492           water_pars_f, water_type_f
493
494!
495!-- Public subroutines
496    PUBLIC netcdf_data_input_check_dynamic, netcdf_data_input_check_static,    &
497           netcdf_data_input_inquire_file,                                     &
498           netcdf_data_input_init, netcdf_data_input_init_3d,                  &
499           netcdf_data_input_interpolate, netcdf_data_input_lsf,               &
500           netcdf_data_input_surface_data, netcdf_data_input_topo
501
502 CONTAINS
503
504!------------------------------------------------------------------------------!
505! Description:
506! ------------
507!> Inquires whether NetCDF input files according to Palm-input-data standard
508!> exist. Moreover, basic checks are performed.
509!------------------------------------------------------------------------------!
510    SUBROUTINE netcdf_data_input_inquire_file
511
512       USE control_parameters,                                                 &
513           ONLY:  land_surface, message_string, topo_no_distinct, urban_surface
514
515       IMPLICIT NONE
516
517       LOGICAL ::  check_nest  !< flag indicating whether a check passed or not
518
519#if defined ( __netcdf )
520       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_static ) // TRIM( coupling_char ),     &
521                EXIST = input_pids_static  )
522       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_dynamic ) // TRIM( coupling_char ),    &
523                EXIST = input_pids_dynamic )
524#endif
525
526!
527!--    As long as topography can be input via ASCII format, no distinction
528!--    between building and terrain can be made. This case, classify all
529!--    surfaces as default type. Same in case land-surface and urban-surface
530!--    model are not applied.
531       IF ( .NOT. input_pids_static )  THEN
532          topo_no_distinct = .TRUE. 
533       ENDIF
534
535    END SUBROUTINE netcdf_data_input_inquire_file
536
537!------------------------------------------------------------------------------!
538! Description:
539! ------------
540!> Reads global attributes required for initialization of the model.
541!------------------------------------------------------------------------------!
542    SUBROUTINE netcdf_data_input_init
543
544       IMPLICIT NONE
545
546       INTEGER(iwp) ::  id_mod   !< NetCDF id of input file
547       INTEGER(iwp) ::  ii       !< running index for IO blocks
548
549       IF ( .NOT. input_pids_static )  RETURN 
550
551       DO  ii = 0, io_blocks-1
552          IF ( ii == io_group )  THEN
553#if defined ( __netcdf )
554!
555!--          Open file in read-only mode
556             CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //                 &
557                                  TRIM( coupling_char ), id_mod )
558!
559!--          Read global attribute for latitude and longitude
560             CALL get_attribute( id_mod, char_lat,                             &
561                                 init_model%latitude, .TRUE. )
562
563             CALL get_attribute( id_mod, char_lon,                             &
564                                 init_model%longitude, .TRUE. )
565!
566!--          Finally, close input file
567             CALL close_input_file( id_mod )
568#endif
569          ENDIF
570#if defined( __parallel )
571          CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
572#endif
573       ENDDO
574!
575!--    In case of nested runs, each model domain might have different longitude
576!--    and latitude, which would result in different Coriolis parameters and
577!--    sun-zenith angles. To avoid this, longitude and latitude in each model
578!--    domain will be set to the values of the root model. Please note, this
579!--    synchronization is required already here.
580#if defined( __parallel )
581       CALL MPI_BCAST( init_model%latitude, 1, MPI_REAL, 0,                    &
582                       MPI_COMM_WORLD, ierr )
583       CALL MPI_BCAST( init_model%longitude, 1, MPI_REAL, 0,                   &
584                       MPI_COMM_WORLD, ierr )
585#endif
586
587
588    END SUBROUTINE netcdf_data_input_init
589
590!------------------------------------------------------------------------------!
591! Description:
592! ------------
593!> Reads surface classification data, such as vegetation and soil type, etc. .
594!------------------------------------------------------------------------------!
595    SUBROUTINE netcdf_data_input_surface_data
596
597       USE control_parameters,                                                 &
598           ONLY:  bc_lr_cyc, bc_ns_cyc, land_surface, message_string,          &
599                  plant_canopy, urban_surface
600
601       USE indices,                                                            &
602           ONLY:  nbgp, nx, nxl, nxlg, nxr, nxrg, ny, nyn, nyng, nys, nysg
603
604
605       IMPLICIT NONE
606
607       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names  !< variable names in static input file
608
609       INTEGER(iwp) ::  i         !< running index along x-direction
610       INTEGER(iwp) ::  ii        !< running index for IO blocks
611       INTEGER(iwp) ::  id_surf   !< NetCDF id of input file
612       INTEGER(iwp) ::  j         !< running index along y-direction
613       INTEGER(iwp) ::  k         !< running index along z-direction
614       INTEGER(iwp) ::  k2        !< running index
615       INTEGER(iwp) ::  num_vars  !< number of variables in input file
616       INTEGER(iwp) ::  nz_soil   !< number of soil layers in file
617
618       INTEGER(iwp), DIMENSION(nysg:nyng,nxlg:nxrg) ::  var_exchange_int !< dummy variables used to exchange 32-bit Integer arrays
619       INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE  ::  var_dum_int_3d !< dummy variables used to exchange real arrays
620
621       REAL(wp), DIMENSION(nysg:nyng,nxlg:nxrg) ::  var_exchange_real !< dummy variables used to exchange real arrays
622
623       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:),   ALLOCATABLE ::  var_dum_real_3d !< dummy variables used to exchange real arrays
624       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_dum_real_4d !< dummy variables used to exchange real arrays
625
626!
627!--    If not static input file is available, skip this routine
628       IF ( .NOT. input_pids_static )  RETURN
629!
630!--    Measure CPU time
631       CALL cpu_log( log_point_s(82), 'NetCDF input', 'start' )
632!
633!--    Read plant canopy variables.
634       IF ( plant_canopy )  THEN
635          DO  ii = 0, io_blocks-1
636             IF ( ii == io_group )  THEN
637#if defined ( __netcdf )
638!
639!--             Open file in read-only mode
640                CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //              &
641                                     TRIM( coupling_char ) , id_surf )
642!
643!--             At first, inquire all variable names.
644!--             This will be used to check whether an optional input variable
645!--             exist or not.
646                CALL inquire_num_variables( id_surf, num_vars )
647
648                ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
649                CALL inquire_variable_names( id_surf, var_names )
650
651!
652!--             Read leaf area density - resolved vegetation
653                IF ( check_existence( var_names, 'leaf_area_density' ) )  THEN
654                   leaf_area_density_f%from_file = .TRUE. 
655                   CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                     &
656                                       leaf_area_density_f%fill,               &
657                                       .FALSE., 'leaf_area_density' ) 
658!
659!--                Inquire number of vertical vegetation layer
660                   CALL get_dimension_length( id_surf, leaf_area_density_f%nz, &
661                                              'zlad' )
662!           
663!--                Allocate variable for leaf-area density
664                   ALLOCATE( leaf_area_density_f%var(                          &
665                                                   0:leaf_area_density_f%nz-1, &
666                                                   nys:nyn,nxl:nxr) )
667
668                   DO  i = nxl, nxr
669                      DO  j = nys, nyn
670                         CALL get_variable( id_surf, 'leaf_area_density',      &
671                                            i, j,                              &
672                                            leaf_area_density_f%var(:,j,i) ) 
673                      ENDDO
674                   ENDDO
675                ELSE
676                   leaf_area_density_f%from_file = .FALSE. 
677                ENDIF
678
679!
680!--             Read basal area density - resolved vegetation
681                IF ( check_existence( var_names, 'basal_area_density' ) )  THEN
682                   basal_area_density_f%from_file = .TRUE. 
683                   CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                     &
684                                       basal_area_density_f%fill,              &
685                                       .FALSE., 'basal_area_density' ) 
686!
687!--                Inquire number of vertical vegetation layer
688                   CALL get_dimension_length( id_surf,                         &
689                                              basal_area_density_f%nz,         &
690                                              'zlad' )
691!           
692!--                Allocate variable
693                   ALLOCATE( basal_area_density_f%var(                         &
694                                                  0:basal_area_density_f%nz-1, &
695                                                  nys:nyn,nxl:nxr) )
696
697                   DO  i = nxl, nxr
698                      DO  j = nys, nyn
699                         CALL get_variable( id_surf, 'basal_area_density',     &
700                                            i, j,                              &
701                                            basal_area_density_f%var(:,j,i) ) 
702                      ENDDO
703                   ENDDO
704                ELSE
705                   basal_area_density_f%from_file = .FALSE. 
706                ENDIF
707
708!
709!--             Read root area density - resolved vegetation
710                IF ( check_existence( var_names, 'root_area_density_lad' ) )  THEN
711                   root_area_density_lad_f%from_file = .TRUE. 
712                   CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                     &
713                                       root_area_density_lad_f%fill,           &
714                                       .FALSE., 'root_area_density_lad' ) 
715!
716!--                Inquire number of vertical soil layers
717                   CALL get_dimension_length( id_surf,                         &
718                                              root_area_density_lad_f%nz,      &
719                                              'zsoil' )
720!           
721!--                Allocate variable
722                   ALLOCATE( root_area_density_lad_f%var                       &
723                                               (0:root_area_density_lad_f%nz-1,&
724                                                nys:nyn,nxl:nxr) )
725
726                   DO  i = nxl, nxr
727                      DO  j = nys, nyn
728                         CALL get_variable( id_surf, 'root_area_density_lad',  &
729                                            i, j,                              &
730                                            root_area_density_lad_f%var(:,j,i) ) 
731                      ENDDO
732                   ENDDO
733                ELSE
734                   root_area_density_lad_f%from_file = .FALSE. 
735                ENDIF
736!
737!--             Finally, close input file
738                CALL close_input_file( id_surf )
739#endif
740             ENDIF
741#if defined( __parallel )
742             CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
743#endif
744          ENDDO
745!
746!--       Deallocate variable list. Will be re-allocated in case further
747!--       variables are read from file.         
748          IF ( ALLOCATED( var_names ) )  DEALLOCATE( var_names )
749
750       ENDIF
751!
752!--    Skip the following if no land-surface or urban-surface module are
753!--    applied. This case, no one of the following variables is used anyway. 
754       IF (  .NOT. land_surface  .OR.  .NOT. urban_surface )  RETURN
755!
756!--    Initialize dummy arrays used for ghost-point exchange
757       var_exchange_int  = 0
758       var_exchange_real = 0.0_wp
759
760       DO  ii = 0, io_blocks-1
761          IF ( ii == io_group )  THEN
762#if defined ( __netcdf )
763!
764!--          Open file in read-only mode
765             CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //                 &
766                                  TRIM( coupling_char ) , id_surf )
767
768!
769!--          Inquire all variable names.
770!--          This will be used to check whether an optional input variable exist
771!--          or not.
772             CALL inquire_num_variables( id_surf, num_vars )
773
774             ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
775             CALL inquire_variable_names( id_surf, var_names )
776
777!
778!--          Read vegetation type and required attributes
779             IF ( check_existence( var_names, 'vegetation_type' ) )  THEN
780                vegetation_type_f%from_file = .TRUE.
781                CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                        &
782                                    vegetation_type_f%fill,                    &
783                                    .FALSE., 'vegetation_type' )
784!
785!--             PE-wise reading of 2D vegetation type.
786                ALLOCATE ( vegetation_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
787
788                DO  i = nxl, nxr
789                   CALL get_variable( id_surf, 'vegetation_type',              &
790                                      i, vegetation_type_f%var(:,i) )
791                ENDDO
792             ELSE
793                vegetation_type_f%from_file = .FALSE.
794             ENDIF
795
796!
797!--          Read soil type and required attributes
798             IF ( check_existence( var_names, 'soil_type' ) )  THEN
799                   soil_type_f%from_file = .TRUE. 
800!
801!--             Note, lod is currently not on file; skip for the moment
802!                 CALL get_attribute( id_surf, char_lod,                       &
803!                                            soil_type_f%lod,                  &
804!                                            .FALSE., 'soil_type' )
805                CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                        &
806                                    soil_type_f%fill,                          &
807                                    .FALSE., 'soil_type' ) 
808
809                IF ( soil_type_f%lod == 1 )  THEN
810!
811!--                PE-wise reading of 2D soil type.
812                   ALLOCATE ( soil_type_f%var_2d(nys:nyn,nxl:nxr)  )
813                   DO  i = nxl, nxr
814                      CALL get_variable( id_surf, 'soil_type',                 &
815                                         i, soil_type_f%var_2d(:,i) ) 
816                   ENDDO
817                ELSEIF ( soil_type_f%lod == 2 )  THEN
818!
819!--                Obtain number of soil layers from file.
820                   CALL get_dimension_length( id_surf, nz_soil, 'zsoil' )
821!
822!--                PE-wise reading of 3D soil type.
823                   ALLOCATE ( soil_type_f%var_3d(0:nz_soil,nys:nyn,nxl:nxr) )
824                   DO  i = nxl, nxr
825                      DO  j = nys, nyn
826                         CALL get_variable( id_surf, 'soil_type', i, j,        &
827                                            soil_type_f%var_3d(:,j,i) )   
828                      ENDDO
829                   ENDDO
830                ENDIF
831             ELSE
832                soil_type_f%from_file = .FALSE.
833             ENDIF
834
835!
836!--          Read pavement type and required attributes
837             IF ( check_existence( var_names, 'pavement_type' ) )  THEN
838                pavement_type_f%from_file = .TRUE. 
839                CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                        &
840                                    pavement_type_f%fill, .FALSE.,             &
841                                    'pavement_type' ) 
842!
843!--             PE-wise reading of 2D pavement type.
844                ALLOCATE ( pavement_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
845                DO  i = nxl, nxr
846                   CALL get_variable( id_surf, 'pavement_type',                &
847                                      i, pavement_type_f%var(:,i) ) 
848                ENDDO
849             ELSE
850                pavement_type_f%from_file = .FALSE.
851             ENDIF
852
853!
854!--          Read water type and required attributes
855             IF ( check_existence( var_names, 'water_type' ) )  THEN
856                water_type_f%from_file = .TRUE. 
857                CALL get_attribute( id_surf, char_fill, water_type_f%fill,     &
858                                    .FALSE., 'water_type' )
859!
860!--             PE-wise reading of 2D water type.
861                ALLOCATE ( water_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
862                DO  i = nxl, nxr
863                   CALL get_variable( id_surf, 'water_type', i,                &
864                                      water_type_f%var(:,i) ) 
865                ENDDO
866             ELSE
867                water_type_f%from_file = .FALSE.
868             ENDIF
869!
870!--          Read surface fractions and related information
871             IF ( check_existence( var_names, 'surface_fraction' ) )  THEN
872                surface_fraction_f%from_file = .TRUE. 
873                CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                        &
874                                    surface_fraction_f%fill,                   &
875                                    .FALSE., 'surface_fraction' )
876!
877!--             Inquire number of surface fractions
878                CALL get_dimension_length( id_surf,                            &
879                                           surface_fraction_f%nf,              &
880                                           'nsurface_fraction' )
881!           
882!--             Allocate dimension array and input array for surface fractions
883                ALLOCATE( surface_fraction_f%nfracs(0:surface_fraction_f%nf-1) )
884                ALLOCATE( surface_fraction_f%frac(0:surface_fraction_f%nf-1,   &
885                                                  nys:nyn,nxl:nxr) )
886!
887!--             Get dimension of surface fractions
888                CALL get_variable( id_surf, 'nsurface_fraction',               &
889                                   surface_fraction_f%nfracs )
890!
891!--             Read surface fractions
892                DO  i = nxl, nxr
893                   DO  j = nys, nyn
894                      CALL get_variable( id_surf, 'surface_fraction', i, j,    &
895                                         surface_fraction_f%frac(:,j,i) ) 
896                   ENDDO
897                ENDDO
898             ELSE
899                surface_fraction_f%from_file = .FALSE. 
900             ENDIF
901!
902!--          Read building parameters and related information
903             IF ( check_existence( var_names, 'building_pars' ) )  THEN
904                building_pars_f%from_file = .TRUE. 
905                CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                        &
906                                    building_pars_f%fill,                      &
907                                    .FALSE., 'building_pars' ) 
908!
909!--             Inquire number of building parameters
910                CALL get_dimension_length( id_surf,                            &
911                                           building_pars_f%np,                 &
912                                           'nbuilding_pars' )
913!           
914!--             Allocate dimension array and input array for building parameters
915                ALLOCATE( building_pars_f%pars(0:building_pars_f%np-1) )
916                ALLOCATE( building_pars_f%pars_xy(0:building_pars_f%np-1,      &
917                                                  nys:nyn,nxl:nxr) )
918!
919!--             Get dimension of building parameters
920                CALL get_variable( id_surf, 'nbuilding_pars',                  &
921                                   building_pars_f%pars )
922!
923!--             Read building_pars
924                DO  i = nxl, nxr
925                   DO  j = nys, nyn
926                      CALL get_variable( id_surf, 'building_pars', i, j,       &
927                                         building_pars_f%pars_xy(:,j,i) )   
928                   ENDDO
929                ENDDO
930             ELSE
931                building_pars_f%from_file = .FALSE. 
932             ENDIF
933
934!
935!--          Read albedo type and required attributes
936             IF ( check_existence( var_names, 'albedo_type' ) )  THEN
937                albedo_type_f%from_file = .TRUE. 
938                CALL get_attribute( id_surf, char_fill, albedo_type_f%fill,    &
939                                    .FALSE.,  'albedo_type' ) 
940!
941!--             PE-wise reading of 2D water type.
942                ALLOCATE ( albedo_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
943                DO  i = nxl, nxr
944                   CALL get_variable( id_surf, 'albedo_type',                  &
945                                      i, albedo_type_f%var(:,i) ) 
946                ENDDO
947             ELSE
948                albedo_type_f%from_file = .FALSE.
949             ENDIF
950!
951!--          Read albedo parameters and related information
952             IF ( check_existence( var_names, 'albedo_pars' ) )  THEN
953                albedo_pars_f%from_file = .TRUE. 
954                CALL get_attribute( id_surf, char_fill, albedo_pars_f%fill,    &
955                                    .FALSE., 'albedo_pars' ) 
956!
957!--             Inquire number of albedo parameters
958                CALL get_dimension_length( id_surf, albedo_pars_f%np,          &
959                                           'nalbedo_pars' )
960!           
961!--             Allocate dimension array and input array for albedo parameters
962                ALLOCATE( albedo_pars_f%pars(0:albedo_pars_f%np-1) )
963                ALLOCATE( albedo_pars_f%pars_xy(0:albedo_pars_f%np-1,          &
964                                                nys:nyn,nxl:nxr) )
965!
966!--             Get dimension of albedo parameters
967                CALL get_variable( id_surf, 'nalbedo_pars', albedo_pars_f%pars )
968
969                DO  i = nxl, nxr
970                   DO  j = nys, nyn
971                      CALL get_variable( id_surf, 'albedo_pars', i, j,         &
972                                         albedo_pars_f%pars_xy(:,j,i) )   
973                   ENDDO
974                ENDDO
975             ELSE
976                albedo_pars_f%from_file = .FALSE. 
977             ENDIF
978
979!
980!--          Read pavement parameters and related information
981             IF ( check_existence( var_names, 'pavement_pars' ) )  THEN
982                pavement_pars_f%from_file = .TRUE. 
983                CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                        &
984                                    pavement_pars_f%fill,                      &
985                                    .FALSE., 'pavement_pars' ) 
986!
987!--             Inquire number of pavement parameters
988                CALL get_dimension_length( id_surf, pavement_pars_f%np,        &
989                                           'npavement_pars' )
990!           
991!--             Allocate dimension array and input array for pavement parameters
992                ALLOCATE( pavement_pars_f%pars(0:pavement_pars_f%np-1) )
993                ALLOCATE( pavement_pars_f%pars_xy(0:pavement_pars_f%np-1,      &
994                                                  nys:nyn,nxl:nxr) )
995!
996!--             Get dimension of pavement parameters
997                CALL get_variable( id_surf, 'npavement_pars',                  &
998                                   pavement_pars_f%pars )
999   
1000                DO  i = nxl, nxr
1001                   DO  j = nys, nyn
1002                      CALL get_variable( id_surf, 'pavement_pars', i, j,       &
1003                                         pavement_pars_f%pars_xy(:,j,i) )   
1004                   ENDDO
1005                ENDDO
1006             ELSE
1007                pavement_pars_f%from_file = .FALSE. 
1008             ENDIF
1009
1010!
1011!--          Read pavement subsurface parameters and related information
1012             IF ( check_existence( var_names, 'pavement_subsurface_pars' ) )   &
1013             THEN
1014                pavement_subsurface_pars_f%from_file = .TRUE. 
1015                CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                        &
1016                                    pavement_subsurface_pars_f%fill,           &
1017                                    .FALSE., 'pavement_subsurface_pars' ) 
1018!
1019!--             Inquire number of parameters
1020                CALL get_dimension_length( id_surf,                            &
1021                                           pavement_subsurface_pars_f%np,      &
1022                                           'npavement_subsurface_pars' )
1023!
1024!--             Inquire number of soil layers
1025                CALL get_dimension_length( id_surf,                            &
1026                                           pavement_subsurface_pars_f%nz,      &
1027                                           'zsoil' )
1028!           
1029!--             Allocate dimension array and input array for pavement parameters
1030                ALLOCATE( pavement_subsurface_pars_f%pars                      &
1031                                  (0:pavement_subsurface_pars_f%np-1) )
1032                ALLOCATE( pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz                  &
1033                                  (0:pavement_subsurface_pars_f%np-1,          &
1034                                   0:pavement_subsurface_pars_f%nz-1,          &
1035                                   nys:nyn,nxl:nxr) )
1036!
