source: palm/trunk/SOURCE/netcdf_data_input_mod.f90 @ 3106

Last change on this file since 3106 was 3106, checked in by suehring, 3 years ago

Slightly revise check for input of surface_fraction

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 217.4 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 3106 2018-07-06 15:00:06Z suehring $
27! Slightly revise check for surface_fraction in order to check only the relevant
28! fractions
29!
30! 3103 2018-07-04 17:30:52Z suehring
31! New check for negative terrain heights
32!
33! 3089 2018-06-27 13:20:38Z suehring
34! Revise call for message routine in case of local data inconsistencies.
35!
36! 3054 2018-06-01 16:08:59Z gronemeier
37! Bugfix: force an MPI abort if errors occur while reading building heights
38! from ASCII file
39!
40! 3053 2018-06-01 12:59:07Z suehring
41! Revise checks for variable surface_fraction
42!
43! 3051 2018-05-30 17:43:55Z suehring
44! - Speed-up NetCDF input
45! - Revise input routines and remove NetCDF input via IO-blocks since this is
46!   not working in parallel mode in case blocking collective read operations
47!   are done
48! - Temporarily revoke renaming of input variables in dynamic driver (tend_ug,
49!   tend_vg, zsoil) in order to keep dynamic input file working with current
50!   model version
51! - More detailed error messages created
52!
53! 3045 2018-05-28 07:55:41Z Giersch
54! Error messages revised
55!
56! 3041 2018-05-25 10:39:54Z gronemeier
57! Add data type for global file attributes
58! Add read of global attributes of static driver
59!
60! 3037 2018-05-24 10:39:29Z gronemeier
61! renamed 'depth' to 'zsoil'
62!
63! 3036 2018-05-24 10:18:26Z gronemeier
64! Revision of input vars according to UC2 data standard
65!  - renamed 'orography_2D' to 'zt'
66!  - renamed 'buildings_2D' to 'buildings_2d'
67!  - renamed 'buildings_3D' to 'buildings_3d'
68!  - renamed 'leaf_are_density' to 'lad'
69!  - renamed 'basal_are_density' to 'bad'
70!  - renamed 'root_are_density_lad' to 'root_area_dens_r'
71!  - renamed 'root_are_density_lsm' to 'root_area_dens_s'
72!  - renamed 'ls_forcing_ug' to 'tend_ug'
73!  - renamed 'ls_forcing_vg' to 'tend_vg'
74!
75! 3019 2018-05-13 07:05:43Z maronga
76! Improved reading speed of large NetCDF files
77!
78! 2963 2018-04-12 14:47:44Z suehring
79! - Revise checks for static input variables.
80! - Introduce index for vegetation/wall, pavement/green-wall and water/window
81!   surfaces, for clearer access of surface fraction, albedo, emissivity, etc. .
82!
83! 2958 2018-04-11 15:38:13Z suehring
84! Synchronize longitude and latitude between nested model domains, values are
85! taken from the root model.
86!
87! 2955 2018-04-09 15:14:01Z suehring
88! Extend checks for consistent setting of buildings, its ID and type.
89! Add log-points to measure CPU time of NetCDF data input.
90!
91! 2953 2018-04-09 11:26:02Z suehring
92! Bugfix in checks for initialization data
93!
94! 2947 2018-04-04 18:01:41Z suehring
95! Checks for dynamic input revised
96!
97! 2946 2018-04-04 17:01:23Z suehring
98! Bugfix for revision 2945, perform checks only if dynamic input file is
99! available.
100!
101! 2945 2018-04-04 16:27:14Z suehring
102! - Mimic for topography input slightly revised, in order to enable consistency
103!   checks
104! - Add checks for dimensions in dynamic input file and move already existing
105!   checks
106!
107! 2938 2018-03-27 15:52:42Z suehring
108! Initial read of geostrophic wind components from dynamic driver.
109!
110! 2773 2018-01-30 14:12:54Z suehring
111! Revise checks for surface_fraction.
112!
113! 2925 2018-03-23 14:54:11Z suehring
114! Check for further inconsistent settings of surface_fractions.
115! Some messages slightly rephrased and error numbers renamed.
116!
117! 2898 2018-03-15 13:03:01Z suehring
118! Check if each building has a type. Further, check if dimensions in static
119! input file match the model dimensions.
120!
121! 2897 2018-03-15 11:47:16Z suehring
122! Relax restrictions for topography input, terrain and building heights can be
123! input separately and are not mandatory any more.
124!
125! 2874 2018-03-13 10:55:42Z knoop
126! Bugfix: wrong placement of netcdf cpp-macros fixed
127!
128! 2794 2018-02-07 14:09:43Z knoop
129! Check if 3D building input is consistent to numeric grid.
130!
131! 2773 2018-01-30 14:12:54Z suehring
132! - Enable initialization with 3D topography.
133! - Move check for correct initialization in nesting mode to check_parameters.
134!
135! 2772 2018-01-29 13:10:35Z suehring
136! Initialization of simulation independent on land-surface model.
137!
138! 2746 2018-01-15 12:06:04Z suehring
139! Read plant-canopy variables independently on land-surface model usage
140!
141! 2718 2018-01-02 08:49:38Z maronga
142! Corrected "Former revisions" section
143!
144! 2711 2017-12-20 17:04:49Z suehring
145! Rename subroutine close_file to avoid double-naming.
146!
147! 2700 2017-12-15 14:12:35Z suehring
148!
149! 2696 2017-12-14 17:12:51Z kanani
150! Initial revision (suehring)
151!
152!
153!
154!
155! Authors:
156! --------
157! @author Matthias Suehring
158!
159! Description:
160! ------------
161!> Modulue contains routines to input data according to Palm input data
162!> standart using dynamic and static input files.
163!>
164!> @todo - Order input alphabetically
165!> @todo - Revise error messages and error numbers
166!> @todo - Input of missing quantities (chemical species, emission rates)
167!> @todo - Defninition and input of still missing variable attributes
168!> @todo - Input of initial geostrophic wind profiles with cyclic conditions.
169!------------------------------------------------------------------------------!
170 MODULE netcdf_data_input_mod
171
172    USE control_parameters,                                                    &
173        ONLY:  coupling_char, io_blocks, io_group
174
175    USE cpulog,                                                                &
176        ONLY:  cpu_log, log_point_s
177
178    USE kinds
179
180#if defined ( __netcdf )
181    USE NETCDF
182#endif
183
184    USE pegrid
185
186    USE surface_mod,                                                           &
187        ONLY:  ind_pav_green, ind_veg_wall, ind_wat_win
188!
189!-- Define type for dimensions.
190    TYPE dims_xy
191       INTEGER(iwp) :: nx                             !< dimension length in x
192       INTEGER(iwp) :: ny                             !< dimension length in y
193       INTEGER(iwp) :: nz                             !< dimension length in z
194       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: x       !< dimension array in x
195       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: y       !< dimension array in y
196       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: z       !< dimension array in z
197    END TYPE dims_xy
198!