1037!--             Get dimension of pavement parameters
1038                CALL get_variable( id_surf, 'npavement_subsurface_pars',       &
1039                                   pavement_subsurface_pars_f%pars )
1040   
1041                DO  i = nxl, nxr
1042                   DO  j = nys, nyn
1043                      CALL get_variable(                                       &
1044                                  id_surf, 'pavement_subsurface_pars',         &
1045                                  i, j,                                        &
1046                                  pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,j,i),&
1047                                  pavement_subsurface_pars_f%nz,               &
1048                                  pavement_subsurface_pars_f%np )   
1049                   ENDDO
1050                ENDDO
1051             ELSE
1052                pavement_subsurface_pars_f%from_file = .FALSE. 
1053             ENDIF
1054
1055
1056!
1057!--          Read vegetation parameters and related information
1058             IF ( check_existence( var_names, 'vegetation_pars' ) )  THEN
1059                vegetation_pars_f%from_file = .TRUE. 
1060                CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                        &
1061                                    vegetation_pars_f%fill,                    &
1062                                    .FALSE.,  'vegetation_pars' )
1063!
1064!--             Inquire number of vegetation parameters
1065                CALL get_dimension_length( id_surf, vegetation_pars_f%np,      &
1066                                           'nvegetation_pars' )
1067!           
1068!--             Allocate dimension array and input array for surface fractions
1069                ALLOCATE( vegetation_pars_f%pars(0:vegetation_pars_f%np-1) )
1070                ALLOCATE( vegetation_pars_f%pars_xy(0:vegetation_pars_f%np-1,  &
1071                                                    nys:nyn,nxl:nxr) )
1072!
1073!--             Get dimension of the parameters
1074                CALL get_variable( id_surf, 'nvegetation_pars',                &
1075                                   vegetation_pars_f%pars )
1076
1077                DO  i = nxl, nxr
1078                   DO  j = nys, nyn
1079                      CALL get_variable( id_surf, 'vegetation_pars', i, j,     &
1080                                         vegetation_pars_f%pars_xy(:,j,i) ) 
1081                   ENDDO
1082                ENDDO
1083             ELSE
1084                vegetation_pars_f%from_file = .FALSE. 
1085             ENDIF
1086
1087!
1088!--          Read root parameters/distribution and related information
1089             IF ( check_existence( var_names, 'soil_pars' ) )  THEN
1090                soil_pars_f%from_file = .TRUE. 
1091                CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                        &
1092                                    soil_pars_f%fill,                          & 
1093                                    .FALSE., 'soil_pars' ) 
1094
1095                CALL get_attribute( id_surf, char_lod,                         &
1096                                    soil_pars_f%lod,                           &
1097                                    .FALSE., 'soil_pars' ) 
1098
1099!
1100!--             Inquire number of soil parameters
1101                CALL get_dimension_length( id_surf,                            &
1102                                           soil_pars_f%np,                     &
1103                                           'nsoil_pars' )
1104!
1105!--             Read parameters array
1106                ALLOCATE( soil_pars_f%pars(0:soil_pars_f%np-1) )
1107                CALL get_variable( id_surf, 'nsoil_pars', soil_pars_f%pars )
1108
1109!
1110!--             In case of level of detail 2, also inquire number of vertical
1111!--             soil layers, allocate memory and read the respective dimension
1112                IF ( soil_pars_f%lod == 2 )  THEN
1113                   CALL get_dimension_length( id_surf, soil_pars_f%nz, 'zsoil' )
1114
1115                   ALLOCATE( soil_pars_f%layers(0:soil_pars_f%nz-1) )
1116                   CALL get_variable( id_surf, 'zsoil', soil_pars_f%layers )
1117
1118                ENDIF
1119
1120!
1121!--             Read soil parameters, depending on level of detail
1122                IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN     
1123                   ALLOCATE( soil_pars_f%pars_xy(0:soil_pars_f%np-1,           &
1124                                                 nys:nyn,nxl:nxr) )       
1125                   DO  i = nxl, nxr
1126                      DO  j = nys, nyn
1127                         CALL get_variable( id_surf, 'soil_pars', i, j,        &
1128                                            soil_pars_f%pars_xy(:,j,i) ) 
1129                      ENDDO
1130                   ENDDO
1131
1132                ELSEIF ( soil_pars_f%lod == 2 )  THEN
1133                   ALLOCATE( soil_pars_f%pars_xyz(0:soil_pars_f%np-1,          &
1134                                                  0:soil_pars_f%nz-1,          &
1135                                                  nys:nyn,nxl:nxr) )
1136                   DO  i = nxl, nxr
1137                      DO  j = nys, nyn
1138                         CALL get_variable( id_surf, 'soil_pars', i, j,        &
1139                                            soil_pars_f%pars_xyz(:,:,j,i),     &
1140                                            soil_pars_f%nz, soil_pars_f%np ) 
1141                      ENDDO
1142                   ENDDO
1143                ENDIF
1144             ELSE
1145                soil_pars_f%from_file = .FALSE. 
1146             ENDIF
1147
1148!
1149!--          Read water parameters and related information
1150             IF ( check_existence( var_names, 'water_pars' ) )  THEN
1151                water_pars_f%from_file = .TRUE. 
1152                CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                        &
1153                                    water_pars_f%fill,                         &
1154                                    .FALSE., 'water_pars' ) 
1155!
1156!--             Inquire number of water parameters
1157                CALL get_dimension_length( id_surf,                            & 
1158                                           water_pars_f%np,                    &
1159                                           'nwater_pars' )
1160!           
1161!--             Allocate dimension array and input array for water parameters
1162                ALLOCATE( water_pars_f%pars(0:water_pars_f%np-1) )
1163                ALLOCATE( water_pars_f%pars_xy(0:water_pars_f%np-1,            &
1164                                               nys:nyn,nxl:nxr) )
1165!
1166!--             Get dimension of water parameters
1167                CALL get_variable( id_surf, 'nwater_pars', water_pars_f%pars )
1168
1169                DO  i = nxl, nxr
1170                   DO  j = nys, nyn
1171                      CALL get_variable( id_surf, 'water_pars', i, j,          &
1172                                         water_pars_f%pars_xy(:,j,i) )   
1173                   ENDDO
1174                ENDDO
1175             ELSE
1176                water_pars_f%from_file = .FALSE. 
1177             ENDIF
1178!
1179!--          Read root area density - parametrized vegetation
1180             IF ( check_existence( var_names, 'root_area_density_lsm' ) )  THEN
1181                root_area_density_lsm_f%from_file = .TRUE.
1182                CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                        &
1183                                    root_area_density_lsm_f%fill,              &
1184                                    .FALSE., 'root_area_density_lsm' )
1185!
1186!--             Obtain number of soil layers from file and allocate variable
1187                CALL get_dimension_length( id_surf, root_area_density_lsm_f%nz,&
1188                                           'zsoil' )
1189                ALLOCATE( root_area_density_lsm_f%var                          &
1190                                              (0:root_area_density_lsm_f%nz-1, &
1191                                               nys:nyn,nxl:nxr) )
1192
1193!
1194!--             Read root-area density
1195                DO  i = nxl, nxr
1196                   DO  j = nys, nyn
1197                      CALL get_variable( id_surf, 'root_area_density_lsm',     &
1198                                         i, j,                                 &
1199                                         root_area_density_lsm_f%var(:,j,i) )   
1200                   ENDDO
1201                ENDDO
1202
1203             ELSE
1204                root_area_density_lsm_f%from_file = .FALSE.
1205             ENDIF
1206!
1207!--          Read street type and street crossing
1208             IF ( check_existence( var_names, 'street_type' ) )  THEN
1209                street_type_f%from_file = .TRUE. 
1210                CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                        &
1211                                    street_type_f%fill, .FALSE.,               &
1212                                    'street_type' ) 
1213!
1214!--             PE-wise reading of 2D pavement type.
1215                ALLOCATE ( street_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1216                DO  i = nxl, nxr
1217                   CALL get_variable( id_surf, 'street_type',                  &
1218                                      i, street_type_f%var(:,i) ) 
1219                ENDDO
1220             ELSE
1221                street_type_f%from_file = .FALSE.
1222             ENDIF
1223
1224             IF ( check_existence( var_names, 'street_crossing' ) )  THEN
1225                street_crossing_f%from_file = .TRUE. 
1226                CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                        &
1227                                    street_crossing_f%fill, .FALSE.,           &
1228                                    'street_crossing' ) 
1229!
1230!--             PE-wise reading of 2D pavement type.
1231                ALLOCATE ( street_crossing_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1232                DO  i = nxl, nxr
1233                   CALL get_variable( id_surf, 'street_crossing',              &
1234                                      i, street_crossing_f%var(:,i) ) 
1235                ENDDO
1236             ELSE
1237                street_crossing_f%from_file = .FALSE.
1238             ENDIF
1239!
1240!--          Still missing: root_resolved and building_surface_pars.
1241!--          Will be implemented as soon as they are available.
1242
1243!
1244!--          Finally, close input file
1245             CALL close_input_file( id_surf )
1246#endif
1247          ENDIF
1248#if defined( __parallel )
1249          CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
1250#endif
1251       ENDDO
1252!
1253!--    End of CPU measurement
1254       CALL cpu_log( log_point_s(82), 'NetCDF input', 'stop' )
1255!
1256!--    Exchange 1 ghost points for surface variables. Please note, ghost point
1257!--    exchange for 3D parameter lists should be revised by using additional
1258!--    MPI datatypes or rewriting exchange_horiz.
1259!--    Moreover, varialbes will be resized in the following, including ghost
1260!--    points.
1261!--    Start with 2D Integer variables. Please note, for 8-bit integer
1262!--    variables must be swapt to 32-bit integer before calling exchange_horiz.
1263       IF ( albedo_type_f%from_file )  THEN
1264          var_exchange_int                  = INT( albedo_type_f%fill, KIND = 1 )
1265          var_exchange_int(nys:nyn,nxl:nxr) =                                  &
1266                            INT( albedo_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr), KIND = 4 )
1267          CALL exchange_horiz_2d_int( var_exchange_int, nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
1268          DEALLOCATE( albedo_type_f%var )
1269          ALLOCATE( albedo_type_f%var(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1270          albedo_type_f%var = INT( var_exchange_int, KIND = 1 )
1271       ENDIF
1272       IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
1273          var_exchange_int                  = INT( pavement_type_f%fill, KIND = 1 )
1274          var_exchange_int(nys:nyn,nxl:nxr) =                                  &
1275                          INT( pavement_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr), KIND = 4 )
1276          CALL exchange_horiz_2d_int( var_exchange_int, nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
1277          DEALLOCATE( pavement_type_f%var )
1278          ALLOCATE( pavement_type_f%var(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1279          pavement_type_f%var = INT( var_exchange_int, KIND = 1 )
1280       ENDIF
1281       IF ( soil_type_f%from_file  .AND.  ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
1282          var_exchange_int                  = INT( soil_type_f%fill, KIND = 1 )
1283          var_exchange_int(nys:nyn,nxl:nxr) =                                  &
1284                            INT( soil_type_f%var_2d(nys:nyn,nxl:nxr), KIND = 4 )
1285          CALL exchange_horiz_2d_int( var_exchange_int, nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
1286          DEALLOCATE( soil_type_f%var_2d )
1287          ALLOCATE( soil_type_f%var_2d(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1288          soil_type_f%var_2d = INT( var_exchange_int, KIND = 1 )
1289       ENDIF
1290       IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
1291          var_exchange_int                  = INT( vegetation_type_f%fill, KIND = 1 )
1292          var_exchange_int(nys:nyn,nxl:nxr) =                                  &
1293                        INT( vegetation_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr), KIND = 4 )
1294          CALL exchange_horiz_2d_int( var_exchange_int, nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
1295          DEALLOCATE( vegetation_type_f%var )
1296          ALLOCATE( vegetation_type_f%var(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1297          vegetation_type_f%var = INT( var_exchange_int, KIND = 1 )
1298       ENDIF
1299       IF ( water_type_f%from_file )  THEN
1300          var_exchange_int                  = INT( water_type_f%fill, KIND = 1 )
1301          var_exchange_int(nys:nyn,nxl:nxr) =                                  &
1302                         INT( water_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr), KIND = 4 )
1303          CALL exchange_horiz_2d_int( var_exchange_int, nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
1304          DEALLOCATE( water_type_f%var )
1305          ALLOCATE( water_type_f%var(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1306          water_type_f%var = INT( var_exchange_int, KIND = 1 )
1307       ENDIF
1308!
1309!--    Exchange 1 ghost point for 3/4-D variables. For the sake of simplicity,
1310!--    loop further dimensions to use 2D exchange routines.
1311!--    This should be revised later by introducing new MPI datatypes.
1312       IF ( soil_type_f%from_file  .AND.  ALLOCATED( soil_type_f%var_3d ) )    &
1313       THEN
1314          ALLOCATE( var_dum_int_3d(0:nz_soil,nys:nyn,nxl:nxr) ) 
1315          var_dum_int_3d = soil_type_f%var_3d
1316          DEALLOCATE( soil_type_f%var_3d )
1317          ALLOCATE( soil_type_f%var_3d(0:nz_soil,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1318          soil_type_f%var_3d = soil_type_f%fill
1319
1320          DO  k = 0, nz_soil
1321             var_exchange_int(nys:nyn,nxl:nxr) = var_dum_int_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
1322             CALL exchange_horiz_2d_int( var_exchange_int, nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
1323             soil_type_f%var_3d(k,:,:) = INT( var_exchange_int(:,:), KIND = 1 )
1324          ENDDO
1325          DEALLOCATE( var_dum_int_3d )
1326       ENDIF
1327
1328       IF ( surface_fraction_f%from_file )  THEN
1329          ALLOCATE( var_dum_real_3d(0:surface_fraction_f%nf-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
1330          var_dum_real_3d = surface_fraction_f%frac
1331          DEALLOCATE( surface_fraction_f%frac )
1332          ALLOCATE( surface_fraction_f%frac(0:surface_fraction_f%nf-1,         &
1333                                            nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1334          surface_fraction_f%frac = surface_fraction_f%fill
1335
1336          DO  k = 0, surface_fraction_f%nf-1
1337             var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) = var_dum_real_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
1338             CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
1339             surface_fraction_f%frac(k,:,:) = var_exchange_real(:,:)
1340          ENDDO
1341          DEALLOCATE( var_dum_real_3d )
1342       ENDIF
1343
1344       IF ( building_pars_f%from_file )  THEN
1345          ALLOCATE( var_dum_real_3d(0:building_pars_f%np-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
1346          var_dum_real_3d = building_pars_f%pars_xy
1347          DEALLOCATE( building_pars_f%pars_xy )
1348          ALLOCATE( building_pars_f%pars_xy(0:building_pars_f%np-1,            &
1349                                            nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1350          building_pars_f%pars_xy = building_pars_f%fill
1351          DO  k = 0, building_pars_f%np-1
1352             var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                              &
1353                                              var_dum_real_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
1354             CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
1355             building_pars_f%pars_xy(k,:,:) = var_exchange_real(:,:)
1356          ENDDO
1357          DEALLOCATE( var_dum_real_3d )
1358       ENDIF
1359
1360       IF ( albedo_pars_f%from_file )  THEN
1361          ALLOCATE( var_dum_real_3d(0:albedo_pars_f%np-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
1362          var_dum_real_3d = albedo_pars_f%pars_xy
1363          DEALLOCATE( albedo_pars_f%pars_xy )
1364          ALLOCATE( albedo_pars_f%pars_xy(0:albedo_pars_f%np-1,                &
1365                                          nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1366          albedo_pars_f%pars_xy = albedo_pars_f%fill
1367          DO  k = 0, albedo_pars_f%np-1
1368             var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                              &
1369                                              var_dum_real_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
1370             CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
1371             albedo_pars_f%pars_xy(k,:,:) = var_exchange_real(:,:)
1372          ENDDO
1373          DEALLOCATE( var_dum_real_3d )
1374       ENDIF
1375
1376       IF ( pavement_pars_f%from_file )  THEN
1377          ALLOCATE( var_dum_real_3d(0:pavement_pars_f%np-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
1378          var_dum_real_3d = pavement_pars_f%pars_xy
1379          DEALLOCATE( pavement_pars_f%pars_xy )
1380          ALLOCATE( pavement_pars_f%pars_xy(0:pavement_pars_f%np-1,            &
1381                                            nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1382          pavement_pars_f%pars_xy = pavement_pars_f%fill
1383          DO  k = 0, pavement_pars_f%np-1
1384             var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                              &
1385                                              var_dum_real_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
1386             CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
1387             pavement_pars_f%pars_xy(k,:,:) = var_exchange_real(:,:)
1388          ENDDO
1389          DEALLOCATE( var_dum_real_3d )
1390       ENDIF
1391
1392       IF ( vegetation_pars_f%from_file )  THEN
1393          ALLOCATE( var_dum_real_3d(0:vegetation_pars_f%np-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
1394          var_dum_real_3d = vegetation_pars_f%pars_xy
1395          DEALLOCATE( vegetation_pars_f%pars_xy )
1396          ALLOCATE( vegetation_pars_f%pars_xy(0:vegetation_pars_f%np-1,        &
1397                                            nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1398          vegetation_pars_f%pars_xy = vegetation_pars_f%fill
1399          DO  k = 0, vegetation_pars_f%np-1
1400             var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                              &
1401                                              var_dum_real_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
1402             CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
1403             vegetation_pars_f%pars_xy(k,:,:) = var_exchange_real(:,:)
1404          ENDDO
1405          DEALLOCATE( var_dum_real_3d )
1406       ENDIF
1407
1408       IF ( water_pars_f%from_file )  THEN
1409          ALLOCATE( var_dum_real_3d(0:water_pars_f%np-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
1410          var_dum_real_3d = water_pars_f%pars_xy
1411          DEALLOCATE( water_pars_f%pars_xy )
1412          ALLOCATE( water_pars_f%pars_xy(0:water_pars_f%np-1,                  &
1413                                         nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1414          water_pars_f%pars_xy = water_pars_f%fill
1415          DO  k = 0, water_pars_f%np-1
1416             var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                              &
1417                                              var_dum_real_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
1418             CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
1419             water_pars_f%pars_xy(k,:,:) = var_exchange_real(:,:)
1420          ENDDO
1421          DEALLOCATE( var_dum_real_3d )
1422       ENDIF
1423
1424       IF ( root_area_density_lsm_f%from_file )  THEN
1425          ALLOCATE( var_dum_real_3d(0:root_area_density_lsm_f%nz-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
1426          var_dum_real_3d = root_area_density_lsm_f%var
1427          DEALLOCATE( root_area_density_lsm_f%var )
1428          ALLOCATE( root_area_density_lsm_f%var(0:root_area_density_lsm_f%nz-1,&
1429                                                nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1430          root_area_density_lsm_f%var = root_area_density_lsm_f%fill
1431
1432          DO  k = 0, root_area_density_lsm_f%nz-1
1433             var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                              &
1434                                              var_dum_real_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
1435             CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
1436             root_area_density_lsm_f%var(k,:,:) = var_exchange_real(:,:)
1437          ENDDO
1438          DEALLOCATE( var_dum_real_3d )
1439       ENDIF
1440
1441       IF ( soil_pars_f%from_file )  THEN
1442          IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN
1443
1444             ALLOCATE( var_dum_real_3d(0:soil_pars_f%np-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
1445             var_dum_real_3d = soil_pars_f%pars_xy
1446             DEALLOCATE( soil_pars_f%pars_xy )
1447             ALLOCATE( soil_pars_f%pars_xy(0:soil_pars_f%np-1,                 &
1448                                            nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1449             soil_pars_f%pars_xy = soil_pars_f%fill
1450
1451             DO  k = 0, soil_pars_f%np-1
1452                var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                           &
1453                                              var_dum_real_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
1454                CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
1455                soil_pars_f%pars_xy(k,:,:) = var_exchange_real(:,:)
1456             ENDDO
1457             DEALLOCATE( var_dum_real_3d )
1458          ELSEIF ( soil_pars_f%lod == 2 )  THEN
1459             ALLOCATE( var_dum_real_4d(0:soil_pars_f%np-1,                     &
1460                                       0:soil_pars_f%nz-1,                     &
1461                                       nys:nyn,nxl:nxr) )
1462             var_dum_real_4d = soil_pars_f%pars_xyz
1463             DEALLOCATE( soil_pars_f%pars_xyz )
1464             ALLOCATE( soil_pars_f%pars_xyz(0:soil_pars_f%np-1,                &
1465                                            0:soil_pars_f%nz-1,                &
1466                                            nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1467             soil_pars_f%pars_xyz = soil_pars_f%fill
1468
1469             DO  k2 = 0, soil_pars_f%nz-1
1470                DO  k = 0, soil_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
1475                   soil_pars_f%pars_xyz(k,k2,:,:) = var_exchange_real(:,:)
1476                ENDDO
1477             ENDDO
1478             DEALLOCATE( var_dum_real_4d )
1479          ENDIF
1480       ENDIF
1481
1482       IF ( pavement_subsurface_pars_f%from_file )  THEN
1483          ALLOCATE( var_dum_real_4d(0:pavement_subsurface_pars_f%np-1,         &
1484                                    0:pavement_subsurface_pars_f%nz-1,         &
1485                                    nys:nyn,nxl:nxr) )
1486          var_dum_real_4d = pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz
1487          DEALLOCATE( pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz )
1488          ALLOCATE( pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz                        &
1489                                          (0:pavement_subsurface_pars_f%np-1,  &
1490                                           0:pavement_subsurface_pars_f%nz-1,  &
1491                                           nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1492          pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz = pavement_subsurface_pars_f%fill
1493
1494          DO  k2 = 0, pavement_subsurface_pars_f%nz-1
1495             DO  k = 0, pavement_subsurface_pars_f%np-1
1496                var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                           &
1497                                          var_dum_real_4d(k,k2,nys:nyn,nxl:nxr)
1498                CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
1499                pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(k,k2,:,:) =                &
1500                                                        var_exchange_real(:,:)
1501             ENDDO
1502          ENDDO
1503          DEALLOCATE( var_dum_real_4d )
1504       ENDIF
1505
1506!
1507!--    In case of non-cyclic boundary conditions, set Neumann conditions at the
1508!--    lateral boundaries.
1509       IF ( .NOT. bc_ns_cyc )  THEN
1510          IF ( nys == 0  )  THEN
1511             IF ( albedo_type_f%from_file )                                    &
1512                albedo_type_f%var(-1,:) = albedo_type_f%var(0,:)
1513             IF ( pavement_type_f%from_file )                                  &
1514                pavement_type_f%var(-1,:) = pavement_type_f%var(0,:)
1515             IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
1516                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
1517                   soil_type_f%var_2d(-1,:) = soil_type_f%var_2d(0,:)
1518                ELSE
1519                   soil_type_f%var_3d(:,-1,:) = soil_type_f%var_3d(:,0,:)
1520                ENDIF
1521             ENDIF
1522             IF ( vegetation_type_f%from_file )                                &
1523                vegetation_type_f%var(-1,:) = vegetation_type_f%var(0,:)
1524             IF ( water_type_f%from_file )                                     &
1525                water_type_f%var(-1,:) = water_type_f%var(0,:)
1526             IF ( surface_fraction_f%from_file )                               &
1527                surface_fraction_f%frac(:,-1,:) = surface_fraction_f%frac(:,0,:)
1528             IF ( building_pars_f%from_file )                                  &
1529                building_pars_f%pars_xy(:,-1,:) = building_pars_f%pars_xy(:,0,:)
1530             IF ( albedo_pars_f%from_file )                                    &
1531                albedo_pars_f%pars_xy(:,-1,:) = albedo_pars_f%pars_xy(:,0,:)
1532             IF ( pavement_pars_f%from_file )                                  &
1533                pavement_pars_f%pars_xy(:,-1,:) = pavement_pars_f%pars_xy(:,0,:)
1534             IF ( vegetation_pars_f%from_file )                                &
1535                vegetation_pars_f%pars_xy(:,-1,:) =                            &
1536                                               vegetation_pars_f%pars_xy(:,0,:)
1537             IF ( water_pars_f%from_file )                                     &
1538                water_pars_f%pars_xy(:,-1,:) = water_pars_f%pars_xy(:,0,:)
1539             IF ( root_area_density_lsm_f%from_file )                          &
1540                root_area_density_lsm_f%var(:,-1,:) =                          &
1541                                            root_area_density_lsm_f%var(:,0,:)
1542             IF ( soil_pars_f%from_file )  THEN
1543                IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN
1544                   soil_pars_f%pars_xy(:,-1,:) = soil_pars_f%pars_xy(:,0,:)
1545                ELSE
1546                   soil_pars_f%pars_xyz(:,:,-1,:) = soil_pars_f%pars_xyz(:,:,0,:)
1547                ENDIF
1548             ENDIF
1549             IF ( pavement_subsurface_pars_f%from_file )                       &
1550                pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,-1,:) =                &
1551                                   pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,0,:)
1552          ENDIF
1553
1554          IF ( nyn == ny )  THEN
1555             IF ( albedo_type_f%from_file )                                    &
1556                albedo_type_f%var(ny+1,:) = albedo_type_f%var(ny,:)
1557             IF ( pavement_type_f%from_file )                                  &
1558                pavement_type_f%var(ny+1,:) = pavement_type_f%var(ny,:)
1559             IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
1560                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
1561                   soil_type_f%var_2d(ny+1,:) = soil_type_f%var_2d(ny,:)
1562                ELSE
1563                   soil_type_f%var_3d(:,ny+1,:) = soil_type_f%var_3d(:,ny,:)
1564                ENDIF
1565             ENDIF
1566             IF ( vegetation_type_f%from_file )                                &
1567                vegetation_type_f%var(ny+1,:) = vegetation_type_f%var(ny,:)
1568             IF ( water_type_f%from_file )                                     &
1569                water_type_f%var(ny+1,:) = water_type_f%var(ny,:)
1570             IF ( surface_fraction_f%from_file )                               &
1571                surface_fraction_f%frac(:,ny+1,:) =                            &
1572                                             surface_fraction_f%frac(:,ny,:)
1573             IF ( building_pars_f%from_file )                                  &
1574                building_pars_f%pars_xy(:,ny+1,:) =                            &
1575                                             building_pars_f%pars_xy(:,ny,:)
1576             IF ( albedo_pars_f%from_file )                                    &
1577                albedo_pars_f%pars_xy(:,ny+1,:) = albedo_pars_f%pars_xy(:,ny,:)
1578             IF ( pavement_pars_f%from_file )                                  &
1579                pavement_pars_f%pars_xy(:,ny+1,:) =                            &
1580                                             pavement_pars_f%pars_xy(:,ny,:)
1581             IF ( vegetation_pars_f%from_file )                                &
1582                vegetation_pars_f%pars_xy(:,ny+1,:) =                          &
1583                                               vegetation_pars_f%pars_xy(:,ny,:)
1584             IF ( water_pars_f%from_file )                                     &
1585                water_pars_f%pars_xy(:,ny+1,:) = water_pars_f%pars_xy(:,ny,:)
1586             IF ( root_area_density_lsm_f%from_file )                          &
1587                root_area_density_lsm_f%var(:,ny+1,:) =                        &
1588                                            root_area_density_lsm_f%var(:,ny,:)
1589             IF ( soil_pars_f%from_file )  THEN
1590                IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN
1591                   soil_pars_f%pars_xy(:,ny+1,:) = soil_pars_f%pars_xy(:,ny,:)
1592                ELSE
1593                   soil_pars_f%pars_xyz(:,:,ny+1,:) =                          &
1594                                              soil_pars_f%pars_xyz(:,:,ny,:)
1595                ENDIF
1596             ENDIF
1597             IF ( pavement_subsurface_pars_f%from_file )                       &
1598                pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,ny+1,:) =              &
1599                                   pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,ny,:)
1600          ENDIF
1601       ENDIF
1602
1603       IF ( .NOT. bc_lr_cyc )  THEN
1604          IF ( nxl == 0 )  THEN
1605            IF ( albedo_type_f%from_file )                                     &
1606                albedo_type_f%var(:,-1) = albedo_type_f%var(:,0)
1607             IF ( pavement_type_f%from_file )                                  &
1608                pavement_type_f%var(:,-1) = pavement_type_f%var(:,0)
1609             IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
1610                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
1611                   soil_type_f%var_2d(:,-1) = soil_type_f%var_2d(:,0)
1612                ELSE
1613                   soil_type_f%var_3d(:,:,-1) = soil_type_f%var_3d(:,:,0)
1614                ENDIF
1615             ENDIF
1616             IF ( vegetation_type_f%from_file )                                &
1617                vegetation_type_f%var(:,-1) = vegetation_type_f%var(:,0)
1618             IF ( water_type_f%from_file )                                     &
1619                water_type_f%var(:,-1) = water_type_f%var(:,0)
1620             IF ( surface_fraction_f%from_file )                               &
1621                surface_fraction_f%frac(:,:,-1) = surface_fraction_f%frac(:,:,0)
1622             IF ( building_pars_f%from_file )                                  &
1623                building_pars_f%pars_xy(:,:,-1) = building_pars_f%pars_xy(:,:,0)
1624             IF ( albedo_pars_f%from_file )                                    &
1625                albedo_pars_f%pars_xy(:,:,-1) = albedo_pars_f%pars_xy(:,:,0)
1626             IF ( pavement_pars_f%from_file )                                  &
1627                pavement_pars_f%pars_xy(:,:,-1) = pavement_pars_f%pars_xy(:,:,0)
1628             IF ( vegetation_pars_f%from_file )                                &
1629                vegetation_pars_f%pars_xy(:,:,-1) =                            &
1630                                               vegetation_pars_f%pars_xy(:,:,0)
1631             IF ( water_pars_f%from_file )                                     &
1632                water_pars_f%pars_xy(:,:,-1) = water_pars_f%pars_xy(:,:,0)
1633             IF ( root_area_density_lsm_f%from_file )                          &
1634                root_area_density_lsm_f%var(:,:,-1) =                          &
1635                                            root_area_density_lsm_f%var(:,:,0)
1636             IF ( soil_pars_f%from_file )  THEN
1637                IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN
1638                   soil_pars_f%pars_xy(:,:,-1) = soil_pars_f%pars_xy(:,:,0)
1639                ELSE
1640                   soil_pars_f%pars_xyz(:,:,:,-1) = soil_pars_f%pars_xyz(:,:,:,0)
1641                ENDIF
1642             ENDIF
1643             IF ( pavement_subsurface_pars_f%from_file )                       &
1644                pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,:,-1) =                &
1645                                    pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,:,0)
1646          ENDIF
1647
1648          IF ( nxr == nx )  THEN
1649             IF ( albedo_type_f%from_file )                                    &
1650                albedo_type_f%var(:,nx+1) = albedo_type_f%var(:,nx)
1651             IF ( pavement_type_f%from_file )                                  &
1652                pavement_type_f%var(:,nx+1) = pavement_type_f%var(:,nx)
1653             IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
1654                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
1655                   soil_type_f%var_2d(:,nx+1) = soil_type_f%var_2d(:,nx)
1656                ELSE
1657                   soil_type_f%var_3d(:,:,nx+1) = soil_type_f%var_3d(:,:,nx)
1658                ENDIF
1659             ENDIF
1660             IF ( vegetation_type_f%from_file )                                &
1661                vegetation_type_f%var(:,nx+1) = vegetation_type_f%var(:,nx)
1662             IF ( water_type_f%from_file )                                     &
1663                water_type_f%var(:,nx+1) = water_type_f%var(:,nx)
1664             IF ( surface_fraction_f%from_file )                               &
1665                surface_fraction_f%frac(:,:,nx+1) =                            &
1666                                             surface_fraction_f%frac(:,:,nx)
1667             IF ( building_pars_f%from_file )                                  &
1668                building_pars_f%pars_xy(:,:,nx+1) =                            &
1669                                             building_pars_f%pars_xy(:,:,nx)
1670             IF ( albedo_pars_f%from_file )                                    &
1671                albedo_pars_f%pars_xy(:,:,nx+1) = albedo_pars_f%pars_xy(:,:,nx)
1672             IF ( pavement_pars_f%from_file )                                  &
1673                pavement_pars_f%pars_xy(:,:,nx+1) =                            &
1674                                             pavement_pars_f%pars_xy(:,:,nx)
1675             IF ( vegetation_pars_f%from_file )                                &
1676                vegetation_pars_f%pars_xy(:,:,nx+1) =                          &
1677                                               vegetation_pars_f%pars_xy(:,:,nx)
1678             IF ( water_pars_f%from_file )                                     &
1679                water_pars_f%pars_xy(:,:,nx+1) = water_pars_f%pars_xy(:,:,nx)
1680             IF ( root_area_density_lsm_f%from_file )                          &
1681                root_area_density_lsm_f%var(:,:,nx+1) =                        &
1682                                            root_area_density_lsm_f%var(:,:,nx)
1683             IF ( soil_pars_f%from_file )  THEN
1684                IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN
1685                   soil_pars_f%pars_xy(:,:,nx+1) = soil_pars_f%pars_xy(:,:,nx)
1686                ELSE
1687                   soil_pars_f%pars_xyz(:,:,:,nx+1) =                          &
1688                                              soil_pars_f%pars_xyz(:,:,:,nx)
1689                ENDIF
1690             ENDIF
1691             IF ( pavement_subsurface_pars_f%from_file )                       &
1692                pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,:,nx+1) =              &
1693                                   pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,:,nx)
1694          ENDIF
1695       ENDIF
1696
1697    END SUBROUTINE netcdf_data_input_surface_data
1698
1699!------------------------------------------------------------------------------!
1700! Description:
1701! ------------
1702!> Reads orography and building information.
1703!------------------------------------------------------------------------------!
1704    SUBROUTINE netcdf_data_input_topo
1705
1706       USE control_parameters,                                                 &
1707           ONLY:  bc_lr_cyc, bc_ns_cyc, message_string, topography
1708
1709       USE indices,                                                            &
1710           ONLY:  nbgp, nx, nxl, nxr, ny, nyn, nys, nzb, nzt
1711                 
1712
1713       IMPLICIT NONE
1714
1715       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names  !< variable names in static input file
1716
1717
1718       INTEGER(iwp) ::  i             !< running index along x-direction
1719       INTEGER(iwp) ::  ii            !< running index for IO blocks
1720       INTEGER(iwp) ::  id_topo       !< NetCDF id of topograhy input file
1721       INTEGER(iwp) ::  j             !< running index along y-direction
1722       INTEGER(iwp) ::  k             !< running index along z-direction
1723       INTEGER(iwp) ::  num_vars      !< number of variables in netcdf input file
1724       INTEGER(iwp) ::  skip_n_rows   !< counting variable to skip rows while reading topography file
1725
1726       INTEGER(iwp), DIMENSION(nys-nbgp:nyn+nbgp,nxl-nbgp:nxr+nbgp) ::  var_exchange_int !< dummy variables used to exchange 32-bit Integer arrays
1727
1728       REAL(wp) ::  dum           !< dummy variable to skip columns while reading topography file   
1729!
1730!--    CPU measurement
1731       CALL cpu_log( log_point_s(83), 'NetCDF/ASCII input topo', 'start' )
1732
1733       DO  ii = 0, io_blocks-1
1734          IF ( ii == io_group )  THEN
1735!
1736!--          Input via palm-input data standard
1737             IF ( input_pids_static )  THEN
1738#if defined ( __netcdf )
1739!
1740!--             Open file in read-only mode
1741                CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //              &
1742                                     TRIM( coupling_char ), id_topo ) 
1743
1744!
1745!--             At first, inquire all variable names.
1746!--             This will be used to check whether an  input variable exist
1747!--             or not.
1748                CALL inquire_num_variables( id_topo, num_vars )
1749!
1750!--             Allocate memory to store variable names and inquire them.
1751                ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
1752                CALL inquire_variable_names( id_topo, var_names )
1753!
1754!--             Read x, y - dimensions. Only required for consistency checks.
1755                CALL get_dimension_length( id_topo, dim_static%nx, 'x' )
1756                CALL get_dimension_length( id_topo, dim_static%ny, 'y' )
1757                ALLOCATE( dim_static%x(0:dim_static%nx-1) )
1758                ALLOCATE( dim_static%y(0:dim_static%ny-1) )
1759                CALL get_variable( id_topo, 'x', dim_static%x )
1760                CALL get_variable( id_topo, 'y', dim_static%y )
1761!
1762!--             Terrain height. First, get variable-related _FillValue attribute
1763                IF ( check_existence( var_names, 'orography_2D' ) )  THEN
1764                   terrain_height_f%from_file = .TRUE. 
1765                   CALL get_attribute( id_topo, char_fill,                     &
1766                                       terrain_height_f%fill,                  &
1767                                       .FALSE., 'orography_2D' ) 
1768!
1769!--                PE-wise reading of 2D terrain height.
1770                   ALLOCATE ( terrain_height_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1771                   DO  i = nxl, nxr
1772                      CALL get_variable( id_topo, 'orography_2D',              &
1773                                         i, terrain_height_f%var(:,i) ) 
1774                   ENDDO
1775                ELSE
1776                   terrain_height_f%from_file = .FALSE. 
1777                ENDIF
1778
1779!
1780!--             Read building height. First, read its _FillValue attribute,
1781!--             as well as lod attribute
1782                buildings_f%from_file = .FALSE. 
1783                IF ( check_existence( var_names, 'buildings_2D' ) )  THEN
1784                   buildings_f%from_file = .TRUE. 
1785                   CALL get_attribute( id_topo, char_lod, buildings_f%lod,     &
1786                                       .FALSE., 'buildings_2D' )     
1787
1788                   CALL get_attribute( id_topo, char_fill,                     &
1789                                       buildings_f%fill1,                      &
1790                                       .FALSE., 'buildings_2D' )
1791
1792!
1793!--                Read 2D topography
1794                   IF ( buildings_f%lod == 1 )  THEN
1795                      ALLOCATE ( buildings_f%var_2d(nys:nyn,nxl:nxr) )
1796                      DO  i = nxl, nxr
1797                         CALL get_variable( id_topo, 'buildings_2D',           &
1798                                            i, buildings_f%var_2d(:,i) ) 
1799                      ENDDO
1800                   ELSE
1801                      message_string = 'NetCDF attribute lod ' //              &
1802                                       '(level of detail) is not set ' //      &
1803                                       'properly for buildings_2D.'
1804                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI000',         &
1805                                     1, 2, 0, 6, 0 )
1806                   ENDIF
1807                ENDIF
1808!
1809!--             If available, also read 3D building information. If both are
1810!--             available, use 3D information.
1811                IF ( check_existence( var_names, 'buildings_3D' ) )  THEN
1812                   buildings_f%from_file = .TRUE. 
1813                   CALL get_attribute( id_topo, char_lod, buildings_f%lod,     &
1814                                       .FALSE., 'buildings_3D' )     
1815
1816                   CALL get_attribute( id_topo, char_fill,                     &
1817                                       buildings_f%fill2,                      &
1818                                       .FALSE., 'buildings_3D' )
1819
1820                   CALL get_dimension_length( id_topo, buildings_f%nz, 'z' )
1821 
1822                   IF ( buildings_f%lod == 2 )  THEN
1823                      ALLOCATE( buildings_f%z(nzb:buildings_f%nz-1) )
1824                      CALL get_variable( id_topo, 'z', buildings_f%z )
1825
1826                      ALLOCATE( buildings_f%var_3d(nzb:buildings_f%nz-1,       &
1827                                                   nys:nyn,nxl:nxr) )
1828                      buildings_f%var_3d = 0
1829!
1830!--                   Read data PE-wise. Read yz-slices.
1831                      DO  i = nxl, nxr
1832                         DO  j = nys, nyn
1833                            CALL get_variable( id_topo, 'buildings_3D',        &
1834                                               i, j,                           &
1835                                               buildings_f%var_3d(:,j,i) )
1836                         ENDDO
1837                      ENDDO
1838                   ELSE
1839                      message_string = 'NetCDF attribute lod ' //              &
1840                                       '(level of detail) is not set ' //      &
1841                                       'properly for buildings_3D.'
1842                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI001',         &
1843                                     1, 2, 0, 6, 0 )
1844                   ENDIF
1845                ENDIF
1846!
1847!--             Read building IDs and its FillValue attribute. Further required
1848!--             for mapping buildings on top of orography.
1849                IF ( check_existence( var_names, 'building_id' ) )  THEN
1850                   building_id_f%from_file = .TRUE. 
1851                   CALL get_attribute( id_topo, char_fill,                     &
1852                                       building_id_f%fill, .FALSE.,            &
1853                                       'building_id' )
1854             
1855
1856                   ALLOCATE ( building_id_f%var(nys:nyn,nxl:nxr) )
1857                   DO  i = nxl, nxr
1858                      CALL get_variable( id_topo, 'building_id',               &
1859                                          i, building_id_f%var(:,i) ) 
1860                   ENDDO
1861                ELSE
1862                   building_id_f%from_file = .FALSE. 
1863                ENDIF
1864!
1865!--             Read building_type and required attributes.
1866                IF ( check_existence( var_names, 'building_type' ) )  THEN
1867                   building_type_f%from_file = .TRUE. 
1868                   CALL get_attribute( id_topo, char_fill,                     &
1869                                       building_type_f%fill, .FALSE.,          &
1870                                       'building_type' ) 
1871               
1872                   ALLOCATE ( building_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr) )
1873                   DO  i = nxl, nxr
1874                      CALL get_variable( id_topo, 'building_type',             &
1875                                         i, building_type_f%var(:,i) )
1876                   ENDDO
1877                ELSE
1878                   building_type_f%from_file = .FALSE.
1879                ENDIF
1880
1881!
1882!--             Close topography input file
1883                CALL close_input_file( id_topo )
1884#else
1885                CONTINUE
1886#endif
1887!
1888!--          ASCII input
1889             ELSEIF ( TRIM( topography ) == 'read_from_file' )  THEN
1890
1891                OPEN( 90, FILE='TOPOGRAPHY_DATA'//TRIM( coupling_char ),       &
1892                      STATUS='OLD', FORM='FORMATTED', ERR=10 )
1893!
1894!--             Read topography PE-wise. Rows are read from nyn to nys, columns
1895!--             are read from nxl to nxr. At first, ny-nyn rows need to be skipped.
1896                skip_n_rows = 0
1897                DO WHILE ( skip_n_rows < ny - nyn )
1898                   READ( 90, * ) 
1899                   skip_n_rows = skip_n_rows + 1
1900                ENDDO
1901!
1902!--             Read data from nyn to nys and nxl to nxr. Therefore, skip
1903!--             column until nxl-1 is reached
1904                ALLOCATE ( buildings_f%var_2d(nys:nyn,nxl:nxr) )
1905                DO  j = nyn, nys, -1
1906                   READ( 90, *, ERR=11, END=11 )                               &
1907                                   ( dum, i = 0, nxl-1 ),                      &
1908                                   ( buildings_f%var_2d(j,i), i = nxl, nxr )
1909                ENDDO
1910
1911                GOTO 12
1912         
1913 10             message_string = 'file TOPOGRAPHY'//TRIM( coupling_char )//    &
1914                                 ' does not exist'
1915                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0208', 1, 2, 0, 6, 0 )
1916
1917 11             message_string = 'errors in file TOPOGRAPHY_DATA'//            &
1918                                 TRIM( coupling_char )
1919                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0209', 1, 2, 0, 6, 0 )
1920
1921 12             CLOSE( 90 )
1922                buildings_f%from_file = .TRUE.
1923
1924             ENDIF
1925
1926          ENDIF
1927#if defined( __parallel )
1928          CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
1929#endif
1930       ENDDO
1931!
1932!--    End of CPU measurement
1933       CALL cpu_log( log_point_s(83), 'NetCDF/ASCII input topo', 'stop' )
1934!
1935!--    Check for minimum requirement to setup building topography. If buildings
1936!--    are provided, also an ID and a type are required.
1937!--    Note, doing this check in check_parameters
1938!--    will be too late (data will be used for grid inititialization before).