199!-- Define data type for nesting in larger-scale models like COSMO.
200!-- Data type comprises u, v, w, pt, and q at lateral and top boundaries.
201    TYPE force_type
202
203       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names
204
205       INTEGER(iwp) ::  nt     !< number of time levels in dynamic input file
206       INTEGER(iwp) ::  nzu    !< number of vertical levels on scalar grid in dynamic input file
207       INTEGER(iwp) ::  nzw    !< number of vertical levels on w grid in dynamic input file
208       INTEGER(iwp) ::  tind   !< time index for reference time in large-scale forcing data
209       INTEGER(iwp) ::  tind_p !< time index for following time in large-scale forcing data
210
211       LOGICAL      ::  init         = .FALSE.
212       LOGICAL      ::  interpolated = .FALSE.
213       LOGICAL      ::  from_file    = .FALSE.
214
215       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  surface_pressure !< time dependent surface pressure
216       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  time             !< time levels in dynamic input file
217       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zu_atmos         !< vertical levels at scalar grid in dynamic input file
218       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zw_atmos         !< vertical levels at w grid in dynamic input file
219
220       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  ug         !< domain-averaged geostrophic component
221       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  vg         !< domain-averaged geostrophic component
222
223       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_left   !< u-component at left boundary
224       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_left   !< v-component at left boundary
225       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_left   !< w-component at left boundary
226       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_left   !< mixing ratio at left boundary
227       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_left  !< potentital temperautre at left boundary
228
229       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_north  !< u-component at north boundary
230       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_north  !< v-component at north boundary
231       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_north  !< w-component at north boundary
232       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_north  !< mixing ratio at north boundary
233       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_north !< potentital temperautre at north boundary
234
235       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_right  !< u-component at right boundary
236       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_right  !< v-component at right boundary
237       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_right  !< w-component at right boundary
238       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_right  !< mixing ratio at right boundary
239       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_right !< potentital temperautre at right boundary
240
241       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_south  !< u-component at south boundary
242       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_south  !< v-component at south boundary
243       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_south  !< w-component at south boundary
244       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_south  !< mixing ratio at south boundary
245       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_south !< potentital temperautre at south boundary
246
247       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_top    !< u-component at top boundary
248       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_top    !< v-component at top boundary
249       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_top    !< w-component at top boundary
250       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_top    !< mixing ratio at top boundary
251       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_top   !< potentital temperautre at top boundary
252
253    END TYPE force_type
254
255    TYPE init_type
256
257       CHARACTER(LEN=23) ::  origin_time !< reference time of input data
258
259       INTEGER(iwp) ::  lod_msoil !< level of detail - soil moisture
260       INTEGER(iwp) ::  lod_pt    !< level of detail - pt
261       INTEGER(iwp) ::  lod_q     !< level of detail - q
262       INTEGER(iwp) ::  lod_tsoil !< level of detail - soil temperature
263       INTEGER(iwp) ::  lod_u     !< level of detail - u-component
264       INTEGER(iwp) ::  lod_v     !< level of detail - v-component
265       INTEGER(iwp) ::  lod_w     !< level of detail - w-component
266       INTEGER(iwp) ::  nx        !< number of scalar grid points along x in dynamic input file
267       INTEGER(iwp) ::  nxu       !< number of u grid points along x in dynamic input file
268       INTEGER(iwp) ::  ny        !< number of scalar grid points along y in dynamic input file
269       INTEGER(iwp) ::  nyv       !< number of v grid points along y in dynamic input file
270       INTEGER(iwp) ::  nzs       !< number of vertical soil levels in dynamic input file
271       INTEGER(iwp) ::  nzu       !< number of vertical levels on scalar grid in dynamic input file
272       INTEGER(iwp) ::  nzw       !< number of vertical levels on w grid in dynamic input file
273
274       LOGICAL ::  from_file_msoil  = .FALSE. !< flag indicating whether soil moisture is already initialized from file
275       LOGICAL ::  from_file_pt     = .FALSE. !< flag indicating whether pt is already initialized from file
276       LOGICAL ::  from_file_q      = .FALSE. !< flag indicating whether q is already initialized from file
277       LOGICAL ::  from_file_tsoil  = .FALSE. !< flag indicating whether soil temperature is already initialized from file
278       LOGICAL ::  from_file_u      = .FALSE. !< flag indicating whether u is already initialized from file
279       LOGICAL ::  from_file_ug     = .FALSE. !< flag indicating whether ug is already initialized from file
280       LOGICAL ::  from_file_v      = .FALSE. !< flag indicating whether v is already initialized from file
281       LOGICAL ::  from_file_vg     = .FALSE. !< flag indicating whether ug is already initialized from file
282       LOGICAL ::  from_file_w      = .FALSE. !< flag indicating whether w is already initialized from file
283
284       REAL(wp) ::  fill_msoil       !< fill value for soil moisture
285       REAL(wp) ::  fill_pt          !< fill value for pt
286       REAL(wp) ::  fill_q           !< fill value for q
287       REAL(wp) ::  fill_tsoil       !< fill value for soil temperature
288       REAL(wp) ::  fill_u           !< fill value for u
289       REAL(wp) ::  fill_v           !< fill value for v
290       REAL(wp) ::  fill_w           !< fill value for w
291       REAL(wp) ::  latitude         !< latitude of the southern model boundary
292       REAL(wp) ::  longitude        !< longitude of the western model boundary
293       REAL(wp) ::  origin_x         !< x position of the western model boundary
294       REAL(wp) ::  origin_y         !< y position of the northern model boundary
295       REAL(wp) ::  origin_z         !< reference height of input data
296       REAL(wp) ::  rotation_angle   !< rotation angle of input data
297
298       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  msoil_init   !< initial vertical profile of soil moisture
299       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  pt_init      !< initial vertical profile of pt
300       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  q_init       !< initial vertical profile of q
301       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  tsoil_init   !< initial vertical profile of soil temperature
302       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  u_init       !< initial vertical profile of u
303       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  ug_init      !< initial vertical profile of ug
304       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  v_init       !< initial vertical profile of v
305       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  vg_init      !< initial vertical profile of ug
306       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  w_init       !< initial vertical profile of w
307       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  z_soil       !< vertical levels in soil in dynamic input file, used for interpolation
308       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zu_atmos     !< vertical levels at scalar grid in dynamic input file, used for interpolation
309       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zw_atmos     !< vertical levels at w grid in dynamic input file, used for interpolation
310
311
312       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  msoil        !< initial 3d soil moisture provide by Inifor and interpolated onto soil grid
313       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  tsoil        !< initial 3d soil temperature provide by Inifor and interpolated onto soil grid
314
315    END TYPE init_type
316
317!
318!-- Define data structures for different input data types.
319!-- 8-bit Integer 2D
320    TYPE int_2d_8bit
321       INTEGER(KIND=1) ::  fill = -127                      !< fill value
322       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var !< respective variable
323
324       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
325    END TYPE int_2d_8bit
326!