1939       IF ( input_pids_static )  THEN
1940          IF ( buildings_f%from_file  .AND.                                    &
1941               .NOT. building_id_f%from_file )  THEN                       
1942             message_string = 'If building heigths are prescribed in ' //      &
1943                              'static input file, also an ID is required.'
1944             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI002', 1, 2, 0, 6, 0 )
1945          ENDIF
1946       ENDIF
1947!
1948!--    In case no terrain height is provided by static input file, allocate
1949!--    array nevertheless and set terrain height to 0, which simplifies
1950!--    topography initialization.
1951       IF ( .NOT. terrain_height_f%from_file )  THEN
1952          ALLOCATE ( terrain_height_f%var(nys:nyn,nxl:nxr) )
1953          terrain_height_f%var = 0.0_wp
1954       ENDIF
1955!
1956!--    Finally, exchange 1 ghost point for building ID and type.
1957!--    In case of non-cyclic boundary conditions set Neumann conditions at the
1958!--    lateral boundaries.
1959       IF ( building_id_f%from_file )  THEN
1960          var_exchange_int                  = building_id_f%fill
1961          var_exchange_int(nys:nyn,nxl:nxr) = building_id_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)
1962          CALL exchange_horiz_2d_int( var_exchange_int, nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
1963          DEALLOCATE( building_id_f%var )
1964          ALLOCATE( building_id_f%var(nys-nbgp:nyn+nbgp,nxl-nbgp:nxr+nbgp) )
1965          building_id_f%var = var_exchange_int
1966
1967          IF ( .NOT. bc_ns_cyc )  THEN
1968             IF ( nys == 0  )  building_id_f%var(-1,:)   = building_id_f%var(0,:)
1969             IF ( nyn == ny )  building_id_f%var(ny+1,:) = building_id_f%var(ny,:)
1970          ENDIF
1971          IF ( .NOT. bc_lr_cyc )  THEN
1972             IF ( nxl == 0  )  building_id_f%var(:,-1)   = building_id_f%var(:,0) 
1973             IF ( nxr == nx )  building_id_f%var(:,nx+1) = building_id_f%var(:,nx)       
1974          ENDIF
1975       ENDIF
1976
1977       IF ( building_type_f%from_file )  THEN
1978          var_exchange_int                  = INT( building_type_f%fill, KIND = 4 )
1979          var_exchange_int(nys:nyn,nxl:nxr) =                                  &
1980                          INT( building_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr), KIND = 4 )
1981          CALL exchange_horiz_2d_int( var_exchange_int, nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
1982          DEALLOCATE( building_type_f%var )
1983          ALLOCATE( building_type_f%var(nys-nbgp:nyn+nbgp,nxl-nbgp:nxr+nbgp) )
1984          building_type_f%var = INT( var_exchange_int, KIND = 1 )
1985
1986          IF ( .NOT. bc_ns_cyc )  THEN
1987             IF ( nys == 0  )  building_type_f%var(-1,:)   = building_type_f%var(0,:)
1988             IF ( nyn == ny )  building_type_f%var(ny+1,:) = building_type_f%var(ny,:)
1989          ENDIF
1990          IF ( .NOT. bc_lr_cyc )  THEN
1991             IF ( nxl == 0  )  building_type_f%var(:,-1)   = building_type_f%var(:,0) 
1992             IF ( nxr == nx )  building_type_f%var(:,nx+1) = building_type_f%var(:,nx)       
1993          ENDIF
1994       ENDIF
1995
1996    END SUBROUTINE netcdf_data_input_topo
1997
1998!------------------------------------------------------------------------------!
1999! Description:
2000! ------------
2001!> Reads initialization data of u, v, w, pt, q, geostrophic wind components,
2002!> as well as soil moisture and soil temperature, derived from larger-scale
2003!> model (COSMO) by Inifor.
2004!------------------------------------------------------------------------------!
2005    SUBROUTINE netcdf_data_input_init_3d
2006
2007       USE arrays_3d,                                                          &
2008           ONLY:  q, pt, u, v, w
2009
2010       USE control_parameters,                                                 &
2011           ONLY:  bc_lr_cyc, bc_ns_cyc, forcing, humidity, land_surface,       &
2012                  message_string, neutral, surface_pressure
2013
2014       USE indices,                                                            &
2015           ONLY:  nx, nxl, nxlu, nxr, ny, nyn, nys, nysv, nzb, nz, nzt
2016
2017       IMPLICIT NONE
2018
2019       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names
2020
2021       INTEGER(iwp) ::  i          !< running index along x-direction
2022       INTEGER(iwp) ::  ii         !< running index for IO blocks
2023       INTEGER(iwp) ::  id_dynamic !< NetCDF id of dynamic input file
2024       INTEGER(iwp) ::  j          !< running index along y-direction
2025       INTEGER(iwp) ::  k          !< running index along z-direction
2026       INTEGER(iwp) ::  num_vars   !< number of variables in netcdf input file
2027       INTEGER(iwp) ::  off_i      !< offset in x-direction used for reading the u-component
2028       INTEGER(iwp) ::  off_j      !< offset in y-direction used for reading the v-component
2029
2030       LOGICAL      ::  check_passed !< flag indicating if a check passed
2031
2032!
2033!--    Skip routine if no input file with dynamic input data is available.
2034       IF ( .NOT. input_pids_dynamic )  RETURN
2035!
2036!--    Please note, Inifor is designed to provide initial data for u and v for
2037!--    the prognostic grid points in case of lateral Dirichlet conditions.
2038!--    This means that Inifor provides data from nxlu:nxr (for u) and
2039!--    from nysv:nyn (for v) at the left and south domain boundary, respectively.
2040!--    However, as work-around for the moment, PALM will run with cyclic
2041!--    conditions and will be initialized with data provided by Inifor
2042!--    boundaries in case of Dirichlet.
2043!--    Hence, simply set set nxlu/nysv to 1 (will be reset to its original value
2044!--    at the end of this routine.
2045       IF ( bc_lr_cyc  .AND.  nxl == 0 )  nxlu = 1 
2046       IF ( bc_ns_cyc  .AND.  nys == 0 )  nysv = 1
2047
2048!
2049!--    CPU measurement
2050       CALL cpu_log( log_point_s(85), 'NetCDF input init', 'start' )
2051
2052       DO  ii = 0, io_blocks-1
2053          IF ( ii == io_group )  THEN
2054#if defined ( __netcdf )
2055!
2056!--          Open file in read-only mode
2057             CALL open_read_file( TRIM( input_file_dynamic ) //                &
2058                                  TRIM( coupling_char ), id_dynamic ) 
2059
2060!
2061!--          At first, inquire all variable names.
2062             CALL inquire_num_variables( id_dynamic, num_vars )
2063!
2064!--          Allocate memory to store variable names.
2065             ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
2066             CALL inquire_variable_names( id_dynamic, var_names )
2067!
2068!--          Read vertical dimension of scalar und w grid. Will be used for
2069!--          inter- and extrapolation in case of stretched numeric grid.
2070!--          This will be removed when Inifor is able to handle stretched grids.
2071             CALL get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nzu, 'z'     )
2072             CALL get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nzw, 'zw'    )
2073             CALL get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nzs, 'depth' )
2074!
2075!--          Read also the horizontal dimensions. These are used just used fo
2076!--          checking the compatibility with the PALM grid before reading.
2077             CALL get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nx,  'x'  )
2078             CALL get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nxu, 'xu' )
2079             CALL get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%ny,  'y'  )
2080             CALL get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nyv, 'yv' )
2081
2082!
2083!--          Check for correct horizontal and vertical dimension. Please note,
2084!--          checks are performed directly here and not called from
2085!--          check_parameters as some varialbes are still not allocated there. 
2086!--          Moreover, please note, u- and v-grid has 1 grid point less on
2087!--          Inifor grid.
2088             IF ( init_3d%nx-1 /= nx  .OR.  init_3d%nxu-1 /= nx - 1  .OR.      &
2089                  init_3d%ny-1 /= ny  .OR.  init_3d%nyv-1 /= ny - 1 )  THEN
2090                message_string = 'Number of inifor horizontal grid points  '// &
2091                                 'does not match the number of numeric grid '//&
2092                                 'points.'
2093                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI003', 1, 2, 0, 6, 0 )
2094             ENDIF
2095
2096             IF ( init_3d%nzu-1 /= nz )  THEN
2097                message_string = 'Number of inifor vertical grid points ' //   &
2098                                 'does not match the number of numeric grid '//&
2099                                 'points.'
2100                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI003', 1, 2, 0, 6, 0 )
2101             ENDIF
2102!
2103!--          Read vertical dimensions. Later, these are required for eventual
2104!--          inter- and extrapolations of the initialization data.
2105             IF ( check_existence( var_names, 'z' ) )  THEN
2106                ALLOCATE( init_3d%zu_atmos(1:init_3d%nzu) )
2107                CALL get_variable( id_dynamic, 'z', init_3d%zu_atmos )
2108             ENDIF
2109             IF ( check_existence( var_names, 'zw' ) )  THEN
2110                ALLOCATE( init_3d%zw_atmos(1:init_3d%nzw) )
2111                CALL get_variable( id_dynamic, 'zw', init_3d%zw_atmos )
2112             ENDIF
2113             IF ( check_existence( var_names, 'depth' ) )  THEN
2114                ALLOCATE( init_3d%z_soil(1:init_3d%nzs) )
2115                CALL get_variable( id_dynamic, 'depth', init_3d%z_soil )
2116             ENDIF
2117!
2118!--          Read initial geostrophic wind components at
2119!--          t = 0 (index 1 in file).
2120             IF ( check_existence( var_names, 'ls_forcing_ug' ) )  THEN
2121                ALLOCATE( init_3d%ug_init(nzb:nzt+1) )
2122                CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_ug', 1,          &
2123                                      init_3d%ug_init )
2124                init_3d%from_file_ug = .TRUE.
2125             ELSE
2126                init_3d%from_file_ug = .FALSE.
2127             ENDIF
2128             IF ( check_existence( var_names, 'ls_forcing_vg' ) )  THEN
2129                ALLOCATE( init_3d%vg_init(nzb:nzt+1) )
2130                CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_vg', 1,          &
2131                                      init_3d%vg_init )
2132                init_3d%from_file_vg = .TRUE.
2133             ELSE
2134                init_3d%from_file_vg = .FALSE.
2135             ENDIF
2136!
2137!--          Read inital 3D data of u, v, w, pt and q,
2138!--          derived from COSMO model. Read PE-wise yz-slices.
2139!--          Please note, the u-, v- and w-component are defined on different
2140!--          grids with one element less in the x-, y-,
2141!--          and z-direction, respectively. Hence, reading is subdivided
2142!--          into separate loops. Moreover, i and j are used
2143!--          as start index in the NF90 interface.
2144!--          The passed arguments for u, and v are (i,j)-1, respectively,
2145!--          in contrast to the remaining quantities. This is because in case
2146!--          of forcing is applied, the input data for u and v has one
2147!--          element less along the x- and y-direction respectively.
2148!--          Read u-component
2149             IF ( check_existence( var_names, 'init_u' ) )  THEN
2150!
2151!--             Read attributes for the fill value and level-of-detail
2152                CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_u,     &
2153                                    .FALSE., 'init_u' )
2154                CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_u,       &
2155                                    .FALSE., 'init_u' )
2156!
2157!--             level-of-detail 1 - read initialization profile
2158                IF ( init_3d%lod_u == 1 )  THEN
2159                   ALLOCATE( init_3d%u_init(nzb:nzt+1) )
2160                   init_3d%u_init = 0.0_wp
2161
2162                   CALL get_variable( id_dynamic, 'init_u',                    &
2163                                      init_3d%u_init(nzb+1:nzt+1) )
2164!
2165!--             level-of-detail 2 - read 3D initialization data
2166                ELSEIF ( init_3d%lod_u == 2 )  THEN
2167!
2168!--                Set offset value. In case of Dirichlet conditions at the left
2169!--                domain boundary, the u component starts at nxl+1. This case,
2170!--                the passed start-index for reading the NetCDF data is shifted
2171!--                by -1. 
2172                   off_i = 1 !MERGE( 1, 0, forcing )
2173
2174                   DO  i = nxlu, nxr
2175                      DO  j = nys, nyn   
2176                         CALL get_variable( id_dynamic, 'init_u', i-off_i, j,  &
2177                                            u(nzb+1:nzt+1,j,i) )
2178                      ENDDO
2179                   ENDDO
2180
2181                ENDIF
2182                init_3d%from_file_u = .TRUE.
2183             ENDIF
2184!
2185!--          Read v-component
2186             IF ( check_existence( var_names, 'init_v' ) )  THEN
2187!
2188!--             Read attributes for the fill value and level-of-detail
2189                CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_v,     &
2190                                    .FALSE., 'init_v' )
2191                CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_v,       &
2192                                    .FALSE., 'init_v' )
2193!
2194!--             level-of-detail 1 - read initialization profile
2195                IF ( init_3d%lod_v == 1 )  THEN
2196                   ALLOCATE( init_3d%v_init(nzb:nzt+1) )
2197                   init_3d%v_init = 0.0_wp
2198
2199                   CALL get_variable( id_dynamic, 'init_v',                    &
2200                                      init_3d%v_init(nzb+1:nzt+1) )
2201
2202!
2203!--             level-of-detail 2 - read 3D initialization data
2204                ELSEIF ( init_3d%lod_v == 2 )  THEN
2205!
2206!--                Set offset value. In case of Dirichlet conditions at the south
2207!--                domain boundary, the v component starts at nys+1. This case,
2208!--                the passed start-index for reading the NetCDF data is shifted
2209!--                by -1. 
2210                   off_j = 1 !MERGE( 1, 0, forcing )
2211
2212                   DO  i = nxl, nxr
2213                      DO  j = nysv, nyn   
2214                         CALL get_variable( id_dynamic, 'init_v', i, j-off_j,  &
2215                                            v(nzb+1:nzt+1,j,i) )
2216                      ENDDO
2217                   ENDDO
2218
2219                ENDIF
2220                init_3d%from_file_v = .TRUE.
2221             ENDIF
2222!
2223!--          Read w-component
2224             IF ( check_existence( var_names, 'init_w' ) )  THEN
2225!
2226!--             Read attributes for the fill value and level-of-detail
2227                CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_w,     &
2228                                    .FALSE., 'init_w' )
2229                CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_w,       &
2230                                    .FALSE., 'init_w' )
2231!
2232!--             level-of-detail 1 - read initialization profile
2233                IF ( init_3d%lod_w == 1 )  THEN
2234                   ALLOCATE( init_3d%w_init(nzb:nzt+1) )
2235                   init_3d%w_init = 0.0_wp
2236
2237                   CALL get_variable( id_dynamic, 'init_w',                    &
2238                                      init_3d%w_init(nzb+1:nzt) )
2239
2240!
2241!--             level-of-detail 2 - read 3D initialization data
2242                ELSEIF ( init_3d%lod_w == 2 )  THEN
2243                   DO  i = nxl, nxr
2244                      DO  j = nys, nyn
2245                         CALL get_variable( id_dynamic, 'init_w', i, j,        &
2246                                            w(nzb+1:nzt,j,i) )
2247                      ENDDO
2248                   ENDDO
2249
2250                ENDIF
2251                init_3d%from_file_w = .TRUE.
2252             ENDIF
2253!
2254!--          Read potential temperature
2255             IF ( .NOT. neutral )  THEN     
2256                IF ( check_existence( var_names, 'init_pt' ) )  THEN   
2257!
2258!--                Read attributes for the fill value and level-of-detail
2259                   CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_pt, &
2260                                       .FALSE., 'init_pt' )
2261                   CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_pt,   &
2262                                       .FALSE., 'init_pt' )
2263!
2264!--                level-of-detail 1 - read initialization profile
2265                   IF ( init_3d%lod_pt == 1 )  THEN
2266                      ALLOCATE( init_3d%pt_init(nzb:nzt+1) )
2267
2268                      CALL get_variable( id_dynamic, 'init_pt',                &
2269                                         init_3d%pt_init(nzb+1:nzt+1) )
2270!
2271!--                   Set Neumann surface boundary condition for initial profil
2272                      init_3d%pt_init(nzb) = init_3d%pt_init(nzb+1)
2273!
2274!--                level-of-detail 2 - read 3D initialization data
2275                   ELSEIF ( init_3d%lod_pt == 2 )  THEN
2276                      DO  i = nxl, nxr
2277                         DO  j = nys, nyn
2278                            CALL get_variable( id_dynamic, 'init_pt', i, j,    &
2279                                               pt(nzb+1:nzt+1,j,i) )
2280                         ENDDO
2281                      ENDDO
2282
2283                   ENDIF
2284                   init_3d%from_file_pt = .TRUE.
2285                ENDIF
2286             ENDIF
2287!
2288!--          Read mixing ratio
2289             IF ( humidity )  THEN
2290                IF ( check_existence( var_names, 'init_qv' ) )  THEN
2291!
2292!--                Read attributes for the fill value and level-of-detail
2293                   CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_q,  &
2294                                       .FALSE., 'init_qv' )
2295                   CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_q,    &
2296                                       .FALSE., 'init_qv' )
2297!
2298!--                level-of-detail 1 - read initialization profile
2299                   IF ( init_3d%lod_q == 1 )  THEN
2300                      ALLOCATE( init_3d%q_init(nzb:nzt+1) )
2301
2302                      CALL get_variable( id_dynamic, 'init_qv',               &
2303                                         init_3d%q_init(nzb+1:nzt+1) )
2304!
2305!--                   Set Neumann surface boundary condition for initial profil
2306                      init_3d%q_init(nzb) = init_3d%q_init(nzb+1)
2307
2308!
2309!--                level-of-detail 2 - read 3D initialization data
2310                   ELSEIF ( init_3d%lod_q == 2 )  THEN
2311                      DO  i = nxl, nxr
2312                         DO  j = nys, nyn
2313                            CALL get_variable( id_dynamic, 'init_qv', i, j,    &
2314                                               q(nzb+1:nzt+1,j,i) )
2315                         ENDDO
2316                      ENDDO
2317
2318                   ENDIF
2319                   init_3d%from_file_q = .TRUE.
2320                ENDIF
2321             ENDIF
2322!
2323!--          Read soil moisture
2324             IF ( land_surface )  THEN
2325
2326                IF ( check_existence( var_names, 'init_soil_m' ) )  THEN
2327!
2328!--                Read attributes for the fill value and level-of-detail
2329                   CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill,                  &
2330                                       init_3d%fill_msoil,                     &
2331                                       .FALSE., 'init_soil_m' )
2332                   CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod,                   &
2333                                       init_3d%lod_msoil,                      &
2334                                       .FALSE., 'init_soil_m' )
2335!
2336!--                level-of-detail 1 - read initialization profile
2337                   IF ( init_3d%lod_msoil == 1 )  THEN
2338                      ALLOCATE( init_3d%msoil_init(0:init_3d%nzs-1) )
2339
2340                      CALL get_variable( id_dynamic, 'init_soil_m',            &
2341                                         init_3d%msoil_init(0:init_3d%nzs-1) )
2342!
2343!--                level-of-detail 2 - read 3D initialization data
2344                   ELSEIF ( init_3d%lod_msoil == 2 )  THEN
2345                      ALLOCATE ( init_3d%msoil(0:init_3d%nzs-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
2346                      DO  i = nxl, nxr
2347                         DO  j = nys, nyn
2348                            CALL get_variable( id_dynamic, 'init_soil_m', i, j,&
2349                                               init_3d%msoil(0:init_3d%nzs-1,j,i) )
2350                         ENDDO
2351                      ENDDO
2352                   ENDIF
2353                   init_3d%from_file_msoil = .TRUE.
2354                ENDIF
2355!
2356!--             Read soil temperature
2357                IF ( check_existence( var_names, 'init_soil_t' ) )  THEN
2358!
2359!--                Read attributes for the fill value and level-of-detail
2360                   CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill,                  &
2361                                       init_3d%fill_tsoil,                     &
2362                                       .FALSE., 'init_soil_t' )
2363                   CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod,                   &
2364                                       init_3d%lod_tsoil,                      &
2365                                       .FALSE., 'init_soil_t' )
2366!
2367!--                level-of-detail 1 - read initialization profile
2368                   IF ( init_3d%lod_tsoil == 1 )  THEN
2369                      ALLOCATE( init_3d%tsoil_init(0:init_3d%nzs-1) )
2370
2371                      CALL get_variable( id_dynamic, 'init_soil_t',            &
2372                                         init_3d%tsoil_init(0:init_3d%nzs-1) )
2373
2374!
2375!--                level-of-detail 2 - read 3D initialization data
2376                   ELSEIF ( init_3d%lod_tsoil == 2 )  THEN
2377                      ALLOCATE ( init_3d%tsoil(0:init_3d%nzs-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
2378                      DO  i = nxl, nxr
2379                         DO  j = nys, nyn
2380                            CALL get_variable( id_dynamic, 'init_soil_t', i, j,&
2381                                               init_3d%tsoil(0:init_3d%nzs-1,j,i) )
2382                         ENDDO
2383                      ENDDO
2384                   ENDIF
2385                   init_3d%from_file_tsoil = .TRUE.
2386                ENDIF
2387             ENDIF
2388!
2389!--          Close input file
2390             CALL close_input_file( id_dynamic )
2391#endif
2392          ENDIF
2393#if defined( __parallel )
2394          CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
2395#endif
2396       ENDDO
2397!
2398!--    End of CPU measurement
2399       CALL cpu_log( log_point_s(85), 'NetCDF input init', 'stop' )
2400!
2401!--    Finally, check if the input data has any fill values. Please note,
2402!--    checks depend on the LOD of the input data.
2403       IF ( init_3d%from_file_u )  THEN
2404          check_passed = .TRUE.
2405          IF ( init_3d%lod_u == 1 )  THEN
2406             IF ( ANY( init_3d%u_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_u ) )       &
2407                check_passed = .FALSE.