327!-- 32-bit Integer 2D
328    TYPE int_2d_32bit
329       INTEGER(iwp) ::  fill = -9999                      !< fill value
330       INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var  !< respective variable
331
332       LOGICAL ::  from_file = .FALSE. !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
333    END TYPE int_2d_32bit
334
335!
336!-- Define data type to read 2D real variables
337    TYPE real_2d
338       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
339
340       REAL(wp) ::  fill = -9999.9_wp                !< fill value
341       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var !< respective variable
342    END TYPE real_2d
343
344!
345!-- Define data type to read 2D real variables
346    TYPE real_3d
347       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
348
349       INTEGER(iwp) ::  nz   !< number of grid points along vertical dimension
350
351       REAL(wp) ::  fill = -9999.9_wp                  !< fill value
352       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var !< respective variable
353    END TYPE real_3d
354!
355!-- Define data structure where the dimension and type of the input depends
356!-- on the given level of detail.
357!-- For buildings, the input is either 2D float, or 3d byte.
358    TYPE build_in
359       INTEGER(iwp)    ::  lod = 1                               !< level of detail
360       INTEGER(KIND=1) ::  fill2 = -127                          !< fill value for lod = 2
361       INTEGER(iwp)    ::  nz                                    !< number of vertical layers in file
362       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_3d !< 3d variable (lod = 2)
363
364       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  z                 !< vertical coordinate for 3D building, used for consistency check
365
366       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
367
368       REAL(wp)                              ::  fill1 = -9999.9_wp !< fill values for lod = 1
369       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var_2d             !< 2d variable (lod = 1)
370    END TYPE build_in
371
372!
373!-- For soil_type, the input is either 2D or 3D one-byte integer.
374    TYPE soil_in
375       INTEGER(iwp)                                   ::  lod = 1      !< level of detail
376       INTEGER(KIND=1)                                ::  fill = -127  !< fill value for lod = 2
377       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  var_2d       !< 2d variable (lod = 1)
378       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_3d       !< 3d variable (lod = 2)
379
380       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
381    END TYPE soil_in
382
383!
384!-- Define data type for fractions between surface types
385    TYPE fracs
386       INTEGER(iwp)                            ::  nf             !< total number of fractions
387       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  nfracs         !< dimension array for fraction
388
389       LOGICAL ::  from_file = .FALSE. !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
390
391       REAL(wp)                                ::  fill = -9999.9_wp !< fill value
392       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  frac              !< respective fraction between different surface types
393    END TYPE fracs
394!
395!-- Data type for parameter lists, Depending on the given level of detail,
396!-- the input is 3D or 4D
397    TYPE pars
398       INTEGER(iwp)                            ::  lod = 1         !< level of detail
399       INTEGER(iwp)                            ::  np              !< total number of parameters
400       INTEGER(iwp)                            ::  nz              !< vertical dimension - number of soil layers
401       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  layers          !< dimension array for soil layers
402       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  pars            !< dimension array for parameters
403
404       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
405
406       REAL(wp)                                  ::  fill = -9999.9_wp !< fill value
407       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE   ::  pars_xy           !< respective parameters, level of detail = 1
408       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  pars_xyz          !< respective parameters, level of detail = 2
409    END TYPE pars
410!
411!-- Define type for global file attributes
412!-- Please refer to the PALM data standard for a detailed description of each
413!-- attribute.
414    TYPE global_atts_type
415       CHARACTER(LEN=12 ) ::  acronym                            !< acronym of institution
416       CHARACTER(LEN=7)   ::  acronym_char = 'acronym'           !< name of attribute
417       CHARACTER(LEN=200) ::  author                             !< first name, last name, email adress
418       CHARACTER(LEN=6)   ::  author_char = 'author'             !< name of attribute
419       CHARACTER(LEN=12 ) ::  campaign                           !< name of campaign
420       CHARACTER(LEN=8)   ::  campaign_char = 'campaign'         !< name of attribute
421       CHARACTER(LEN=200) ::  comment                            !< comment to data
422       CHARACTER(LEN=7)   ::  comment_char = 'comment'           !< name of attribute
423       CHARACTER(LEN=200) ::  contact_person                     !< first name, last name, email adress
424       CHARACTER(LEN=14)  ::  contact_person_char = 'contact_person'  !< name of attribute
425       CHARACTER(LEN=200) ::  conventions = 'CF-1.7'             !< netCDF convention
426       CHARACTER(LEN=11)  ::  conventions_char = 'Conventions'   !< name of attribute
427       CHARACTER(LEN=23 ) ::  creation_time                      !< creation time of data set
428       CHARACTER(LEN=13)  ::  creation_time_char = 'creation_time'  !< name of attribute
429       CHARACTER(LEN=16 ) ::  data_content                       !< content of data set
430       CHARACTER(LEN=12)  ::  data_content_char = 'data_content' !< name of attribute
431       CHARACTER(LEN=200) ::  dependencies                       !< dependencies of data set
432       CHARACTER(LEN=12)  ::  dependencies_char = 'dependencies' !< name of attribute
433       CHARACTER(LEN=200) ::  history                            !< information about data processing
434       CHARACTER(LEN=7)   ::  history_char = 'history'           !< name of attribute
435       CHARACTER(LEN=200) ::  institution                        !< name of responsible institution
436       CHARACTER(LEN=11)  ::  institution_char = 'institution'   !< name of attribute
437       CHARACTER(LEN=200) ::  keywords                           !< keywords of data set
438       CHARACTER(LEN=8)   ::  keywords_char = 'keywords'         !< name of attribute
439       CHARACTER(LEN=200) ::  license                            !< license of data set
440       CHARACTER(LEN=7)   ::  license_char = 'license'           !< name of attribute
441       CHARACTER(LEN=200) ::  location                           !< place which refers to data set
442       CHARACTER(LEN=8)   ::  location_char = 'location'         !< name of attribute
443       CHARACTER(LEN=10)  ::  origin_lat_char = 'origin_lat'     !< name of attribute
444       CHARACTER(LEN=10)  ::  origin_lon_char = 'origin_lon'     !< name of attribute
445       CHARACTER(LEN=23 ) ::  origin_time                        !< reference time
446       CHARACTER(LEN=11)  ::  origin_time_char = 'origin_time'   !< name of attribute
447       CHARACTER(LEN=8)   ::  origin_x_char = 'origin_x'         !< name of attribute
448       CHARACTER(LEN=8)   ::  origin_y_char = 'origin_y'         !< name of attribute
449       CHARACTER(LEN=8)   ::  origin_z_char = 'origin_z'         !< name of attribute
450       CHARACTER(LEN=12)  ::  palm_version_char = 'palm_version' !< name of attribute
451       CHARACTER(LEN=200) ::  references                         !< literature referring to data set
452       CHARACTER(LEN=10)  ::  references_char = 'references'     !< name of attribute
453       CHARACTER(LEN=14)  ::  rotation_angle_char = 'rotation_angle'  !< name of attribute
454       CHARACTER(LEN=12 ) ::  site                               !< name of model domain
455       CHARACTER(LEN=4)   ::  site_char = 'site'                 !< name of attribute
456       CHARACTER(LEN=200) ::  source                             !< source of data set
457       CHARACTER(LEN=6)   ::  source_char = 'source'             !< name of attribute
458       CHARACTER(LEN=200) ::  title                              !< title of data set
459       CHARACTER(LEN=5)   ::  title_char = 'title'               !< name of attribute
460       CHARACTER(LEN=7)   ::  version_char = 'version'           !< name of attribute
461
462       INTEGER(iwp) ::  version              !< version of data set
463
464       REAL(wp) ::  origin_lat               !< latitude of lower left corner
465       REAL(wp) ::  origin_lon               !< longitude of lower left corner
466       REAL(wp) ::  origin_x                 !< easting (UTM coordinate) of lower left corner
467       REAL(wp) ::  origin_y                 !< northing (UTM coordinate) of lower left corner
468       REAL(wp) ::  origin_z                 !< reference height
469       REAL(wp) ::  palm_version             !< PALM version of data set
470       REAL(wp) ::  rotation_angle           !< rotation angle of coordinate system of data set
471    END TYPE global_atts_type
472!
473!-- Define variables
474    TYPE(dims_xy)    ::  dim_static  !< data structure for x, y-dimension in static input file
475
476    TYPE(force_type) ::  force     !< data structure for data input at lateral and top boundaries (provided by Inifor)
477
478    TYPE(init_type) ::  init_3d    !< data structure for the initialization of the 3D flow and soil fields
479    TYPE(init_type) ::  init_model !< data structure for the initialization of the model
480
481!
482!-- Define 2D variables of type NC_BYTE
483    TYPE(int_2d_8bit)  ::  albedo_type_f     !< input variable for albedo type
484    TYPE(int_2d_8bit)  ::  building_type_f   !< input variable for building type
485    TYPE(int_2d_8bit)  ::  pavement_type_f   !< input variable for pavenment type
486    TYPE(int_2d_8bit)  ::  street_crossing_f !< input variable for water type
487    TYPE(int_2d_8bit)  ::  street_type_f     !< input variable for water type
488    TYPE(int_2d_8bit)  ::  vegetation_type_f !< input variable for vegetation type
489    TYPE(int_2d_8bit)  ::  water_type_f      !< input variable for water type
490
491!
492!-- Define 2D variables of type NC_INT
493    TYPE(int_2d_32bit) ::  building_id_f     !< input variable for building ID
494!
495!-- Define 2D variables of type NC_FLOAT
496    TYPE(real_2d) ::  terrain_height_f       !< input variable for terrain height
497!
498!-- Define 3D variables of type NC_FLOAT
499    TYPE(real_3d) ::  basal_area_density_f    !< input variable for basal area density - resolved vegetation
500    TYPE(real_3d) ::  leaf_area_density_f     !< input variable for leaf area density - resolved vegetation
501    TYPE(real_3d) ::  root_area_density_lad_f !< input variable for root area density - resolved vegetation
502    TYPE(real_3d) ::  root_area_density_lsm_f !< input variable for root area density - parametrized vegetation
503
504!
505!-- Define input variable for buildings
506    TYPE(build_in) ::  buildings_f           !< input variable for buildings
507!
508!-- Define input variables for soil_type
509    TYPE(soil_in)  ::  soil_type_f           !< input variable for soil type
510
511    TYPE(fracs) ::  surface_fraction_f       !< input variable for surface fraction
512
513    TYPE(pars)  ::  albedo_pars_f              !< input variable for albedo parameters
514    TYPE(pars)  ::  building_pars_f            !< input variable for building parameters
515    TYPE(pars)  ::  pavement_pars_f            !< input variable for pavement parameters
516    TYPE(pars)  ::  pavement_subsurface_pars_f !< input variable for pavement parameters
517    TYPE(pars)  ::  soil_pars_f                !< input variable for soil parameters
518    TYPE(pars)  ::  vegetation_pars_f          !< input variable for vegetation parameters
519    TYPE(pars)  ::  water_pars_f               !< input variable for water parameters
520
521
522    CHARACTER(LEN=3)  ::  char_lod  = 'lod'         !< name of level-of-detail attribute in NetCDF file
523
524    CHARACTER(LEN=10) ::  char_fill = '_FillValue'        !< name of fill value attribute in NetCDF file
525
526    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_static  = 'PIDS_STATIC'  !< Name of file which comprises static input data
527    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_dynamic = 'PIDS_DYNAMIC' !< Name of file which comprises dynamic input data
528
529    INTEGER(iwp) ::  nc_stat         !< return value of nf90 function call
530
531    LOGICAL ::  input_pids_static  = .FALSE.   !< Flag indicating whether Palm-input-data-standard file containing static information exists
532    LOGICAL ::  input_pids_dynamic = .FALSE.   !< Flag indicating whether Palm-input-data-standard file containing dynamic information exists
533
534    LOGICAL ::  collective_read = .FALSE.      !< Enable NetCDF collective read
535
536    TYPE(global_atts_type) ::  input_file_atts !< global attributes of input file
537
538    SAVE
539
540    PRIVATE
541
542    INTERFACE netcdf_data_input_interpolate
543       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_interpolate_1d
544       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_interpolate_1d_soil
545       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_interpolate_2d
546       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_interpolate_3d
547    END INTERFACE netcdf_data_input_interpolate
548
549    INTERFACE netcdf_data_input_check_dynamic
550       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_check_dynamic
551    END INTERFACE netcdf_data_input_check_dynamic
552
553    INTERFACE netcdf_data_input_check_static
554       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_check_static
555    END INTERFACE netcdf_data_input_check_static
556
557    INTERFACE netcdf_data_input_inquire_file
558       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_inquire_file
559    END INTERFACE netcdf_data_input_inquire_file
560
561    INTERFACE netcdf_data_input_init
562       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_init
563    END INTERFACE netcdf_data_input_init
564
565    INTERFACE netcdf_data_input_init_3d
566       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_init_3d
567    END INTERFACE netcdf_data_input_init_3d
568
569    INTERFACE netcdf_data_input_lsf
570       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_lsf
571    END INTERFACE netcdf_data_input_lsf
572
573    INTERFACE netcdf_data_input_surface_data
574       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_surface_data
575    END INTERFACE netcdf_data_input_surface_data
576
577    INTERFACE netcdf_data_input_topo
578       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_topo
579    END INTERFACE netcdf_data_input_topo
580
581    INTERFACE get_variable
582       MODULE PROCEDURE get_variable_1d_int
583       MODULE PROCEDURE get_variable_1d_real
584       MODULE PROCEDURE get_variable_2d_int8
585       MODULE PROCEDURE get_variable_2d_int32
586       MODULE PROCEDURE get_variable_2d_real
587       MODULE PROCEDURE get_variable_3d_int8
588       MODULE PROCEDURE get_variable_3d_real
589       MODULE PROCEDURE get_variable_3d_real_dynamic
590!        MODULE PROCEDURE get_variable_3d_real_v
591       MODULE PROCEDURE get_variable_4d_real
592    END INTERFACE get_variable
593
594    INTERFACE get_variable_pr
595       MODULE PROCEDURE get_variable_pr
596    END INTERFACE get_variable_pr
597
598    INTERFACE get_attribute
599       MODULE PROCEDURE get_attribute_real
600       MODULE PROCEDURE get_attribute_int8
601       MODULE PROCEDURE get_attribute_int32
602       MODULE PROCEDURE get_attribute_string
603    END INTERFACE get_attribute
604
605!