2408          ELSEIF ( init_3d%lod_u == 2 )  THEN
2409             IF ( ANY( u(nzb+1:nzt+1,nys:nyn,nxlu:nxr) == init_3d%fill_u ) )   &
2410                check_passed = .FALSE.
2411          ENDIF
2412          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
2413             message_string = 'NetCDF input for u_init must not contain ' //   &
2414                              'any _FillValues'
2415             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI004', 2, 2, 0, 6, 0 )
2416          ENDIF
2417       ENDIF
2418
2419       IF ( init_3d%from_file_v )  THEN
2420          check_passed = .TRUE.
2421          IF ( init_3d%lod_v == 1 )  THEN
2422             IF ( ANY( init_3d%v_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_v ) )       &
2423                check_passed = .FALSE.
2424          ELSEIF ( init_3d%lod_v == 2 )  THEN
2425             IF ( ANY( v(nzb+1:nzt+1,nysv:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_v ) )   &
2426                check_passed = .FALSE.
2427          ENDIF
2428          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
2429             message_string = 'NetCDF input for v_init must not contain ' //   &
2430                              'any _FillValues'
2431             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI005', 2, 2, 0, 6, 0 )
2432          ENDIF
2433       ENDIF
2434
2435       IF ( init_3d%from_file_w )  THEN
2436          check_passed = .TRUE.
2437          IF ( init_3d%lod_w == 1 )  THEN
2438             IF ( ANY( init_3d%w_init(nzb+1:nzt) == init_3d%fill_w ) )         &
2439                check_passed = .FALSE.
2440          ELSEIF ( init_3d%lod_w == 2 )  THEN
2441             IF ( ANY( w(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_w ) )      &
2442                check_passed = .FALSE.
2443          ENDIF
2444          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
2445             message_string = 'NetCDF input for w_init must not contain ' //   &
2446                              'any _FillValues'
2447             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI006', 2, 2, 0, 6, 0 )
2448          ENDIF
2449       ENDIF
2450
2451       IF ( init_3d%from_file_pt )  THEN
2452          check_passed = .TRUE.
2453          IF ( init_3d%lod_pt == 1 )  THEN
2454             IF ( ANY( init_3d%pt_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_pt ) )     &
2455                check_passed = .FALSE.
2456          ELSEIF ( init_3d%lod_pt == 2 )  THEN
2457             IF ( ANY( pt(nzb+1:nzt+1,nys:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_pt ) )  &
2458                check_passed = .FALSE.
2459          ENDIF
2460          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
2461             message_string = 'NetCDF input for pt_init must not contain ' //  &
2462                              'any _FillValues'
2463             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI007', 2, 2, 0, 6, 0 )
2464          ENDIF
2465       ENDIF
2466
2467       IF ( init_3d%from_file_q )  THEN
2468          check_passed = .TRUE.
2469          IF ( init_3d%lod_q == 1 )  THEN
2470             IF ( ANY( init_3d%q_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_q ) )       &
2471                check_passed = .FALSE.
2472          ELSEIF ( init_3d%lod_q == 2 )  THEN
2473             IF ( ANY( q(nzb+1:nzt+1,nys:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_q ) )    &
2474                check_passed = .FALSE.
2475          ENDIF
2476          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
2477             message_string = 'NetCDF input for q_init must not contain ' //   &
2478                              'any _FillValues'
2479             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI008', 2, 2, 0, 6, 0 )
2480          ENDIF
2481       ENDIF
2482!
2483!--    Workaround for cyclic conditions. Please see above for further explanation.
2484       IF ( bc_lr_cyc  .AND.  nxl == 0 )  nxlu = nxl 
2485       IF ( bc_ns_cyc  .AND.  nys == 0 )  nysv = nys
2486
2487    END SUBROUTINE netcdf_data_input_init_3d
2488
2489!------------------------------------------------------------------------------!
2490! Description:
2491! ------------
2492!> Reads data at lateral and top boundaries derived from larger-scale model
2493!> (COSMO) by Inifor.
2494!------------------------------------------------------------------------------!
2495    SUBROUTINE netcdf_data_input_lsf
2496
2497       USE control_parameters,                                                 &
2498           ONLY:  bc_lr_cyc, bc_ns_cyc, force_bound_l, force_bound_n,          &
2499                  force_bound_r, force_bound_s,                                &
2500                  forcing, humidity, message_string, neutral, simulated_time
2501
2502
2503       USE indices,                                                            &
2504           ONLY:  nxl, nxlu, nxr, nyn, nys, nysv, nzb, nzt
2505
2506       IMPLICIT NONE
2507
2508
2509       INTEGER(iwp) ::  i          !< running index along x-direction
2510       INTEGER(iwp) ::  ii         !< running index for IO blocks
2511       INTEGER(iwp) ::  id_dynamic !< NetCDF id of dynamic input file
2512       INTEGER(iwp) ::  j          !< running index along y-direction
2513       INTEGER(iwp) ::  k          !< running index along z-direction
2514       INTEGER(iwp) ::  num_vars   !< number of variables in netcdf input file
2515       INTEGER(iwp) ::  t          !< running index time dimension
2516
2517       REAL(wp) ::  dum           !< dummy variable to skip columns while reading topography file   
2518
2519       force%from_file = MERGE( .TRUE., .FALSE., input_pids_dynamic ) 
2520!
2521!--    Skip input if no forcing from larger-scale models is applied.
2522       IF ( .NOT. forcing )  RETURN
2523
2524!
2525!--    CPU measurement
2526       CALL cpu_log( log_point_s(86), 'NetCDF input forcing', 'start' )
2527
2528       DO  ii = 0, io_blocks-1
2529          IF ( ii == io_group )  THEN
2530#if defined ( __netcdf )
2531!
2532!--          Open file in read-only mode
2533             CALL open_read_file( TRIM( input_file_dynamic ) //                &
2534                                  TRIM( coupling_char ), id_dynamic ) 
2535!
2536!--          Initialize INIFOR forcing.
2537             IF ( .NOT. force%init )  THEN
2538!
2539!--             At first, inquire all variable names.
2540                CALL inquire_num_variables( id_dynamic, num_vars )
2541!
2542!--             Allocate memory to store variable names.
2543                ALLOCATE( force%var_names(1:num_vars) )
2544                CALL inquire_variable_names( id_dynamic, force%var_names )
2545!
2546!--             Read time dimension, allocate memory and finally read time array
2547                CALL get_dimension_length( id_dynamic, force%nt, 'time' )
2548
2549                IF ( check_existence( force%var_names, 'time' ) )  THEN
2550                   ALLOCATE( force%time(0:force%nt-1) )
2551                   CALL get_variable( id_dynamic, 'time', force%time )
2552                ENDIF
2553!
2554!--             Read vertical dimension of scalar und w grid
2555                CALL get_dimension_length( id_dynamic, force%nzu, 'z' )
2556                CALL get_dimension_length( id_dynamic, force%nzw, 'zw' )
2557
2558                IF ( check_existence( force%var_names, 'z' ) )  THEN
2559                   ALLOCATE( force%zu_atmos(1:force%nzu) )
2560                   CALL get_variable( id_dynamic, 'z', force%zu_atmos )
2561                ENDIF
2562                IF ( check_existence( force%var_names, 'zw' ) )  THEN
2563                   ALLOCATE( force%zw_atmos(1:force%nzw) )
2564                   CALL get_variable( id_dynamic, 'zw', force%zw_atmos )
2565                ENDIF
2566
2567!
2568!--             Read surface pressure
2569                IF ( check_existence( force%var_names,                         &
2570                                  'surface_forcing_surface_pressure' ) )  THEN
2571                   ALLOCATE( force%surface_pressure(0:force%nt-1) )
2572                   CALL get_variable( id_dynamic,                              &
2573                                      'surface_forcing_surface_pressure',      &
2574                                      force%surface_pressure )
2575                ENDIF
2576!
2577!--             Set control flag to indicate that initialization is already done
2578                force%init = .TRUE.
2579
2580             ENDIF
2581
2582!
2583!--          Obtain time index for current input starting at 0.
2584!--          @todo: At the moment time, in INIFOR and simulated time correspond
2585!--                 to each other. If required, adjust to daytime.
2586             force%tind = MINLOC( ABS( force%time - simulated_time ), DIM = 1 )&
2587                          - 1
2588             force%tind_p = force%tind + 1
2589!
2590!--          Read geostrophic wind components. In case of forcing, this is only
2591!--          required if cyclic boundary conditions are applied.
2592             IF ( bc_lr_cyc  .AND.  bc_ns_cyc )  THEN
2593                DO  t = force%tind, force%tind_p
2594                   CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_ug', t+1,     &
2595                                         force%ug(t-force%tind,:) )
2596                   CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_vg', t+1,     &
2597                                         force%ug(t-force%tind,:) )
2598                ENDDO
2599             ENDIF 
2600!
2601!--          Read data at lateral and top boundaries. Please note, at left and
2602!--          right domain boundary, yz-layers are read for u, v, w, pt and q.
2603!--          For the v-component, the data starts at nysv, while for the other
2604!--          quantities the data starts at nys. This is equivalent at the north
2605!--          and south domain boundary for the u-component.
2606!--          The function get_variable_bc assumes the start indices with respect
2607!--          to the netcdf file convention (data starts at index 1). For this
2608!--          reason, nys+1 / nxl+1 are passed instead of nys / nxl. For the
2609!--          the u- and v-component at the north/south, and left/right boundary,
2610!--          nxlu and nysv are passed, respectively, since these always starts
2611!--          at index 1 in case of forcing.
2612
2613             IF ( force_bound_l )  THEN
2614                DO  j = nys, nyn
2615                   DO  t = force%tind, force%tind_p
2616                      CALL get_variable_bc( id_dynamic, 'ls_forcing_left_u',   &
2617                                      t+1,                                     &
2618                                      nzb+1, nzt+1-(nzb+1)+1,                  &
2619                                      j+1, 1,                                  &
2620                                      force%u_left(t-force%tind,nzb+1:nzt+1,j) )
2621                   ENDDO
2622                ENDDO
2623
2624                DO  j = nysv, nyn
2625                   DO  t = force%tind, force%tind_p
2626                      CALL get_variable_bc( id_dynamic, 'ls_forcing_left_v',   &
2627                                      t+1,                                     &
2628                                      nzb+1, nzt+1-(nzb+1)+1,                  &
2629                                      j, 1,                                    &
2630                                      force%v_left(t-force%tind,nzb+1:nzt+1,j) )
2631                   ENDDO
2632                ENDDO
2633                DO  j = nys, nyn
2634                   DO  t = force%tind, force%tind_p
2635                      CALL get_variable_bc( id_dynamic,                        &
2636                                      'ls_forcing_left_w',                     &
2637                                      t+1,                                     &
2638                                      nzb+1, nzt-(nzb+1) + 1,                  &
2639                                      j+1, 1,                                  &
2640                                      force%w_left(t-force%tind,nzb+1:nzt,j) )
2641                   ENDDO
2642                ENDDO
2643                IF ( .NOT. neutral )  THEN
2644                   DO  j = nys, nyn
2645                      DO  t = force%tind, force%tind_p
2646                         CALL get_variable_bc( id_dynamic,                     &
2647                                      'ls_forcing_left_pt',                    &
2648                                      t+1,                                     &
2649                                      nzb+1, nzt+1-(nzb+1)+1,                  &
2650                                      j+1, 1,                                  &
2651                                      force%pt_left(t-force%tind,nzb+1:nzt+1,j) )
2652                      ENDDO
2653                   ENDDO
2654                ENDIF
2655                IF ( humidity )  THEN
2656                   DO  j = nys, nyn
2657                      DO  t = force%tind, force%tind_p
2658                         CALL get_variable_bc( id_dynamic,                     &
2659                                      'ls_forcing_left_qv',                    &
2660                                      t+1,                                     &
2661                                      nzb+1, nzt+1-(nzb+1)+1,                  &
2662                                      j+1, 1,                                  &
2663                                      force%q_left(t-force%tind,nzb+1:nzt+1,j) )
2664                      ENDDO
2665                   ENDDO
2666                ENDIF
2667             ENDIF
2668
2669             IF ( force_bound_r )  THEN
2670                DO  j = nys, nyn
2671                   DO  t = force%tind, force%tind_p
2672                      CALL get_variable_bc( id_dynamic, 'ls_forcing_right_u',  &
2673                                      t+1,                                     &
2674                                      nzb+1, nzt+1-(nzb+1)+1,                  &
2675                                      j+1, 1,                                  &
2676                                      force%u_right(t-force%tind,nzb+1:nzt+1,j) )
2677                   ENDDO
2678                ENDDO
2679                DO  j = nysv, nyn
2680                   DO  t = force%tind, force%tind_p
2681                      CALL get_variable_bc( id_dynamic, 'ls_forcing_right_v',  &
2682                                      t+1,                                     &
2683                                      nzb+1, nzt+1-(nzb+1)+1,                  &
2684                                      j, 1,                                    &
2685                                      force%v_right(t-force%tind,nzb+1:nzt+1,j) )
2686                   ENDDO
2687                ENDDO
2688                DO  j = nys, nyn
2689                   DO  t = force%tind, force%tind_p
2690                      CALL get_variable_bc( id_dynamic, 'ls_forcing_right_w',  &
2691                                      t+1,                                     &
2692                                      nzb+1, nzt-(nzb+1)+1,                    &
2693                                      j+1, 1,                                  &
2694                                      force%w_right(t-force%tind,nzb+1:nzt,j) )
2695                   ENDDO
2696                ENDDO
2697                IF ( .NOT. neutral )  THEN
2698                   DO  j = nys, nyn
2699                      DO  t = force%tind, force%tind_p
2700                         CALL get_variable_bc( id_dynamic,                     &
2701                                      'ls_forcing_right_pt',                   &
2702                                      t+1,                                     &
2703                                      nzb+1, nzt+1-(nzb+1)+1,                  &
2704                                      j+1, 1,                                  &
2705                                      force%pt_right(t-force%tind,nzb+1:nzt+1,j) )
2706                      ENDDO
2707                   ENDDO
2708                ENDIF
2709                IF ( humidity )  THEN
2710                   DO  j = nys, nyn
2711                      DO  t = force%tind, force%tind_p
2712                         CALL get_variable_bc( id_dynamic,                     &
2713                                      'ls_forcing_right_qv',                   &
2714                                      t+1,                                     &
2715                                      nzb+1, nzt+1-(nzb+1)+1,                  &
2716                                      j+1, 1,                                  &
2717                                      force%q_right(t-force%tind,nzb+1:nzt+1,j) )
2718                      ENDDO
2719                   ENDDO
2720                ENDIF
2721             ENDIF
2722
2723             IF ( force_bound_n )  THEN
2724                DO  i = nxlu, nxr
2725                   DO  t = force%tind, force%tind_p
2726                      CALL get_variable_bc( id_dynamic, 'ls_forcing_north_u',  &
2727                                      t+1,                                     &
2728                                      nzb+1, nzt+1-(nzb+1)+1,                  &
2729                                      i, 1,                                    &
2730                                      force%u_north(t-force%tind,nzb+1:nzt+1,i) )
2731                   ENDDO
2732                ENDDO
2733                DO  i = nxl, nxr
2734                   DO  t = force%tind, force%tind_p
2735                      CALL get_variable_bc( id_dynamic, 'ls_forcing_north_v',  &
2736                                      t+1,                                     &
2737                                      nzb+1, nzt+1-(nzb+1)+1,                  &
2738                                      i+1, 1,                                  &
2739                                      force%v_north(t-force%tind,nzb+1:nzt+1,i) )
2740                   ENDDO
2741                ENDDO
2742                DO  i = nxl, nxr
2743                   DO  t = force%tind, force%tind_p
2744                      CALL get_variable_bc( id_dynamic, 'ls_forcing_north_w',  &
2745                                      t+1,                                     &
2746                                      nzb+1, nzt-(nzb+1)+1,                    &
2747                                      i+1, 1,                                  &
2748                                      force%w_north(t-force%tind,nzb+1:nzt,i) )
2749                   ENDDO
2750                ENDDO
2751                IF ( .NOT. neutral )  THEN
2752                   DO  i = nxl, nxr
2753                      DO  t = force%tind, force%tind_p
2754                         CALL get_variable_bc( id_dynamic,                     &
2755                                      'ls_forcing_north_pt',                   &
2756                                      t+1,                                     &
2757                                      nzb+1, nzt+1-(nzb+1)+1,                  &
2758                                      i+1, 1,                                  &
2759                                      force%pt_north(t-force%tind,nzb+1:nzt+1,i) )
2760                      ENDDO
2761                   ENDDO
2762                ENDIF
2763                IF ( humidity )  THEN
2764                   DO  i = nxl, nxr
2765                      DO  t = force%tind, force%tind_p
2766                         CALL get_variable_bc( id_dynamic,                     &
2767                                      'ls_forcing_north_qv',                   &
2768                                      t+1,                                     &
2769                                      nzb+1, nzt+1-(nzb+1)+1,                  &
2770                                      i+1, 1,                                  &
2771                                      force%q_north(t-force%tind,nzb+1:nzt+1,i) )
2772                      ENDDO
2773                   ENDDO
2774                ENDIF
2775             ENDIF
2776
2777             IF ( force_bound_s )  THEN
2778                DO  i = nxlu, nxr
2779                   DO  t = force%tind, force%tind_p
2780                      CALL get_variable_bc( id_dynamic, 'ls_forcing_south_u',  &
2781                                      t+1,                                     &
2782                                      nzb+1, nzt+1-(nzb+1)+1,                  &
2783                                      i, 1,                                    &
2784                                      force%u_south(t-force%tind,nzb+1:nzt+1,i) )
2785                   ENDDO
2786                ENDDO
2787                DO  i = nxl, nxr
2788                   DO  t = force%tind, force%tind_p
2789                      CALL get_variable_bc( id_dynamic, 'ls_forcing_south_v',  &
2790                                      t+1,                                     &
2791                                      nzb+1, nzt+1-(nzb+1)+1,                  &
2792                                      i+1, 1,                                  &
2793                                      force%v_south(t-force%tind,nzb+1:nzt+1,i) )
2794                   ENDDO
2795                ENDDO
2796                DO  i = nxl, nxr
2797                   DO  t = force%tind, force%tind_p
2798                      CALL get_variable_bc( id_dynamic, 'ls_forcing_south_w',  &
2799                                      t+1,                                     &
2800                                      nzb+1, nzt-(nzb+1)+1,                    &
2801                                      i+1, 1,                                  &
2802                                      force%w_south(t-force%tind,nzb+1:nzt,i) )
2803                   ENDDO
2804                ENDDO
2805                IF ( .NOT. neutral )  THEN
2806                   DO  i = nxl, nxr
2807                      DO  t = force%tind, force%tind_p
2808                         CALL get_variable_bc( id_dynamic,                     &
2809                                      'ls_forcing_south_pt',                   &
2810                                      t+1,                                     &
2811                                      nzb+1, nzt+1-(nzb+1)+1,                  &
2812                                      i+1, 1,                                  &
2813                                      force%pt_south(t-force%tind,nzb+1:nzt+1,i) )
2814                      ENDDO
2815                   ENDDO
2816                ENDIF
2817                IF ( humidity )  THEN
2818                   DO  i = nxl, nxr
2819                      DO  t = force%tind, force%tind_p
2820                         CALL get_variable_bc( id_dynamic,                     &
2821                                      'ls_forcing_south_qv',                   &
2822                                      t+1,                                     &
2823                                      nzb+1, nzt+1-(nzb+1)+1,                  &
2824                                      i+1, 1,                                  &
2825                                      force%q_south(t-force%tind,nzb+1:nzt+1,i) )
2826                      ENDDO
2827                   ENDDO
2828                ENDIF
2829             ENDIF
2830!
2831!--          Top boundary
2832             DO  i = nxlu, nxr
2833                DO  t = force%tind, force%tind_p
2834                   CALL get_variable_bc( id_dynamic, 'ls_forcing_top_u',       &
2835                                   t+1,                                        &
2836                                   nys+1, nyn-nys+1,                           &
2837                                   i, 1,                                       &
2838                                   force%u_top(t-force%tind,nys:nyn,i) )
2839                ENDDO
2840             ENDDO
2841             DO  i = nxl, nxr
2842                DO  t = force%tind, force%tind_p
2843                   CALL get_variable_bc( id_dynamic, 'ls_forcing_top_v',       &
2844                                   t+1,                                        &
2845                                   nysv, nyn-nysv+1,                           &
2846                                   i+1, 1,                                     &
2847                                   force%v_top(t-force%tind,nysv:nyn,i) )
2848                ENDDO
2849             ENDDO
2850             DO  i = nxl, nxr
2851                DO  t = force%tind, force%tind_p
2852                   CALL get_variable_bc( id_dynamic, 'ls_forcing_top_w',       &
2853                                   t+1,                                        &
2854                                   nys+1, nyn-nys+1,                           &
2855                                   i+1, 1,                                     &
2856                                   force%w_top(t-force%tind,nys:nyn,i) )
2857                ENDDO
2858             ENDDO
2859             IF ( .NOT. neutral )  THEN
2860                DO  i = nxl, nxr
2861                   DO  t = force%tind, force%tind_p
2862                      CALL get_variable_bc( id_dynamic, 'ls_forcing_top_pt',   &
2863                                      t+1,                                     &
2864                                      nys+1, nyn-nys+1,                        &
2865                                      i+1, 1,                                  &
2866                                      force%pt_top(t-force%tind,nys:nyn,i) )
2867                   ENDDO
2868                ENDDO
2869             ENDIF
2870             IF ( humidity )  THEN
2871                DO  i = nxl, nxr
2872                   DO  t = force%tind, force%tind_p
2873                      CALL get_variable_bc( id_dynamic, 'ls_forcing_top_qv',   &
2874                                      t+1,                                     &
2875                                      nys+1, nyn-nys+1,                        &
2876                                      i+1, 1,                                  &
2877                                      force%q_top(t-force%tind,nys:nyn,i) )
2878                   ENDDO
2879                ENDDO
2880             ENDIF
2881
2882!