606!-- Public variables
607    PUBLIC albedo_pars_f, albedo_type_f, basal_area_density_f, buildings_f,    &
608           building_id_f, building_pars_f, building_type_f, force, init_3d,    &
609           init_model, input_file_static, input_pids_static,                   &
610           input_pids_dynamic, leaf_area_density_f,                            &
611           pavement_pars_f, pavement_subsurface_pars_f, pavement_type_f,       &
612           root_area_density_lad_f, root_area_density_lsm_f, soil_pars_f,      &
613           soil_type_f, street_crossing_f, street_type_f, surface_fraction_f,  &
614           terrain_height_f, vegetation_pars_f, vegetation_type_f,             &
615           water_pars_f, water_type_f
616
617!
618!-- Public subroutines
619    PUBLIC netcdf_data_input_check_dynamic, netcdf_data_input_check_static,    &
620           netcdf_data_input_inquire_file,                                     &
621           netcdf_data_input_init, netcdf_data_input_init_3d,                  &
622           netcdf_data_input_interpolate, netcdf_data_input_lsf,               &
623           netcdf_data_input_surface_data, netcdf_data_input_topo
624
625 CONTAINS
626
627!------------------------------------------------------------------------------!
628! Description:
629! ------------
630!> Inquires whether NetCDF input files according to Palm-input-data standard
631!> exist. Moreover, basic checks are performed.
632!------------------------------------------------------------------------------!
633    SUBROUTINE netcdf_data_input_inquire_file
634
635       USE control_parameters,                                                 &
636           ONLY:  land_surface, message_string, topo_no_distinct, urban_surface
637
638       IMPLICIT NONE
639
640       LOGICAL ::  check_nest  !< flag indicating whether a check passed or not
641
642#if defined ( __netcdf )
643       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_static ) // TRIM( coupling_char ),     &
644                EXIST = input_pids_static  )
645       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_dynamic ) // TRIM( coupling_char ),    &
646                EXIST = input_pids_dynamic )
647#endif
648
649!
650!--    As long as topography can be input via ASCII format, no distinction
651!--    between building and terrain can be made. This case, classify all
652!--    surfaces as default type. Same in case land-surface and urban-surface
653!--    model are not applied.
654       IF ( .NOT. input_pids_static )  THEN
655          topo_no_distinct = .TRUE.
656       ENDIF
657
658    END SUBROUTINE netcdf_data_input_inquire_file
659
660!------------------------------------------------------------------------------!
661! Description:
662! ------------
663!> Reads global attributes required for initialization of the model.
664!------------------------------------------------------------------------------!
665    SUBROUTINE netcdf_data_input_init
666
667       IMPLICIT NONE
668
669       INTEGER(iwp) ::  id_mod   !< NetCDF id of input file
670       INTEGER(iwp) ::  ii       !< running index for IO blocks
671
672       IF ( .NOT. input_pids_static )  RETURN
673
674#if defined ( __netcdf )
675!
676!--    Open file in read-only mode
677       CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //                       &
678                            TRIM( coupling_char ), id_mod )
679!
680!--    Read global attributes
681       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_lat_char,            &
682                           input_file_atts%origin_lat, .TRUE. )
683
684       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_lon_char,            &
685                           input_file_atts%origin_lon, .TRUE. )
686
687       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_time_char,           &
688                           input_file_atts%origin_time, .TRUE. )
689
690       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_x_char,              &
691                           input_file_atts%origin_x, .TRUE. )
692
693       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_y_char,              &
694                           input_file_atts%origin_y, .TRUE. )
695
696       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_z_char,              &
697                           input_file_atts%origin_z, .TRUE. )
698
699       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%rotation_angle_char,        &
700                           input_file_atts%rotation_angle, .TRUE. )
701
702!
703!--    Finally, close input file
704       CALL close_input_file( id_mod )
705#endif
706!
707!--    Copy latitude, longitude, origin_z, rotation angle on init type
708       init_model%latitude        = input_file_atts%origin_lat
709       init_model%longitude       = input_file_atts%origin_lon
710       init_model%origin_time     = input_file_atts%origin_time 
711       init_model%origin_x        = input_file_atts%origin_x
712       init_model%origin_y        = input_file_atts%origin_y
713       init_model%origin_z        = input_file_atts%origin_z 
714       init_model%rotation_angle  = input_file_atts%rotation_angle 
715           
716!
717!--    In case of nested runs, each model domain might have different longitude
718!--    and latitude, which would result in different Coriolis parameters and
719!--    sun-zenith angles. To avoid this, longitude and latitude in each model
720!--    domain will be set to the values of the root model. Please note, this
721!--    synchronization is required already here.
722#if defined( __parallel )
723       CALL MPI_BCAST( init_model%latitude,  1, MPI_REAL, 0,                   &
724                       MPI_COMM_WORLD, ierr )
725       CALL MPI_BCAST( init_model%longitude, 1, MPI_REAL, 0,                   &
726                       MPI_COMM_WORLD, ierr )
727#endif
728
729
730    END SUBROUTINE netcdf_data_input_init
731
732!------------------------------------------------------------------------------!
733! Description:
734! ------------
735!> Reads surface classification data, such as vegetation and soil type, etc. .
736!------------------------------------------------------------------------------!
737    SUBROUTINE netcdf_data_input_surface_data
738
739       USE control_parameters,                                                 &
740           ONLY:  bc_lr_cyc, bc_ns_cyc, land_surface, message_string,          &
741                  plant_canopy, urban_surface
742
743       USE indices,                                                            &
744           ONLY:  nbgp, nx, nxl, nxlg, nxr, nxrg, ny, nyn, nyng, nys, nysg
745
746
747       IMPLICIT NONE
748
749       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names  !< variable names in static input file
750
751       INTEGER(iwp) ::  id_surf   !< NetCDF id of input file
752       INTEGER(iwp) ::  k         !< running index along z-direction
753       INTEGER(iwp) ::  k2        !< running index
754       INTEGER(iwp) ::  num_vars  !< number of variables in input file
755       INTEGER(iwp) ::  nz_soil   !< number of soil layers in file
756
757       INTEGER(iwp), DIMENSION(nysg:nyng,nxlg:nxrg) ::  var_exchange_int !< dummy variables used to exchange 32-bit Integer arrays
758       INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE  ::  var_dum_int_3d !< dummy variables used to exchange real arrays
759
760       REAL(wp), DIMENSION(nysg:nyng,nxlg:nxrg) ::  var_exchange_real !< dummy variables used to exchange real arrays
761
762       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:),   ALLOCATABLE ::  var_dum_real_3d !< dummy variables used to exchange real arrays
763       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_dum_real_4d !< dummy variables used to exchange real arrays
764
765!
766!--    If not static input file is available, skip this routine
767       IF ( .NOT. input_pids_static )  RETURN
768!
769!--    Measure CPU time
770       CALL cpu_log( log_point_s(82), 'NetCDF input', 'start' )
771!
772!--    Read plant canopy variables.
773       IF ( plant_canopy )  THEN
774#if defined ( __netcdf )
775!
776!--       Open file in read-only mode
777          CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //                    &
778                               TRIM( coupling_char ) , id_surf )
779!
780!--       At first, inquire all variable names.
781!--       This will be used to check whether an optional input variable
782!--       exist or not.
783          CALL inquire_num_variables( id_surf, num_vars )
784
785          ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
786          CALL inquire_variable_names( id_surf, var_names )
787
788!
789!--       Read leaf area density - resolved vegetation
790          IF ( check_existence( var_names, 'lad' ) )  THEN
791             leaf_area_density_f%from_file = .TRUE.
792             CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                           &
793                                 leaf_area_density_f%fill,                     &
794                                 .FALSE., 'lad' )
795!
796!--          Inquire number of vertical vegetation layer
797             CALL get_dimension_length( id_surf, leaf_area_density_f%nz,       &
798                                        'zlad' )
799!
800!--          Allocate variable for leaf-area density
801             ALLOCATE( leaf_area_density_f%var( 0:leaf_area_density_f%nz-1,    &
802                                                nys:nyn,nxl:nxr) )
803
804             CALL get_variable( id_surf, 'lad', leaf_area_density_f%var,       &
805                                nxl, nxr, nys, nyn,                            &
806                                0, leaf_area_density_f%nz-1 )
807
808          ELSE
809             leaf_area_density_f%from_file = .FALSE.
810          ENDIF
811
812!
813!--       Read basal area density - resolved vegetation
814          IF ( check_existence( var_names, 'bad' ) )  THEN
815             basal_area_density_f%from_file = .TRUE.
816             CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                           &
817                                 basal_area_density_f%fill,                    &
818                                 .FALSE., 'bad' )
819!
820!--          Inquire number of vertical vegetation layer
821             CALL get_dimension_length( id_surf, basal_area_density_f%nz,      &
822                                        'zlad' )
823!
824!--          Allocate variable
825             ALLOCATE( basal_area_density_f%var(0:basal_area_density_f%nz-1,   &
826                                                nys:nyn,nxl:nxr) )
827
828             CALL get_variable( id_surf, 'bad', basal_area_density_f%var,      &
829                                nxl, nxr, nys, nyn,                            &
830                                0,  basal_area_density_f%nz-1 )
831          ELSE
832             basal_area_density_f%from_file = .FALSE.
833          ENDIF
834
835!
836!--       Read root area density - resolved vegetation
837          IF ( check_existence( var_names, 'root_area_dens_r' ) )  THEN
838             root_area_density_lad_f%from_file = .TRUE.
839             CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                           &
840                                 root_area_density_lad_f%fill,                 &
841                                 .FALSE., 'root_area_dens_r' )
842!
843!--          Inquire number of vertical soil layers
844             CALL get_dimension_length( id_surf,                               &
845                                        root_area_density_lad_f%nz,            &
846                                        'zsoil' )
847!
848!--          Allocate variable
849             ALLOCATE( root_area_density_lad_f%var                             &
850                                         (0:root_area_density_lad_f%nz-1,      &
851                                          nys:nyn,nxl:nxr) )
852
853             CALL get_variable( id_surf, 'root_area_dens_r',                   &
854                                root_area_density_lad_f%var,                   &
855                                nxl, nxr, nys, nyn,                            &
856                                0,  root_area_density_lad_f%nz-1 )
857          ELSE
858             root_area_density_lad_f%from_file = .FALSE.
859          ENDIF
860!
861!--       Finally, close input file
862          CALL close_input_file( id_surf )
863#endif
864       ENDIF
865!
866!--    Deallocate variable list. Will be re-allocated in case further
867!--    variables are read from file.
868       IF ( ALLOCATED( var_names ) )  DEALLOCATE( var_names )
869!
870!--    Skip the following if no land-surface or urban-surface module are
871!--    applied. This case, no one of the following variables is used anyway.
872       IF (  .NOT. land_surface  .OR.  .NOT. urban_surface )  RETURN
873!
874!--    Initialize dummy arrays used for ghost-point exchange
875       var_exchange_int  = 0
876       var_exchange_real = 0.0_wp
877
878#if defined ( __netcdf )
879!
880!--    Open file in read-only mode
881       CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //                       &
882                            TRIM( coupling_char ) , id_surf )
883!
884!--    Inquire all variable names.
885!--    This will be used to check whether an optional input variable exist
886!--    or not.
887       CALL inquire_num_variables( id_surf, num_vars )
888
889       ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
890       CALL inquire_variable_names( id_surf, var_names )
891!
892!--    Read vegetation type and required attributes
893       IF ( check_existence( var_names, 'vegetation_type' ) )  THEN
894          vegetation_type_f%from_file = .TRUE.
895          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
896                              vegetation_type_f%fill,                          &
897                              .FALSE., 'vegetation_type' )
898
899          ALLOCATE ( vegetation_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
900
901          CALL get_variable( id_surf, 'vegetation_type',                       &
902                             vegetation_type_f%var, nxl, nxr, nys, nyn )
903       ELSE
904          vegetation_type_f%from_file = .FALSE.
905       ENDIF
906
907!
908!--    Read soil type and required attributes
909       IF ( check_existence( var_names, 'soil_type' ) )  THEN
910             soil_type_f%from_file = .TRUE.
911!
912!--       Note, lod is currently not on file; skip for the moment
913!           CALL get_attribute( id_surf, char_lod,                       &
914!                                      soil_type_f%lod,                  &
915!                                      .FALSE., 'soil_type' )
916          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
917                              soil_type_f%fill,                                &
918                              .FALSE., 'soil_type' )
919
920          IF ( soil_type_f%lod == 1 )  THEN
921
922             ALLOCATE ( soil_type_f%var_2d(nys:nyn,nxl:nxr)  )
923
924             CALL get_variable( id_surf, 'soil_type', soil_type_f%var_2d,      &
925                                nxl, nxr, nys, nyn )
926
927          ELSEIF ( soil_type_f%lod == 2 )  THEN
928!