2883!--          Close input file
2884             CALL close_input_file( id_dynamic )
2885#endif
2886          ENDIF
2887#if defined( __parallel )
2888          CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
2889#endif
2890       ENDDO
2891
2892!
2893!--    End of CPU measurement
2894       CALL cpu_log( log_point_s(86), 'NetCDF input forcing', 'stop' )
2895
2896!
2897!--    Finally, after data input set control flag indicating that vertical
2898!--    inter- and/or extrapolation is required.
2899!--    Please note, inter/extrapolation of INIFOR data is only a workaroud,
2900!--    as long as INIFOR delivers vertically equidistant data.
2901       force%interpolated = .FALSE. 
2902
2903    END SUBROUTINE netcdf_data_input_lsf
2904
2905
2906!------------------------------------------------------------------------------!
2907! Description:
2908! ------------
2909!> Checks input file for consistency and minimum requirements.
2910!------------------------------------------------------------------------------!
2911    SUBROUTINE netcdf_data_input_check_dynamic
2912
2913       USE control_parameters,                                                 &
2914           ONLY:  initializing_actions, forcing, message_string
2915
2916       IMPLICIT NONE
2917
2918!
2919!--    In case of forcing, check whether dynamic input file is present
2920       IF ( .NOT. input_pids_dynamic  .AND.  forcing )  THEN
2921          message_string = 'forcing = .TRUE. requires dynamic input file ' //  &
2922                            TRIM( input_file_dynamic ) // TRIM( coupling_char )
2923          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI009', 1, 2, 0, 6, 0 )
2924       ENDIF
2925!
2926!--    Dynamic input file must also be present if initialization via inifor is
2927!--    prescribed.
2928       IF ( .NOT. input_pids_dynamic  .AND.                                    &
2929            TRIM( initializing_actions ) == 'inifor' )  THEN
2930          message_string = 'initializing_actions = inifor requires dynamic ' //&
2931                           'input file ' // TRIM( input_file_dynamic ) //      &
2932                           TRIM( coupling_char )
2933          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI010', 1, 2, 0, 6, 0 )
2934       ENDIF
2935
2936    END SUBROUTINE netcdf_data_input_check_dynamic
2937
2938!------------------------------------------------------------------------------!
2939! Description:
2940! ------------
2941!> Checks input file for consistency and minimum requirements.
2942!------------------------------------------------------------------------------!
2943    SUBROUTINE netcdf_data_input_check_static
2944
2945       USE arrays_3d,                                                          &
2946           ONLY:  zu
2947
2948       USE control_parameters,                                                 &
2949           ONLY:  land_surface, message_string, urban_surface
2950
2951       USE grid_variables,                                                     &
2952           ONLY:  dx, dy
2953
2954       USE indices,                                                            &
2955           ONLY:  nx, nxl, nxr, ny, nyn, nys
2956
2957       IMPLICIT NONE
2958
2959       INTEGER(iwp) ::  i      !< loop index along x-direction
2960       INTEGER(iwp) ::  j      !< loop index along y-direction
2961       INTEGER(iwp) ::  n_surf !< number of different surface types at given location
2962
2963       LOGICAL      ::  check_passed !< flag indicating if a check passed
2964
2965!
2966!--    Return if no static input file is available
2967       IF ( .NOT. input_pids_static )  RETURN
2968!
2969!--    Check whether dimension size in input file matches the model dimensions
2970       IF ( dim_static%nx-1 /= nx  .OR.  dim_static%ny-1 /= ny )  THEN
2971          message_string = 'Static input file: horizontal dimension in ' //    &
2972                           'x- and/or y-direction ' //                         &
2973                           'do not match the respective model dimension'
2974          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI011', 1, 2, 0, 6, 0 )
2975       ENDIF
2976!
2977!--    Check if grid spacing of provided input data matches the respective
2978!--    grid spacing in the model.
2979       IF ( dim_static%x(1) - dim_static%x(0) /= dx  .OR.                      &
2980            dim_static%y(1) - dim_static%y(0) /= dy )  THEN
2981          message_string = 'Static input file: horizontal grid spacing ' //    &
2982                           'in x- and/or y-direction ' //                      &
2983                           'do not match the respective model grid spacing.'
2984          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI012', 1, 2, 0, 6, 0 )
2985       ENDIF
2986!
2987!--    Check orography for fill-values. For the moment, give an error message.
2988!--    More advanced methods, e.g. a nearest neighbor algorithm as used in GIS
2989!--    systems might be implemented later.
2990!--    Please note, if no terrain height is provided, it is set to 0.
2991       IF ( ANY( terrain_height_f%var == terrain_height_f%fill ) )  THEN
2992          message_string = 'NetCDF variable orography_2D is not ' //           &
2993                           'allowed to have missing data'
2994          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI013', 2, 2, 0, 6, 0 )
2995       ENDIF
2996!
2997!--    If 3D buildings are read, check if building information is consistent
2998!--    to numeric grid.
2999       IF ( buildings_f%from_file )  THEN
3000          IF ( buildings_f%lod == 2 )  THEN
3001             IF ( buildings_f%nz > SIZE( zu ) )  THEN
3002                message_string = 'Reading 3D building data - too much ' //     &
3003                                 'data points along the vertical coordinate.' 
3004                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI014', 2, 2, 0, 6, 0 )
3005             ENDIF
3006
3007             IF ( ANY( buildings_f%z(0:buildings_f%nz-1) /=                    &
3008                       zu(0:buildings_f%nz-1) ) )  THEN
3009                message_string = 'Reading 3D building data - vertical ' //     &
3010                                 'coordinate do not match numeric grid.'
3011                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI015', 2, 2, 0, 6, 0 )
3012             ENDIF
3013          ENDIF
3014       ENDIF
3015
3016!
3017!--    Skip further checks concerning buildings and natural surface properties
3018!--    if no urban surface and land surface model are applied.
3019       IF (  .NOT. land_surface  .OR.  .NOT. urban_surface )  RETURN 
3020!
3021!--    Check for minimum requirement of surface-classification data in case
3022!--    static input file is used.
3023       IF ( ( .NOT. vegetation_type_f%from_file  .OR.                          &
3024              .NOT. pavement_type_f%from_file    .OR.                          &
3025              .NOT. water_type_f%from_file       .OR.                          &
3026              .NOT. soil_type_f%from_file             ) .OR.                   &
3027             ( urban_surface  .AND.  .NOT. building_type_f%from_file ) )  THEN
3028          message_string = 'Minimum requirement for surface classification ' //&
3029                           'is not fulfilled. At least ' //                    &
3030                           'vegetation_type, pavement_type, ' //               &
3031                           'soil_type and water_type are '//                   &
3032                           'required. If urban-surface model is applied, ' //  &
3033                           'also building_type ist required' 
3034          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI016', 1, 2, 0, 6, 0 )
3035       ENDIF
3036!
3037!--    Check for general availability of input variables.
3038!--    If vegetation_type is 0 at any location, vegetation_pars as well as
3039!--    root_area_density_lsm are required.
3040       IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
3041          IF ( ANY( vegetation_type_f%var == 0 ) )  THEN
3042             IF ( .NOT. vegetation_pars_f%from_file )  THEN
3043                message_string = 'If vegegation_type = 0 at any location, ' // &
3044                                 'vegetation_pars is required'
3045                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI017', 2, 2, 0, 6, 0 )
3046             ENDIF
3047             IF ( .NOT. root_area_density_lsm_f%from_file )  THEN
3048                message_string = 'If vegegation_type = 0 at any location, ' // &
3049                                 'root_area_density_lsm is required'
3050                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI018', 2, 2, 0, 6, 0 )
3051             ENDIF
3052          ENDIF
3053       ENDIF
3054!
3055!--    If soil_type is zero at any location, soil_pars is required.
3056       IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
3057          check_passed = .TRUE. 
3058          IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
3059             IF ( ANY( soil_type_f%var_2d == 0 ) )  THEN
3060                IF ( .NOT. soil_pars_f%from_file )  check_passed = .FALSE.
3061             ENDIF
3062          ELSE
3063             IF ( ANY( soil_type_f%var_3d == 0 ) )  THEN
3064                IF ( .NOT. soil_pars_f%from_file )  check_passed = .FALSE.
3065             ENDIF
3066          ENDIF
3067          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3068             message_string = 'If soil_type = 0 at any location, ' //          &
3069                              'soil_pars is required'
3070             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI019', 2, 2, 0, 6, 0 )         
3071          ENDIF
3072       ENDIF
3073!
3074!--    If building_type is zero at any location, building_pars is required.
3075       IF ( building_type_f%from_file )  THEN
3076          IF ( ANY( building_type_f%var == 0 ) )  THEN
3077             IF ( .NOT. building_pars_f%from_file )  THEN
3078                message_string = 'If building_type = 0 at any location, ' //   &
3079                                 'building_pars is required'
3080                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI020', 2, 2, 0, 6, 0 )         
3081             ENDIF
3082          ENDIF
3083       ENDIF
3084!
3085!--    If albedo_type is zero at any location, albedo_pars is required.
3086       IF ( albedo_type_f%from_file )  THEN
3087          IF ( ANY( albedo_type_f%var == 0 ) )  THEN
3088             IF ( .NOT. albedo_pars_f%from_file )  THEN
3089                message_string = 'If albedo_type = 0 at any location, ' //     &
3090                                 'albedo_pars is required'
3091                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI021', 2, 2, 0, 6, 0 )     
3092             ENDIF     
3093          ENDIF
3094       ENDIF
3095!
3096!--    If pavement_type is zero at any location, pavement_pars is required.
3097       IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
3098          IF ( ANY( pavement_type_f%var == 0 ) )  THEN
3099             IF ( .NOT. pavement_pars_f%from_file )  THEN
3100                message_string = 'If pavement_type = 0 at any location, ' //   &
3101                                 'pavement_pars is required'
3102                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI022', 2, 2, 0, 6, 0 )     
3103             ENDIF     
3104          ENDIF
3105       ENDIF
3106!
3107!--    If pavement_type is zero at any location, also pavement_subsurface_pars
3108!--    is required.
3109       IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
3110          IF ( ANY( pavement_type_f%var == 0 ) )  THEN
3111             IF ( .NOT. pavement_subsurface_pars_f%from_file )  THEN
3112                message_string = 'If pavement_type = 0 at any location, ' //   &
3113                                 'pavement_subsurface_pars is required'
3114                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI023', 2, 2, 0, 6, 0 )     
3115             ENDIF     
3116          ENDIF
3117       ENDIF
3118!
3119!--    If water_type is zero at any location, water_pars is required.
3120       IF ( water_type_f%from_file )  THEN
3121          IF ( ANY( water_type_f%var == 0 ) )  THEN
3122             IF ( .NOT. water_pars_f%from_file )  THEN
3123                message_string = 'If water_type = 0 at any location, ' //      &
3124                                 'water_pars is required'
3125                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI024', 2, 2, 0, 6, 0 )     
3126             ENDIF     
3127          ENDIF
3128       ENDIF
3129!
3130!--    Check for local consistency of the input data.
3131       DO  i = nxl, nxr
3132          DO  j = nys, nyn
3133!
3134!--          For each (y,x)-location at least one of the parameters
3135!--          vegetation_type, pavement_type, building_type, or water_type
3136!--          must be set to a non­missing value.
3137             IF ( vegetation_type_f%var(j,i) == vegetation_type_f%fill  .AND.  &
3138                  pavement_type_f%var(j,i)   == pavement_type_f%fill    .AND.  &
3139                  building_type_f%var(j,i)   == building_type_f%fill    .AND.  &
3140                  water_type_f%var(j,i)      == water_type_f%fill )  THEN
3141                WRITE( message_string, * ) 'At least one of the parameters '// &
3142                                 'vegetation_type, pavement_type, '     //     &
3143                                 'building_type, or water_type must be set '// &
3144                                 'to a non-missing value. Grid point: ', j, i
3145                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI025', 2, 2, 0, 6, 0 )
3146             ENDIF
3147!
3148!--          Note that a soil_type is required for each location (y,x) where
3149!--          either vegetation_type or pavement_type is a non­missing value.
3150             IF ( ( vegetation_type_f%var(j,i) /= vegetation_type_f%fill  .OR. &
3151                    pavement_type_f%var(j,i)   /= pavement_type_f%fill ) )  THEN
3152                check_passed = .TRUE.
3153                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
3154                   IF ( soil_type_f%var_2d(j,i) == soil_type_f%fill )          &
3155                      check_passed = .FALSE.
3156                ELSE
3157                   IF ( ANY( soil_type_f%var_3d(:,j,i) == soil_type_f%fill) )  &
3158                      check_passed = .FALSE.
3159                ENDIF
3160
3161                IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3162                   message_string = 'soil_type is required for each '//        &
3163                                 'location (y,x) where vegetation_type or ' // &
3164                                 'pavement_type is a non-missing value.'
3165                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI026',            &
3166                                  2, 2, 0, 6, 0 )
3167                ENDIF
3168             ENDIF
3169!
3170!--          Check for consistency of surface fraction. If more than one type
3171!--          is set, surface fraction need to be given and the sum must not
3172!--          be larger than 1.
3173             n_surf = 0
3174             IF ( vegetation_type_f%var(j,i) /= vegetation_type_f%fill )       &
3175                n_surf = n_surf + 1
3176             IF ( water_type_f%var(j,i)      /= water_type_f%fill )            &
3177                n_surf = n_surf + 1
3178             IF ( pavement_type_f%var(j,i)   /= pavement_type_f%fill )         &
3179                n_surf = n_surf + 1
3180             
3181             IF ( n_surf > 1 )  THEN
3182                IF ( ANY ( surface_fraction_f%frac(:,j,i) ==                   &
3183                     surface_fraction_f%fill ) )  THEN
3184                   message_string = 'If more than one surface type is ' //     &
3185                                 'given at a location, surface_fraction ' //   &
3186                                 'must be provided.'
3187                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI027',            &
3188                                  2, 2, 0, 6, 0 )
3189                ENDIF
3190                IF ( SUM ( surface_fraction_f%frac(:,j,i) ) > 1.0_wp )  THEN
3191                   message_string = 'surface_fraction must not exceed 1'
3192                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI028',            &
3193                                  2, 2, 0, 6, 0 )
3194                ENDIF
3195             ENDIF
3196!
3197!--          Check for further mismatches, e.g. vegetation_type is set but
3198!--          surface vegetation fraction is zero.
3199             IF ( ( vegetation_type_f%var(j,i) /= vegetation_type_f%fill  .AND.&
3200                 ( surface_fraction_f%frac(ind_veg_wall,j,i) == 0.0_wp .OR.    &
3201                   surface_fraction_f%frac(ind_veg_wall,j,i) ==                &
3202                                                     surface_fraction_f%fill ) &
3203                  )  .OR.                                                      &
3204                  ( pavement_type_f%var(j,i) /= pavement_type_f%fill     .AND. &
3205                 ( surface_fraction_f%frac(ind_pav_green,j,i) == 0.0_wp .OR.   &
3206                   surface_fraction_f%frac(ind_pav_green,j,i) ==               &
3207                                                     surface_fraction_f%fill ) &
3208                  )  .OR.                                                      &
3209                  ( water_type_f%var(j,i) /= water_type_f%fill           .AND. &
3210                 ( surface_fraction_f%frac(ind_wat_win,j,i) == 0.0_wp .OR.     &
3211                   surface_fraction_f%frac(ind_wat_win,j,i) ==                 &
3212                                                     surface_fraction_f%fill ) &
3213                  ) )  THEN
3214                WRITE( message_string, * ) 'Mismatch in setting of '     //    &
3215                             'surface_fraction. Vegetation-, pavement-, or '// &
3216                             'water surface is given at (i,j) = ( ', i, j,     &
3217                             ' ), but surface fraction is 0 for the given type.'
3218                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI029',               &
3219                               2, 2, 0, 6, 0 )
3220             ENDIF
3221!
3222!--          Check for further mismatches, e.g. vegetation_type is not set       
3223!--          surface vegetation fraction is non-zero.
3224             IF ( ( vegetation_type_f%var(j,i) == vegetation_type_f%fill  .AND.&
3225                 ( surface_fraction_f%frac(ind_veg_wall,j,i) /= 0.0_wp .AND.   &
3226                   surface_fraction_f%frac(ind_veg_wall,j,i) /=                &
3227                                                     surface_fraction_f%fill ) &
3228                  )  .OR.                                                      &
3229                  ( pavement_type_f%var(j,i) == pavement_type_f%fill     .AND. &
3230                 ( surface_fraction_f%frac(ind_pav_green,j,i) /= 0.0_wp .AND.  &
3231                   surface_fraction_f%frac(ind_pav_green,j,i) /=               &
3232                                                     surface_fraction_f%fill ) &
3233                  )  .OR.                                                      &
3234                  ( water_type_f%var(j,i) == water_type_f%fill           .AND. &
3235                 ( surface_fraction_f%frac(ind_wat_win,j,i) /= 0.0_wp .AND.    &
3236                   surface_fraction_f%frac(ind_wat_win,j,i) /=                 &
3237                                                     surface_fraction_f%fill ) &
3238                  ) )  THEN
3239                WRITE( message_string, * ) 'Mismatch in setting of '     //    &
3240                             'surface_fraction. Vegetation-, pavement-, or '// &
3241                             'water surface is not given at (i,j) = ( ', i, j, &
3242                             ' ), but surface fraction is not 0 for the ' //   &
3243                             'given type.'
3244                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI030',               &
3245                               2, 2, 0, 6, 0 )
3246             ENDIF
3247!
3248!--          Check vegetation_pars. If vegetation_type is 0, all parameters
3249!--          need to be set, otherwise, single parameters set by
3250!--          vegetation_type can be overwritten.
3251             IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
3252                IF ( vegetation_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
3253                   IF ( ANY( vegetation_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==               &
3254                             vegetation_pars_f%fill ) )  THEN
3255                      message_string = 'If vegetation_type(y,x) = 0, all '  // &
3256                                       'parameters of vegetation_pars at '//   & 
3257                                       'this location must be set.' 
3258                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI031',         &
3259                                     2, 2, 0, 6, 0 )
3260                   ENDIF
3261                ENDIF
3262             ENDIF
3263!
3264!--          Check root distribution. If vegetation_type is 0, all levels must
3265!--          be set.
3266             IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
3267                IF ( vegetation_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
3268                   IF ( ANY( root_area_density_lsm_f%var(:,j,i) ==             &
3269                             root_area_density_lsm_f%fill ) )  THEN
3270                      message_string = 'If vegetation_type(y,x) = 0, all ' //  &
3271                                       'levels of root_area_density_lsm ' //   &
3272                                       'must be set at this location.' 
3273                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI032',         &
3274                                     2, 2, 0, 6, 0 )
3275                   ENDIF
3276                ENDIF
3277             ENDIF
3278!
3279!--          Check soil parameters. If soil_type is 0, all parameters 
3280!--          must be set.
3281             IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
3282                check_passed = .TRUE.
3283                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
3284                   IF ( soil_type_f%var_2d(j,i) == 0 )  THEN
3285                      IF ( ANY( soil_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                  &
3286                                soil_pars_f%fill ) )  check_passed = .FALSE.
3287                   ENDIF
3288                ELSE
3289                   IF ( ANY( soil_type_f%var_3d(:,j,i) == 0 ) )  THEN
3290                      IF ( ANY( soil_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                  &
3291                                soil_pars_f%fill ) )  check_passed = .FALSE.
3292                   ENDIF
3293                ENDIF
3294                IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3295                   message_string = 'If soil_type(y,x) = 0, all levels of '  //& 
3296                                    'soil_pars at this location must be set.' 
3297                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI033',            &
3298                                  2, 2, 0, 6, 0 )
3299                ENDIF
3300             ENDIF
3301
3302!
3303!--          Check building parameters. If building_type is 0, all parameters 
3304!--          must be set.
3305             IF ( building_type_f%from_file )  THEN
3306                IF ( building_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
3307                   IF ( ANY( building_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                 &
3308                             building_pars_f%fill ) )  THEN
3309                      message_string = 'If building_type(y,x) = 0, all ' //    &
3310                                       'parameters of building_pars at this '//&
3311                                       'location must be set.' 
3312                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI034',         &
3313                                     2, 2, 0, 6, 0 )
3314                   ENDIF
3315                ENDIF
3316             ENDIF
3317!
3318!--          Check if building_type is set at each building and vice versa.
3319             IF ( building_type_f%from_file  .AND.  buildings_f%from_file )  THEN
3320                IF ( buildings_f%lod == 1 )  THEN
3321                   IF ( buildings_f%var_2d(j,i)  /= buildings_f%fill1  .AND.   &
3322                        building_type_f%var(j,i) == building_type_f%fill )  THEN
3323
3324                      WRITE( message_string, * ) 'Each location where a ' //   &
3325                                         'building is set requires a type ' // &
3326                                         '( and vice versa ) in case the ' //  &
3327                                         'urban-surface model is applied. ' // &
3328                                         'i, j = ', i, j
3329                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI035',         &
3330                                     2, 2, 0, 6, 0 )
3331                   ENDIF
3332                ENDIF
3333                IF ( buildings_f%lod == 2 )  THEN
3334                   IF ( ANY( buildings_f%var_3d(:,j,i) == 1 )  .AND.           &
3335                        building_type_f%var(j,i) == building_type_f%fill )  THEN
3336                      WRITE( message_string, * ) 'Each location where a ' //   &
3337                                         'building is set requires a type ' // &
3338                                         '( and vice versa ) in case the ' //  &
3339                                         'urban-surface model is applied. ' // &
3340                                         'i, j = ', i, j
3341                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI035',         &
3342                                     2, 2, 0, 6, 0 )
3343                   ENDIF
3344                ENDIF
3345             ENDIF
3346!
3347!--          Check if at each location where a building is present also an ID
3348!--          is set and vice versa.
3349             IF ( buildings_f%from_file )  THEN
3350                IF ( buildings_f%lod == 1 )  THEN
3351                   IF ( buildings_f%var_2d(j,i) /= buildings_f%fill1  .AND.    &
3352                        building_id_f%var(j,i)  == building_id_f%fill )  THEN
3353                      WRITE( message_string, * ) 'Each location where a ' //   &
3354                                         'building is set requires an ID ' //  &
3355                                         '( and vice versa ). i, j = ', i, j
3356                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI036',         &
3357                                     2, 2, 0, 6, 0 )
3358                   ENDIF
3359                ELSEIF ( buildings_f%lod == 2 )  THEN
3360                   IF ( ANY( buildings_f%var_3d(:,j,i) == 1 )  .AND.           &
3361                        building_id_f%var(j,i) == building_id_f%fill )  THEN
3362                      WRITE( message_string, * ) 'Each location where a ' //   &
3363                                         'building is set requires an ID ' //  &
3364                                         '( and vice versa ). i, j = ', i, j
3365                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI036',         &
3366                                     2, 2, 0, 6, 0 )
3367                   ENDIF
3368                ENDIF
3369             ENDIF
3370!
3371!--          Check if at each location where a building ID or a -type is set
3372!--          also a bulding is defined.
3373             IF ( buildings_f%from_file )  THEN
3374                IF ( buildings_f%lod == 1 )  THEN
3375                   IF ( buildings_f%var_2d(j,i)  /= buildings_f%fill1  .AND.   &
3376                        building_id_f%var(j,i) == building_id_f%fill )  THEN
3377                      WRITE( message_string, * ) 'Each building grid point '// &
3378                                                 'requires an ID.', i, j
3379                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI036',         &
3380                                     2, 2, 0, 6, 0 )
3381                   ENDIF
3382                ELSEIF ( buildings_f%lod == 2 )  THEN
3383                   IF ( ANY( buildings_f%var_3d(:,j,i) == 1 )                  &
3384                  .AND. building_id_f%var(j,i) == building_id_f%fill )  THEN
3385                      WRITE( message_string, * ) 'Each building grid point '// &
3386                                                 'requires an ID.', i, j
3387                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI036',         &
3388                                     2, 2, 0, 6, 0 )
3389                   ENDIF
3390                ENDIF
3391             ENDIF
3392!
3393!--          Check albedo parameters. If albedo_type is 0, all parameters 
3394!--          must be set.
3395             IF ( albedo_type_f%from_file )  THEN
3396                IF ( albedo_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
3397                   IF ( ANY( albedo_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                   &
3398                             albedo_pars_f%fill ) )  THEN
3399                      message_string = 'If albedo_type(y,x) = 0, all ' //      &
3400                                       'parameters of albedo_pars at this ' // &
3401                                       'location must be set.' 
3402                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI037',         &
3403                                     2, 2, 0, 6, 0 )
3404                   ENDIF
3405                ENDIF
3406             ENDIF
3407
3408!
3409!--          Check pavement parameters. If pavement_type is 0, all parameters 
3410!--          of pavement_pars must be set at this location.
3411             IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
3412                IF ( pavement_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
3413                   IF ( ANY( pavement_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                 &
3414                             pavement_pars_f%fill ) )  THEN
3415                      message_string = 'If pavement_type(y,x) = 0, all ' //    &
3416                                       'parameters of pavement_pars at this '//&
3417                                       'location must be set.' 
3418                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI038',         &
3419                                     2, 2, 0, 6, 0 )
3420                   ENDIF
3421                ENDIF
3422             ENDIF
3423!
3424!--          Check pavement-subsurface parameters. If pavement_type is 0,
3425!--          all parameters of pavement_subsurface_pars must be set  at this
3426!--          location.
3427             IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
3428                IF ( pavement_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
3429                   IF ( ANY( pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,j,i) ==   &
3430                             pavement_subsurface_pars_f%fill ) )  THEN
3431                      message_string = 'If pavement_type(y,x) = 0, all ' //    &
3432                                       'parameters of '                  //    &
3433                                       'pavement_subsurface_pars at this '//   &
3434                                       'location must be set.' 
3435                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI039',         &
3436                                     2, 2, 0, 6, 0 )
3437                   ENDIF
3438                ENDIF
3439             ENDIF
3440
3441!
3442!--          Check water parameters. If water_type is 0, all parameters 
3443!--          must be set  at this location.
3444             IF ( water_type_f%from_file )  THEN
3445                IF ( water_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
3446                   IF ( ANY( water_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                    &
3447                             water_pars_f%fill ) )  THEN
3448                      message_string = 'If water_type(y,x) = 0, all ' //       &
3449                                       'parameters of water_pars at this ' //  &
3450                                       'location must be set.' 
3451                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI040',         &
3452                                     2, 2, 0, 6, 0 )
3453                   ENDIF
3454                ENDIF
3455             ENDIF
3456
3457          ENDDO
3458       ENDDO
3459
3460    END SUBROUTINE netcdf_data_input_check_static
3461
3462!------------------------------------------------------------------------------!
3463! Description:
3464! ------------
3465!> Vertical interpolation and extrapolation of 1D variables.
3466!------------------------------------------------------------------------------!
3467    SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_1d( var, z_grid, z_file)
3468
3469       IMPLICIT NONE
3470
3471       LOGICAL      ::  top     !< flag indicating extrapolation at model top
3472
3473       INTEGER(iwp) ::  k       !< running index z-direction file
3474       INTEGER(iwp) ::  kk      !< running index z-direction stretched model grid
3475       INTEGER(iwp) ::  kl      !< lower index bound along z-direction
3476       INTEGER(iwp) ::  ku      !< upper index bound along z-direction
3477       INTEGER(iwp) ::  nz_file !< number of vertical levels on file
3478
3479
3480       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_grid                  !< grid levels on numeric grid
3481       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_file                  !< grid levels on file grid
3482       REAL(wp), DIMENSION(:), INTENT(INOUT) ::  var      !< treated variable
3483       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE   ::  var_tmp  !< temporary variable
3484
3485
3486       kl = LBOUND(var,1)
3487       ku = UBOUND(var,1)
3488       ALLOCATE( var_tmp(kl:ku) )
3489
3490       DO  k = kl, ku
3491
3492          kk = MINLOC( ABS( z_file - z_grid(k) ), DIM = 1 )
3493
3494          IF ( kk < ku )  THEN
3495             IF ( z_file(kk) - z_grid(k) <= 0.0_wp )  THEN
3496                var_tmp(k) = var(kk) +                                         &
3497                                       ( var(kk+1)        - var(kk)    ) /     &
3498                                       ( z_file(kk+1)     - z_file(kk) ) *     &
3499                                       ( z_grid(k)        - z_file(kk) ) 
3500
3501             ELSEIF ( z_file(kk) - z_grid(k) > 0.0_wp )  THEN
3502                var_tmp(k) = var(kk-1) +                                       &
3503                                         ( var(kk)     - var(kk-1)    ) /      &
3504                                         ( z_file(kk)  - z_file(kk-1) ) *      &
3505                                         ( z_grid(k)   - z_file(kk-1) ) 
3506             ENDIF
3507!
3508!--       Extrapolate
3509          ELSE
3510     
3511             var_tmp(k) = var(ku) +   ( var(ku)    - var(ku-1)      ) /        &
3512                                      ( z_file(ku) - z_file(ku-1)   ) *        &
3513                                      ( z_grid(k)  - z_file(ku)     ) 
3514   
3515          ENDIF
3516
3517       ENDDO
3518       var(:) = var_tmp(:)
3519
3520       DEALLOCATE( var_tmp )
3521
3522
3523    END SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_1d
3524
3525
3526!------------------------------------------------------------------------------!
3527! Description:
3528! ------------
3529!> Vertical interpolation and extrapolation of 1D variables from Inifor grid
3530!> onto Palm grid, where both have same dimension. Please note, the passed
3531!> paramter list in 1D version is different compared to 2D version.
3532!------------------------------------------------------------------------------!
3533    SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_1d_soil( var, var_file,           &
3534                                                      z_grid, z_file,          &
3535                                                      nzb_var, nzt_var,        & 
3536                                                      nzb_file, nzt_file )
3537
3538       IMPLICIT NONE
3539
3540       INTEGER(iwp) ::  i        !< running index x-direction
3541       INTEGER(iwp) ::  j        !< running index y-direction
3542       INTEGER(iwp) ::  k        !< running index z-direction file
3543       INTEGER(iwp) ::  kk       !< running index z-direction stretched model grid
3544       INTEGER(iwp) ::  ku       !< upper index bound along z-direction for varialbe from file
3545       INTEGER(iwp) ::  nzb_var  !< lower bound of final array
3546       INTEGER(iwp) ::  nzt_var  !< upper bound of final array
3547       INTEGER(iwp) ::  nzb_file !< lower bound of file array
3548       INTEGER(iwp) ::  nzt_file !< upper bound of file array
3549
3550!        LOGICAL, OPTIONAL ::  depth !< flag indicating reverse z-axis, i.e. depth instead of height, e.g. in case of ocean or soil
3551
3552       REAL(wp), DIMENSION(nzb_var:nzt_var)   ::  z_grid   !< grid levels on numeric grid
3553       REAL(wp), DIMENSION(nzb_file:nzt_file) ::  z_file   !< grid levels on file grid
3554       REAL(wp), DIMENSION(nzb_var:nzt_var)   ::  var      !< treated variable
3555       REAL(wp), DIMENSION(nzb_file:nzt_file) ::  var_file !< temporary variable
3556
3557       ku = nzt_file
3558
3559       DO  k = nzb_var, nzt_var
3560!
3561!--       Determine index on Inifor grid which is closest to the actual height
3562          kk = MINLOC( ABS( z_file - z_grid(k) ), DIM = 1 )
3563!
3564!--       If closest index on Inifor grid is smaller than top index,
3565!--       interpolate the data
3566          IF ( kk < nzt_file )  THEN
3567             IF ( z_file(kk) - z_grid(k) <= 0.0_wp )  THEN
3568                var(k) = var_file(kk) + ( var_file(kk+1) - var_file(kk) ) /    &
3569                                        ( z_file(kk+1)   - z_file(kk)   ) *    &
3570                                        ( z_grid(k)      - z_file(kk)   ) 
3571
3572             ELSEIF ( z_file(kk) - z_grid(k) > 0.0_wp )  THEN
3573                var(k) = var_file(kk-1) + ( var_file(kk) - var_file(kk-1) ) /  &
3574                                          ( z_file(kk)   - z_file(kk-1)   ) *  &
3575                                          ( z_grid(k)    - z_file(kk-1)   ) 
3576             ENDIF
3577!
3578!--       Extrapolate if actual height is above the highest Inifor level
3579          ELSE
3580             var(k) = var_file(ku) + ( var_file(ku) - var_file(ku-1) ) /       &
3581                                     ( z_file(ku)   - z_file(ku-1)   ) *       &
3582                                     ( z_grid(k)    - z_file(ku)     ) 
3583
3584          ENDIF
3585
3586       ENDDO
3587
3588    END SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_1d_soil
3589
3590!------------------------------------------------------------------------------!
3591! Description:
3592! ------------
3593!> Vertical interpolation and extrapolation of 2D variables at lateral boundaries.
3594!------------------------------------------------------------------------------!
3595    SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_2d( var, z_grid, z_file)
3596
3597       IMPLICIT NONE
3598
3599       LOGICAL      ::  top     !< flag indicating extrapolation at model top
3600
3601       INTEGER(iwp) ::  i       !< running index x- or y -direction
3602       INTEGER(iwp) ::  il      !< lower index bound along x- or y-direction
3603       INTEGER(iwp) ::  iu      !< upper index bound along x- or y-direction
3604       INTEGER(iwp) ::  k       !< running index z-direction file
3605       INTEGER(iwp) ::  kk      !< running index z-direction stretched model grid
3606       INTEGER(iwp) ::  kl      !< lower index bound along z-direction
3607       INTEGER(iwp) ::  ku      !< upper index bound along z-direction
3608       INTEGER(iwp) ::  nz_file !< number of vertical levels on file
3609
3610
3611       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_grid                  !< grid levels on numeric grid
3612       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_file                  !< grid levels on file grid
3613       REAL(wp), DIMENSION(:,:), INTENT(INOUT) ::  var    !< treated variable
3614       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE   ::  var_tmp  !< temporary variable
3615
3616
3617       il = LBOUND(var,2)
3618       iu = UBOUND(var,2)
3619       kl = LBOUND(var,1)
3620       ku = UBOUND(var,1)
3621       ALLOCATE( var_tmp(kl:ku) )
3622
3623       DO  i = il, iu
3624          DO  k = kl, ku
3625
3626             kk = MINLOC( ABS( z_file - z_grid(k) ), DIM = 1 )
3627
3628             IF ( kk < ku )  THEN
3629                IF ( z_file(kk) - z_grid(k) <= 0.0_wp )  THEN
3630                   var_tmp(k) = var(kk,i) +                                    &
3631                                          ( var(kk+1,i)      - var(kk,i)  ) /  &
3632                                          ( z_file(kk+1)     - z_file(kk) ) *  &
3633                                          ( z_grid(k)        - z_file(kk) ) 
3634
3635                ELSEIF ( z_file(kk) - z_grid(k) > 0.0_wp )  THEN
3636                   var_tmp(k) = var(kk-1,i) +                                  &
3637                                            ( var(kk,i)   - var(kk-1,i)  ) /   &
3638                                            ( z_file(kk)  - z_file(kk-1) ) *   &
3639                                            ( z_grid(k)   - z_file(kk-1) ) 
3640                ENDIF
3641!
3642!--          Extrapolate
3643             ELSE
3644     
3645                var_tmp(k) = var(ku,i) + ( var(ku,i)  - var(ku-1,i)    ) /     &
3646                                         ( z_file(ku) - z_file(ku-1)   ) *     &
3647                                         ( z_grid(k)  - z_file(ku)     ) 
3648   
3649             ENDIF
3650
3651          ENDDO
3652          var(:,i) = var_tmp(:)
3653
3654       ENDDO
3655
3656       DEALLOCATE( var_tmp )
3657
3658
3659    END SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_2d
3660
3661!------------------------------------------------------------------------------!
3662! Description:
3663! ------------
3664!> Vertical interpolation and extrapolation of 3D variables.
3665!------------------------------------------------------------------------------!
3666    SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_3d( var, z_grid, z_file )
3667
3668       IMPLICIT NONE
3669
3670       INTEGER(iwp) ::  i       !< running index x-direction
3671       INTEGER(iwp) ::  il      !< lower index bound along x-direction
3672       INTEGER(iwp) ::  iu      !< upper index bound along x-direction
3673       INTEGER(iwp) ::  j       !< running index y-direction
3674       INTEGER(iwp) ::  jl      !< lower index bound along x-direction
3675       INTEGER(iwp) ::  ju      !< upper index bound along x-direction
3676       INTEGER(iwp) ::  k       !< running index z-direction file
3677       INTEGER(iwp) ::  kk      !< running index z-direction stretched model grid
3678       INTEGER(iwp) ::  kl      !< lower index bound along z-direction
3679       INTEGER(iwp) ::  ku      !< upper index bound along z-direction
3680       INTEGER(iwp) ::  nz_file !< number of vertical levels on file
3681
3682       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_grid                      !< grid levels on numeric grid
3683       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_file                      !< grid levels on file grid
3684       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(INOUT) ::  var      !< treated variable
3685       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE       ::  var_tmp  !< temporary variable
3686
3687       il = LBOUND(var,3)
3688       iu = UBOUND(var,3)
3689       jl = LBOUND(var,2)
3690       ju = UBOUND(var,2)
3691       kl = LBOUND(var,1)
3692       ku = UBOUND(var,1)
3693
3694       ALLOCATE( var_tmp(kl:ku) )
3695
3696       DO  i = il, iu
3697          DO  j = jl, ju
3698             DO  k = kl, ku
3699
3700                kk = MINLOC( ABS( z_file - z_grid(k) ), DIM = 1 ) 
3701
3702                IF ( kk < ku )  THEN
3703                   IF ( z_file(kk) - z_grid(k) <= 0.0_wp )  THEN
3704                      var_tmp(k) = var(kk,j,i) +                               &
3705                                             ( var(kk+1,j,i) - var(kk,j,i) ) / &
3706                                             ( z_file(kk+1)  - z_file(kk)  ) * &
3707                                             ( z_grid(k)     - z_file(kk)  ) 
3708
3709                   ELSEIF ( z_file(kk) - z_grid(k) > 0.0_wp )  THEN
3710                      var_tmp(k) = var(kk-1,j,i) +                             &
3711                                             ( var(kk,j,i) - var(kk-1,j,i) ) / &
3712                                             ( z_file(kk)  - z_file(kk-1)  ) * &
3713                                             ( z_grid(k)   - z_file(kk-1)  ) 
3714                   ENDIF
3715!
3716!--             Extrapolate
3717                ELSE
3718                   var_tmp(k) = var(ku,j,i) +                                  &
3719                                       ( var(ku,j,i)  - var(ku-1,j,i)   ) /    &
3720                                       ( z_file(ku)   - z_file(ku-1)    ) *    &
3721                                       ( z_grid(k)    - z_file(ku)      ) 
3722
3723                ENDIF
3724             ENDDO
3725             var(:,j,i) = var_tmp(:)
3726          ENDDO
3727       ENDDO
3728
3729       DEALLOCATE( var_tmp )
3730
3731
3732    END SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_3d
3733
3734!------------------------------------------------------------------------------!
3735! Description:
3736! ------------
3737!> Checks if a given variables is on file
3738!------------------------------------------------------------------------------!
3739    FUNCTION check_existence( vars_in_file, var_name )
3740
3741       IMPLICIT NONE
3742
3743       CHARACTER(LEN=*) ::  var_name                   !< variable to be checked
3744       CHARACTER(LEN=*), DIMENSION(:) ::  vars_in_file !< list of variables in file
3745
3746       INTEGER(iwp) ::  i                              !< loop variable
3747
3748       LOGICAL ::  check_existence                     !< flag indicating whether a variable exist or not - actual return value
3749
3750       i = 1
3751       check_existence = .FALSE.
3752       DO  WHILE ( i <= SIZE( vars_in_file ) )
3753          check_existence = TRIM( vars_in_file(i) ) == TRIM( var_name )  .OR.  &
3754                            check_existence
3755          i = i + 1
3756       ENDDO
3757
3758       RETURN
3759
3760    END FUNCTION check_existence
3761
3762
3763!------------------------------------------------------------------------------!
3764! Description:
3765! ------------
3766!> Closes an existing netCDF file.
3767!------------------------------------------------------------------------------!
3768    SUBROUTINE close_input_file( id )
3769#if defined( __netcdf )
3770
3771       USE pegrid
3772
3773       IMPLICIT NONE
3774
3775       INTEGER(iwp), INTENT(INOUT)        ::  id        !< file id
3776
3777       nc_stat = NF90_CLOSE( id )
3778       CALL handle_error( 'close', 537 )
3779#endif
3780    END SUBROUTINE close_input_file
3781
3782!------------------------------------------------------------------------------!
3783! Description:
3784! ------------
3785!> Opens an existing netCDF file for reading only and returns its id.
3786!------------------------------------------------------------------------------!
3787    SUBROUTINE open_read_file( filename, id )
3788#if defined( __netcdf )
3789
3790       USE pegrid
3791
3792       IMPLICIT NONE
3793
3794       CHARACTER (LEN=*), INTENT(IN) ::  filename  !< filename
3795       INTEGER(iwp), INTENT(INOUT)   ::  id        !< file id
3796       LOGICAL                       ::  file_open = .FALSE.
3797
3798       nc_stat = NF90_OPEN( filename, NF90_NOWRITE, id )
3799
3800       CALL handle_error( 'open_read_file', 536 )
3801
3802#endif
3803    END SUBROUTINE open_read_file
3804
3805!------------------------------------------------------------------------------!
3806! Description:
3807! ------------
3808!> Reads global or variable-related attributes of type INTEGER (32-bit)
3809!------------------------------------------------------------------------------!
3810     SUBROUTINE get_attribute_int32( id, attribute_name, value, global,        &
3811                                     variable_name )
3812
3813       USE pegrid
3814
3815       IMPLICIT NONE
3816
3817       CHARACTER(LEN=*)            ::  attribute_name   !< attribute name
3818       CHARACTER(LEN=*), OPTIONAL  ::  variable_name    !< variable name
3819
3820       INTEGER(iwp), INTENT(IN)    ::  id               !< file id
3821       INTEGER(iwp)                ::  id_var           !< variable id
3822       INTEGER(iwp), INTENT(INOUT) ::  value            !< read value
3823
3824       LOGICAL, INTENT(IN) ::  global                   !< flag indicating global attribute
3825#if defined( __netcdf )
3826
3827!
3828!--    Read global attribute
3829       IF ( global )  THEN
3830          nc_stat = NF90_GET_ATT( id, NF90_GLOBAL, TRIM( attribute_name ), value )
3831          CALL handle_error( 'get_attribute_int32 global', 522 )
3832!
3833!--    Read attributes referring to a single variable. Therefore, first inquire
3834!--    variable id
3835       ELSE
3836          nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
3837          CALL handle_error( 'get_attribute_int32', 522 )
3838          nc_stat = NF90_GET_ATT( id, id_var, TRIM( attribute_name ), value )
3839          CALL handle_error( 'get_attribute_int32', 522 )       
3840       ENDIF
3841#endif
3842    END SUBROUTINE get_attribute_int32
3843
3844!------------------------------------------------------------------------------!
3845! Description:
3846! ------------
3847!> Reads global or variable-related attributes of type INTEGER (8-bit)
3848!------------------------------------------------------------------------------!
3849     SUBROUTINE get_attribute_int8( id, attribute_name, value, global,         &
3850                                    variable_name )
3851
3852       USE pegrid
3853
3854       IMPLICIT NONE
3855
3856       CHARACTER(LEN=*)            ::  attribute_name   !< attribute name
3857       CHARACTER(LEN=*), OPTIONAL  ::  variable_name    !< variable name
3858
3859       INTEGER(iwp), INTENT(IN)    ::  id               !< file id
3860       INTEGER(iwp)                ::  id_var           !< variable id
3861       INTEGER(KIND=1), INTENT(INOUT) ::  value         !< read value
3862
3863       LOGICAL, INTENT(IN) ::  global                   !< flag indicating global attribute
3864#if defined( __netcdf )
3865
3866!