929!--          Obtain number of soil layers from file.
930             CALL get_dimension_length( id_surf, nz_soil, 'zsoil' )
931
932             ALLOCATE ( soil_type_f%var_3d(0:nz_soil,nys:nyn,nxl:nxr) )
933
934             CALL get_variable( id_surf, 'soil_type', soil_type_f%var_3d,      &
935                                nxl, nxr, nys, nyn, 0, nz_soil )
936 
937          ENDIF
938       ELSE
939          soil_type_f%from_file = .FALSE.
940       ENDIF
941
942!
943!--    Read pavement type and required attributes
944       IF ( check_existence( var_names, 'pavement_type' ) )  THEN
945          pavement_type_f%from_file = .TRUE.
946          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
947                              pavement_type_f%fill, .FALSE.,                   &
948                              'pavement_type' )
949
950          ALLOCATE ( pavement_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
951
952          CALL get_variable( id_surf, 'pavement_type', pavement_type_f%var,    &
953                             nxl, nxr, nys, nyn )
954       ELSE
955          pavement_type_f%from_file = .FALSE.
956       ENDIF
957
958!
959!--    Read water type and required attributes
960       IF ( check_existence( var_names, 'water_type' ) )  THEN
961          water_type_f%from_file = .TRUE.
962          CALL get_attribute( id_surf, char_fill, water_type_f%fill,           &
963                              .FALSE., 'water_type' )
964
965          ALLOCATE ( water_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
966
967          CALL get_variable( id_surf, 'water_type', water_type_f%var,          &
968                             nxl, nxr, nys, nyn )
969
970       ELSE
971          water_type_f%from_file = .FALSE.
972       ENDIF
973!
974!--    Read relative surface fractions of vegetation, pavement and water.
975       IF ( check_existence( var_names, 'surface_fraction' ) )  THEN
976          surface_fraction_f%from_file = .TRUE.
977          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
978                              surface_fraction_f%fill,                         &
979                              .FALSE., 'surface_fraction' )
980!
981!--       Inquire number of surface fractions
982          CALL get_dimension_length( id_surf,                                  &
983                                     surface_fraction_f%nf,                    &
984                                     'nsurface_fraction' )
985!
986!--       Allocate dimension array and input array for surface fractions
987          ALLOCATE( surface_fraction_f%nfracs(0:surface_fraction_f%nf-1) )
988          ALLOCATE( surface_fraction_f%frac(0:surface_fraction_f%nf-1,         &
989                                            nys:nyn,nxl:nxr) )
990!
991!--       Get dimension of surface fractions
992          CALL get_variable( id_surf, 'nsurface_fraction',                     &
993                             surface_fraction_f%nfracs )
994!
995!--       Read surface fractions
996          CALL get_variable( id_surf, 'surface_fraction',                      &
997                             surface_fraction_f%frac, nxl, nxr, nys, nyn,      &
998                             0, surface_fraction_f%nf-1 )
999       ELSE
1000          surface_fraction_f%from_file = .FALSE.
1001       ENDIF
1002!
1003!--    Read building parameters and related information
1004       IF ( check_existence( var_names, 'building_pars' ) )  THEN
1005          building_pars_f%from_file = .TRUE.
1006          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1007                              building_pars_f%fill,                            &
1008                              .FALSE., 'building_pars' )
1009!
1010!--       Inquire number of building parameters
1011          CALL get_dimension_length( id_surf,                                  &
1012                                     building_pars_f%np,                       &
1013                                     'nbuilding_pars' )
1014!
1015!--       Allocate dimension array and input array for building parameters
1016          ALLOCATE( building_pars_f%pars(0:building_pars_f%np-1) )
1017          ALLOCATE( building_pars_f%pars_xy(0:building_pars_f%np-1,            &
1018                                            nys:nyn,nxl:nxr) )
1019!
1020!--       Get dimension of building parameters
1021          CALL get_variable( id_surf, 'nbuilding_pars',                        &
1022                             building_pars_f%pars )
1023!
1024!--       Read building_pars
1025          CALL get_variable( id_surf, 'building_pars',                         &
1026                             building_pars_f%pars_xy, nxl, nxr, nys, nyn,      &
1027                             0, building_pars_f%np-1 )
1028       ELSE
1029          building_pars_f%from_file = .FALSE.
1030       ENDIF
1031
1032!
1033!--    Read albedo type and required attributes
1034       IF ( check_existence( var_names, 'albedo_type' ) )  THEN
1035          albedo_type_f%from_file = .TRUE.
1036          CALL get_attribute( id_surf, char_fill, albedo_type_f%fill,          &
1037                              .FALSE.,  'albedo_type' )
1038
1039          ALLOCATE ( albedo_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1040         
1041          CALL get_variable( id_surf, 'albedo_type', albedo_type_f%var,        &
1042                             nxl, nxr, nys, nyn )
1043       ELSE
1044          albedo_type_f%from_file = .FALSE.
1045       ENDIF
1046!
1047!--    Read albedo parameters and related information
1048       IF ( check_existence( var_names, 'albedo_pars' ) )  THEN
1049          albedo_pars_f%from_file = .TRUE.
1050          CALL get_attribute( id_surf, char_fill, albedo_pars_f%fill,          &
1051                              .FALSE., 'albedo_pars' )
1052!
1053!--       Inquire number of albedo parameters
1054          CALL get_dimension_length( id_surf, albedo_pars_f%np,                &
1055                                     'nalbedo_pars' )
1056!
1057!--       Allocate dimension array and input array for albedo parameters
1058          ALLOCATE( albedo_pars_f%pars(0:albedo_pars_f%np-1) )
1059          ALLOCATE( albedo_pars_f%pars_xy(0:albedo_pars_f%np-1,                &
1060                                          nys:nyn,nxl:nxr) )
1061!
1062!--       Get dimension of albedo parameters
1063          CALL get_variable( id_surf, 'nalbedo_pars', albedo_pars_f%pars )
1064
1065          CALL get_variable( id_surf, 'albedo_pars', albedo_pars_f%pars_xy,    &
1066                             nxl, nxr, nys, nyn,                               &
1067                             0, albedo_pars_f%np-1 )
1068       ELSE
1069          albedo_pars_f%from_file = .FALSE.
1070       ENDIF
1071
1072!
1073!--    Read pavement parameters and related information
1074       IF ( check_existence( var_names, 'pavement_pars' ) )  THEN
1075          pavement_pars_f%from_file = .TRUE.
1076          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1077                              pavement_pars_f%fill,                            &
1078                              .FALSE., 'pavement_pars' )
1079!
1080!--       Inquire number of pavement parameters
1081          CALL get_dimension_length( id_surf, pavement_pars_f%np,              &
1082                                     'npavement_pars' )
1083!