3867!--    Read global attribute
3868       IF ( global )  THEN
3869          nc_stat = NF90_GET_ATT( id, NF90_GLOBAL, TRIM( attribute_name ), value )
3870          CALL handle_error( 'get_attribute_int8 global', 523 )
3871!
3872!--    Read attributes referring to a single variable. Therefore, first inquire
3873!--    variable id
3874       ELSE
3875          nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
3876          CALL handle_error( 'get_attribute_int8', 523 )
3877          nc_stat = NF90_GET_ATT( id, id_var, TRIM( attribute_name ), value )
3878          CALL handle_error( 'get_attribute_int8', 523 )       
3879       ENDIF
3880#endif
3881    END SUBROUTINE get_attribute_int8
3882
3883!------------------------------------------------------------------------------!
3884! Description:
3885! ------------
3886!> Reads global or variable-related attributes of type REAL
3887!------------------------------------------------------------------------------!
3888     SUBROUTINE get_attribute_real( id, attribute_name, value, global,         &
3889                                    variable_name )
3890
3891       USE pegrid
3892
3893       IMPLICIT NONE
3894
3895       CHARACTER(LEN=*)            ::  attribute_name   !< attribute name
3896       CHARACTER(LEN=*), OPTIONAL  ::  variable_name    !< variable name
3897
3898       INTEGER(iwp), INTENT(IN)    ::  id               !< file id
3899       INTEGER(iwp)                ::  id_var           !< variable id
3900
3901       LOGICAL, INTENT(IN) ::  global                   !< flag indicating global attribute
3902
3903       REAL(wp), INTENT(INOUT)     ::  value            !< read value
3904#if defined( __netcdf )
3905
3906
3907!
3908!-- Read global attribute
3909       IF ( global )  THEN
3910          nc_stat = NF90_GET_ATT( id, NF90_GLOBAL, TRIM( attribute_name ), value )
3911          CALL handle_error( 'get_attribute_real global', 524 )
3912!
3913!-- Read attributes referring to a single variable. Therefore, first inquire
3914!-- variable id
3915       ELSE
3916          nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
3917          CALL handle_error( 'get_attribute_real', 524 )
3918          nc_stat = NF90_GET_ATT( id, id_var, TRIM( attribute_name ), value )
3919          CALL handle_error( 'get_attribute_real', 524 )       
3920       ENDIF
3921#endif
3922    END SUBROUTINE get_attribute_real
3923
3924!------------------------------------------------------------------------------!
3925! Description:
3926! ------------
3927!> Reads global or variable-related attributes of type CHARACTER
3928!> Remark: reading attributes of type NF_STRING return an error code 56 -
3929!> Attempt to convert between text & numbers.
3930!------------------------------------------------------------------------------!
3931     SUBROUTINE get_attribute_string( id, attribute_name, value, global,       &
3932                                      variable_name )
3933
3934       USE pegrid
3935
3936       IMPLICIT NONE
3937
3938       CHARACTER(LEN=*)                ::  attribute_name   !< attribute name
3939       CHARACTER(LEN=*), OPTIONAL      ::  variable_name    !< variable name
3940       CHARACTER(LEN=*), INTENT(INOUT) ::  value            !< read value
3941
3942       INTEGER(iwp), INTENT(IN)    ::  id               !< file id
3943       INTEGER(iwp)                ::  id_var           !< variable id
3944
3945       LOGICAL, INTENT(IN) ::  global                   !< flag indicating global attribute
3946#if defined( __netcdf )
3947
3948!
3949!--    Read global attribute
3950       IF ( global )  THEN
3951          nc_stat = NF90_GET_ATT( id, NF90_GLOBAL, TRIM( attribute_name ), value )
3952          CALL handle_error( 'get_attribute_string global', 525 )
3953!
3954!--    Read attributes referring to a single variable. Therefore, first inquire
3955!--    variable id
3956       ELSE
3957          nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
3958          CALL handle_error( 'get_attribute_string', 525 )
3959
3960          nc_stat = NF90_GET_ATT( id, id_var, TRIM( attribute_name ), value )
3961          CALL handle_error( 'get_attribute_string',525 ) 
3962
3963       ENDIF
3964#endif
3965    END SUBROUTINE get_attribute_string
3966
3967
3968
3969!------------------------------------------------------------------------------!
3970! Description:
3971! ------------
3972!> Get dimension array for a given dimension
3973!------------------------------------------------------------------------------!
3974     SUBROUTINE get_dimension_length( id, dim_len, variable_name )
3975#if defined( __netcdf )
3976
3977       USE pegrid
3978
3979       IMPLICIT NONE
3980
3981       CHARACTER(LEN=*)            ::  variable_name    !< dimension name
3982       CHARACTER(LEN=100)          ::  dum              !< dummy variable to receive return character
3983
3984       INTEGER(iwp)                ::  dim_len          !< dimension size
3985       INTEGER(iwp), INTENT(IN)    ::  id               !< file id
3986       INTEGER(iwp)                ::  id_dim           !< dimension id
3987
3988!
3989!--    First, inquire dimension ID
3990       nc_stat = NF90_INQ_DIMID( id, TRIM( variable_name ), id_dim )
3991       CALL handle_error( 'get_dimension_length', 526 )
3992!
3993!--    Inquire dimension length
3994       nc_stat = NF90_INQUIRE_DIMENSION( id, id_dim, dum, LEN = dim_len )
3995       CALL handle_error( 'get_dimension_length', 526 ) 
3996
3997#endif
3998    END SUBROUTINE get_dimension_length
3999
4000!------------------------------------------------------------------------------!
4001! Description:
4002! ------------
4003!> Reads a 1D integer variable from file.
4004!------------------------------------------------------------------------------!
4005     SUBROUTINE get_variable_1d_int( id, variable_name, var )
4006
4007       USE pegrid
4008
4009       IMPLICIT NONE
4010
4011       CHARACTER(LEN=*)            ::  variable_name    !< variable name
4012
4013       INTEGER(iwp), INTENT(IN)    ::  id               !< file id
4014       INTEGER(iwp)                ::  id_var           !< dimension id
4015
4016       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), INTENT(INOUT) ::  var  !< variable to be read
4017#if defined( __netcdf )
4018
4019!
4020!--    First, inquire variable ID
4021       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4022       CALL handle_error( 'get_variable_1d_int', 527 )
4023!
4024!--    Inquire dimension length
4025       nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, var )
4026       CALL handle_error( 'get_variable_1d_int', 527 ) 
4027
4028#endif
4029    END SUBROUTINE get_variable_1d_int
4030
4031!------------------------------------------------------------------------------!
4032! Description:
4033! ------------
4034!> Reads a 1D float variable from file.
4035!------------------------------------------------------------------------------!
4036     SUBROUTINE get_variable_1d_real( id, variable_name, var )
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)                ::  id_var           !< dimension id
4046
4047       REAL(wp), DIMENSION(:), INTENT(INOUT) ::  var  !< variable to be read
4048#if defined( __netcdf )
4049
4050!
4051!--    First, inquire variable ID
4052       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4053       CALL handle_error( 'get_variable_1d_real', 527 )
4054!
4055!--    Inquire dimension length
4056       nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, var )
4057       CALL handle_error( 'get_variable_1d_real', 527 ) 
4058
4059#endif
4060    END SUBROUTINE get_variable_1d_real
4061
4062
4063!------------------------------------------------------------------------------!
4064! Description:
4065! ------------
4066!> Reads a time-dependent 1D float variable from file.
4067!------------------------------------------------------------------------------!
4068    SUBROUTINE get_variable_pr( id, variable_name, t, var )
4069#if defined( __netcdf )
4070
4071       USE pegrid
4072
4073       IMPLICIT NONE
4074
4075       CHARACTER(LEN=*)                      ::  variable_name    !< variable name
4076
4077       INTEGER(iwp), INTENT(IN)              ::  id               !< file id
4078       INTEGER(iwp), DIMENSION(1:2)          ::  id_dim           !< dimension ids
4079       INTEGER(iwp)                          ::  id_var           !< dimension id
4080       INTEGER(iwp)                          ::  n_file           !< number of data-points in file along z dimension
4081       INTEGER(iwp), INTENT(IN)              ::  t                !< timestep number
4082
4083       REAL(wp), DIMENSION(:), INTENT(INOUT) ::  var  !< variable to be read
4084
4085!
4086!--    First, inquire variable ID
4087       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4088!
4089!--    Inquire dimension size of vertical dimension
4090       nc_stat = NF90_INQUIRE_VARIABLE( id, id_var, DIMIDS = id_dim )
4091       nc_stat = NF90_INQUIRE_DIMENSION( id, id_dim(1), LEN = n_file )
4092!
4093!--    Read variable.
4094       nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, var,                                &
4095                               start = (/ 1,      t     /),                    &
4096                               count = (/ n_file, 1     /) )
4097       CALL handle_error( 'get_variable_pr', 527 ) 
4098
4099#endif
4100    END SUBROUTINE get_variable_pr
4101
4102
4103!------------------------------------------------------------------------------!
4104! Description:
4105! ------------
4106!> Reads a 2D REAL variable from a file. Reading is done processor-wise,
4107!> i.e. each core reads its own domain in slices along x.
4108!------------------------------------------------------------------------------!
4109    SUBROUTINE get_variable_2d_real( id, variable_name, i, var )
4110
4111       USE indices
4112       USE pegrid
4113
4114       IMPLICIT NONE
4115
4116       CHARACTER(LEN=*)              ::  variable_name   !< variable name
4117
4118       INTEGER(iwp), INTENT(IN)      ::  i               !< index along x direction
4119       INTEGER(iwp), INTENT(IN)      ::  id              !< file id
4120       INTEGER(iwp)                  ::  id_var          !< variable id
4121
4122       REAL(wp), 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_real', 528 )
4134#endif
4135    END SUBROUTINE get_variable_2d_real
4136
4137!------------------------------------------------------------------------------!
4138! Description:
4139! ------------
4140!> Reads a 2D 32-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_int32( 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(iwp), 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_int32', 529 )
4167#endif
4168    END SUBROUTINE get_variable_2d_int32
4169
4170!------------------------------------------------------------------------------!
4171! Description:
4172! ------------
4173!> Reads a 2D 8-bit INTEGER variable from file. Reading is done processor-wise,
4174!> i.e. each core reads its own domain in slices along x.
4175!------------------------------------------------------------------------------!
4176    SUBROUTINE get_variable_2d_int8( id, variable_name, i, var )
4177
4178       USE indices
4179       USE pegrid
4180
4181       IMPLICIT NONE
4182
4183       CHARACTER(LEN=*)              ::  variable_name   !< variable name
4184
4185       INTEGER(iwp), INTENT(IN)      ::  i               !< index along x direction
4186       INTEGER(iwp), INTENT(IN)      ::  id              !< file id
4187       INTEGER(iwp)                  ::  id_var          !< variable id
4188       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(nys:nyn), INTENT(INOUT) ::  var  !< variable to be read
4189#if defined( __netcdf )
4190!
4191!--    Inquire variable id
4192       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4193!
4194!--    Get variable
4195       nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, var(nys:nyn),                       &
4196                               start = (/ i+1, nys+1 /),                       &
4197                               count = (/ 1, nyn - nys + 1 /) )
4198
4199       CALL handle_error( 'get_variable_2d_int8', 530 )
4200#endif
4201    END SUBROUTINE get_variable_2d_int8
4202
4203!------------------------------------------------------------------------------!
4204! Description:
4205! ------------
4206!> Reads a 3D 8-bit INTEGER variable from file.
4207!------------------------------------------------------------------------------!
4208    SUBROUTINE get_variable_3d_int8( id, variable_name, i, j, var )
4209
4210       USE indices
4211       USE pegrid
4212
4213       IMPLICIT NONE
4214
4215       CHARACTER(LEN=*)              ::  variable_name   !< variable name
4216
4217       INTEGER(iwp), INTENT(IN)      ::  i               !< index along x direction
4218       INTEGER(iwp), INTENT(IN)      ::  id              !< file id
4219       INTEGER(iwp)                  ::  id_var          !< variable id
4220       INTEGER(iwp), INTENT(IN)      ::  j               !< index along y direction
4221       INTEGER(iwp)                  ::  n_file          !< number of data-points along 3rd dimension
4222
4223       INTEGER(iwp), DIMENSION(1:3)  ::  id_dim
4224
4225       INTEGER( KIND = 1 ), DIMENSION(nzb:nzt+1), INTENT(INOUT) ::  var  !< variable to be read
4226#if defined( __netcdf )
4227
4228!
4229!--    Inquire variable id
4230       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4231!
4232!--    Get length of first dimension, required for the count parameter.
4233!--    Therefore, first inquired dimension ids
4234       nc_stat = NF90_INQUIRE_VARIABLE( id, id_var, DIMIDS = id_dim )
4235       nc_stat = NF90_INQUIRE_DIMENSION( id, id_dim(3), LEN = n_file )
4236!
4237!--    Get variable
4238       nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, var,                  &
4239                               start = (/ i+1, j+1, 1 /),                      &
4240                               count = (/ 1, 1, n_file /) )
4241
4242       CALL handle_error( 'get_variable_3d_int8', 531 )
4243#endif
4244    END SUBROUTINE get_variable_3d_int8
4245
4246
4247!------------------------------------------------------------------------------!
4248! Description:
4249! ------------
4250!> Reads a 3D float variable from file. 
4251!------------------------------------------------------------------------------!
4252    SUBROUTINE get_variable_3d_real( id, variable_name, i, j, var )
4253
4254       USE indices
4255       USE pegrid
4256
4257       IMPLICIT NONE
4258
4259       CHARACTER(LEN=*)              ::  variable_name   !< variable name
4260
4261       INTEGER(iwp), INTENT(IN)      ::  i               !< index along x direction
4262       INTEGER(iwp), INTENT(IN)      ::  id              !< file id
4263       INTEGER(iwp)                  ::  id_var          !< variable id
4264       INTEGER(iwp), INTENT(IN)      ::  j               !< index along y direction
4265       INTEGER(iwp)                  ::  n3              !< number of data-points along 3rd dimension
4266
4267       INTEGER(iwp), DIMENSION(3)    ::  id_dim
4268
4269       REAL(wp), DIMENSION(:), INTENT(INOUT) ::  var     !< variable to be read
4270#if defined( __netcdf )
4271
4272!
4273!--    Inquire variable id
4274       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4275!
4276!--    Get length of first dimension, required for the count parameter.
4277!--    Therefore, first inquired dimension ids
4278       nc_stat = NF90_INQUIRE_VARIABLE( id, id_var, DIMIDS = id_dim )
4279       nc_stat = NF90_INQUIRE_DIMENSION( id, id_dim(3), LEN = n3 )
4280!
4281!--    Get variable
4282       nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, var,                                &
4283                               start = (/ i+1, j+1, 1 /),                      &
4284                               count = (/ 1, 1, n3 /) )
4285
4286       CALL handle_error( 'get_variable_3d_real', 532 )
4287#endif
4288    END SUBROUTINE get_variable_3d_real
4289
4290
4291!------------------------------------------------------------------------------!
4292! Description:
4293! ------------
4294!> Reads a 4D float variable from file. Note, in constrast to 3D versions,
4295!> dimensions are already inquired and passed so that they are known here.
4296!------------------------------------------------------------------------------!
4297    SUBROUTINE get_variable_4d_real( id, variable_name, i, j, var, n3, n4 )
4298
4299       USE indices
4300       USE pegrid
4301
4302       IMPLICIT NONE
4303
4304       CHARACTER(LEN=*)              ::  variable_name   !< variable name
4305
4306       INTEGER(iwp), INTENT(IN)      ::  i               !< index along x direction
4307       INTEGER(iwp), INTENT(IN)      ::  id              !< file id
4308       INTEGER(iwp)                  ::  id_var          !< variable id
4309       INTEGER(iwp), INTENT(IN)      ::  j               !< index along y direction
4310       INTEGER(iwp), INTENT(IN)      ::  n3              !< number of data-points along 3rd dimension
4311       INTEGER(iwp), INTENT(IN)      ::  n4              !< number of data-points along 4th dimension
4312
4313       INTEGER(iwp), DIMENSION(3)    ::  id_dim
4314
4315       REAL(wp), DIMENSION(:,:), INTENT(INOUT) ::  var     !< variable to be read
4316#if defined( __netcdf )
4317
4318!
4319!--    Inquire variable id
4320       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4321!
4322!--    Get variable
4323       nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, var,                                &
4324                               start = (/ i+1, j+1, 1, 1 /),                   &
4325                               count = (/ 1, 1, n3, n4 /) )
4326
4327       CALL handle_error( 'get_variable_4d_real', 533 )
4328#endif
4329    END SUBROUTINE get_variable_4d_real
4330
4331
4332
4333!------------------------------------------------------------------------------!
4334! Description:
4335! ------------
4336!> Reads a 3D float variable at left, right, north, south and top boundaries.
4337!------------------------------------------------------------------------------!
4338    SUBROUTINE get_variable_bc( id, variable_name, t_start,                    &
4339                                i2_s, count_2, i3_s, count_3,  var )
4340
4341       USE indices
4342       USE pegrid
4343
4344       IMPLICIT NONE
4345
4346       CHARACTER(LEN=*)              ::  variable_name   !< variable name
4347
4348       INTEGER(iwp)                  ::  count_2         !< number of elements in second dimension
4349       INTEGER(iwp)                  ::  count_3         !< number of elements in third dimension (usually 1)
4350       INTEGER(iwp)                  ::  i2_s            !< start index of second dimension
4351       INTEGER(iwp)                  ::  i3_s            !< start index of third dimension
4352       INTEGER(iwp), INTENT(IN)      ::  id              !< file id
4353       INTEGER(iwp)                  ::  id_var          !< variable id
4354       INTEGER(iwp)                  ::  t_start         !< start index at time dimension with respect to netcdf convention
4355
4356       REAL(wp), DIMENSION(:), INTENT(INOUT) ::  var     !< input variable
4357#if defined( __netcdf )
4358
4359!
4360!--    Inquire variable id
4361       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4362!
4363!--    Get variable
4364       nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, var,                              &
4365                               start = (/ i3_s, i2_s, t_start /),            & 
4366                               count = (/ count_3, count_2, 1 /) )       
4367
4368       CALL handle_error( 'get_variable_bc', 532 )
4369#endif
4370    END SUBROUTINE get_variable_bc
4371
4372
4373
4374!------------------------------------------------------------------------------!
4375! Description:
4376! ------------
4377!> Inquires the number of variables in a file 
4378!------------------------------------------------------------------------------!
4379    SUBROUTINE inquire_num_variables( id, num_vars )
4380
4381       USE indices
4382       USE pegrid
4383
4384       IMPLICIT NONE
4385
4386       INTEGER(iwp), INTENT(IN)      ::  id              !< file id
4387       INTEGER(iwp), INTENT(INOUT)   ::  num_vars        !< number of variables in a file
4388#if defined( __netcdf )
4389
4390       nc_stat = NF90_INQUIRE( id, NVARIABLES = num_vars )
4391       CALL handle_error( 'inquire_num_variables', 534 )
4392
4393#endif
4394    END SUBROUTINE inquire_num_variables
4395
4396
4397!------------------------------------------------------------------------------!
4398! Description:
4399! ------------
4400!> Inquires the variable names belonging to a file.
4401!------------------------------------------------------------------------------!
4402    SUBROUTINE inquire_variable_names( id, var_names )
4403
4404       USE indices
4405       USE pegrid
4406
4407       IMPLICIT NONE
4408
4409       CHARACTER(LEN=*), DIMENSION(:), INTENT(INOUT) ::  var_names   !< return variable - variable names
4410       INTEGER(iwp)                                  ::  i           !< loop variable
4411       INTEGER(iwp), INTENT(IN)                      ::  id          !< file id
4412       INTEGER(iwp)                                  ::  num_vars    !< number of variables (unused return parameter)
4413       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE       ::  varids      !< dummy array to strore variable ids temporarily
4414#if defined( __netcdf )
4415
4416       ALLOCATE( varids(1:SIZE(var_names)) )
4417       nc_stat = NF90_INQ_VARIDS( id, NVARS = num_vars, VARIDS = varids )
4418       CALL handle_error( 'inquire_variable_names', 535 )
4419
4420       DO  i = 1, SIZE(var_names)
4421          nc_stat = NF90_INQUIRE_VARIABLE( id, varids(i), NAME = var_names(i) )
4422          CALL handle_error( 'inquire_variable_names', 535 )
4423       ENDDO
4424
4425       DEALLOCATE( varids )
4426#endif
4427    END SUBROUTINE inquire_variable_names
4428
4429!------------------------------------------------------------------------------!
4430! Description:
4431! ------------
4432!> Prints out a text message corresponding to the current status.
4433!------------------------------------------------------------------------------!
4434    SUBROUTINE handle_error( routine_name, errno )
4435
4436       USE control_parameters,                                                 &
4437           ONLY:  message_string
4438
4439       IMPLICIT NONE
4440
4441       CHARACTER(LEN=6) ::  message_identifier
4442       CHARACTER(LEN=*) ::  routine_name
4443
4444       INTEGER(iwp) ::  errno
4445#if defined( __netcdf )
4446
4447       IF ( nc_stat /= NF90_NOERR )  THEN
4448
4449          WRITE( message_identifier, '(''NC'',I4.4)' )  errno
4450          message_string = TRIM( NF90_STRERROR( nc_stat ) )
4451
4452          CALL message( routine_name, message_identifier, 2, 2, 0, 6, 1 )
4453
4454       ENDIF
4455
4456#endif
4457    END SUBROUTINE handle_error
4458
4459
4460 END MODULE netcdf_data_input_mod
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.