1084!--       Allocate dimension array and input array for pavement parameters
1085          ALLOCATE( pavement_pars_f%pars(0:pavement_pars_f%np-1) )
1086          ALLOCATE( pavement_pars_f%pars_xy(0:pavement_pars_f%np-1,            &
1087                                            nys:nyn,nxl:nxr) )
1088!
1089!--       Get dimension of pavement parameters
1090          CALL get_variable( id_surf, 'npavement_pars', pavement_pars_f%pars )
1091
1092          CALL get_variable( id_surf, 'pavement_pars', pavement_pars_f%pars_xy,&
1093                             nxl, nxr, nys, nyn,                               &
1094                             0, pavement_pars_f%np-1 )
1095       ELSE
1096          pavement_pars_f%from_file = .FALSE.
1097       ENDIF
1098
1099!
1100!--    Read pavement subsurface parameters and related information
1101       IF ( check_existence( var_names, 'pavement_subsurface_pars' ) )         &
1102       THEN
1103          pavement_subsurface_pars_f%from_file = .TRUE.
1104          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1105                              pavement_subsurface_pars_f%fill,                 &
1106                              .FALSE., 'pavement_subsurface_pars' )
1107!
1108!--       Inquire number of parameters
1109          CALL get_dimension_length( id_surf,                                  &
1110                                     pavement_subsurface_pars_f%np,            &
1111                                     'npavement_subsurface_pars' )
1112!
1113!--       Inquire number of soil layers
1114          CALL get_dimension_length( id_surf,                                  &
1115                                     pavement_subsurface_pars_f%nz,            &
1116                                     'zsoil' )
1117!
1118!--       Allocate dimension array and input array for pavement parameters
1119          ALLOCATE( pavement_subsurface_pars_f%pars                            &
1120                            (0:pavement_subsurface_pars_f%np-1) )
1121          ALLOCATE( pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz                        &
1122                            (0:pavement_subsurface_pars_f%np-1,                &
1123                             0:pavement_subsurface_pars_f%nz-1,                &
1124                             nys:nyn,nxl:nxr) )
1125!
1126!--       Get dimension of pavement parameters
1127          CALL get_variable( id_surf, 'npavement_subsurface_pars',             &
1128                             pavement_subsurface_pars_f%pars )
1129
1130          CALL get_variable( id_surf, 'pavement_subsurface_pars',              &
1131                             pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz,              &
1132                             nxl, nxr, nys, nyn,                               &
1133                             0, pavement_subsurface_pars_f%nz-1,               &
1134                             0, pavement_subsurface_pars_f%np-1 )
1135       ELSE
1136          pavement_subsurface_pars_f%from_file = .FALSE.
1137       ENDIF
1138
1139
1140!
1141!--    Read vegetation parameters and related information
1142       IF ( check_existence( var_names, 'vegetation_pars' ) )  THEN
1143          vegetation_pars_f%from_file = .TRUE.
1144          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1145                              vegetation_pars_f%fill,                          &
1146                              .FALSE.,  'vegetation_pars' )
1147!
1148!--       Inquire number of vegetation parameters
1149          CALL get_dimension_length( id_surf, vegetation_pars_f%np,            &
1150                                     'nvegetation_pars' )
1151!
1152!--       Allocate dimension array and input array for surface fractions
1153          ALLOCATE( vegetation_pars_f%pars(0:vegetation_pars_f%np-1) )
1154          ALLOCATE( vegetation_pars_f%pars_xy(0:vegetation_pars_f%np-1,        &
1155                                              nys:nyn,nxl:nxr) )
1156!
1157!--       Get dimension of the parameters
1158          CALL get_variable( id_surf, 'nvegetation_pars',                      &
1159                             vegetation_pars_f%pars )
1160
1161          CALL get_variable( id_surf, 'vegetation_pars',                       &
1162                             vegetation_pars_f%pars_xy, nxl, nxr, nys, nyn,    &
1163                             0, vegetation_pars_f%np-1 )
1164       ELSE
1165          vegetation_pars_f%from_file = .FALSE.
1166       ENDIF
1167
1168!
1169!--    Read root parameters/distribution and related information
1170       IF ( check_existence( var_names, 'soil_pars' ) )  THEN
1171          soil_pars_f%from_file = .TRUE.
1172          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1173                              soil_pars_f%fill,                                &
1174                              .FALSE., 'soil_pars' )
1175
1176          CALL get_attribute( id_surf, char_lod,                               &
1177                              soil_pars_f%lod,                                 &
1178                              .FALSE., 'soil_pars' )
1179
1180!
1181!--       Inquire number of soil parameters
1182          CALL get_dimension_length( id_surf,                                  &
1183                                     soil_pars_f%np,                           &
1184                                     'nsoil_pars' )
1185!
1186!--       Read parameters array
1187          ALLOCATE( soil_pars_f%pars(0:soil_pars_f%np-1) )
1188          CALL get_variable( id_surf, 'nsoil_pars', soil_pars_f%pars )
1189
1190!
1191!--       In case of level of detail 2, also inquire number of vertical
1192!--       soil layers, allocate memory and read the respective dimension
1193          IF ( soil_pars_f%lod == 2 )  THEN
1194             CALL get_dimension_length( id_surf, soil_pars_f%nz, 'zsoil' )
1195
1196             ALLOCATE( soil_pars_f%layers(0:soil_pars_f%nz-1) )
1197             CALL get_variable( id_surf, 'zsoil', soil_pars_f%layers )
1198
1199          ENDIF
1200
1201!
1202!--       Read soil parameters, depending on level of detail
1203          IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN
1204             ALLOCATE( soil_pars_f%pars_xy(0:soil_pars_f%np-1,                 &
1205                                           nys:nyn,nxl:nxr) )
1206                 
1207             CALL get_variable( id_surf, 'soil_pars', soil_pars_f%pars_xy,     &
1208                                nxl, nxr, nys, nyn, 0, soil_pars_f%np-1 )
1209
1210          ELSEIF ( soil_pars_f%lod == 2 )  THEN
1211             ALLOCATE( soil_pars_f%pars_xyz(0:soil_pars_f%np-1,                &
1212                                            0:soil_pars_f%nz-1,                &
1213                                            nys:nyn,nxl:nxr) )
1214             CALL get_variable( id_surf, 'soil_pars',                          &
1215                                soil_pars_f%pars_xyz,                          &
1216                                nxl, nxr, nys, nyn, 0, soil_pars_f%nz-1,       &
1217                                0, soil_pars_f%np-1 )
1218
1219          ENDIF
1220       ELSE
1221          soil_pars_f%from_file = .FALSE.
1222       ENDIF
1223
1224!
1225!--    Read water parameters and related information
1226       IF ( check_existence( var_names, 'water_pars' ) )  THEN
1227          water_pars_f%from_file = .TRUE.
1228          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1229                              water_pars_f%fill,                               &
1230                              .FALSE., 'water_pars' )
1231!
1232!--       Inquire number of water parameters
1233          CALL get_dimension_length( id_surf,                                  &
1234                                     water_pars_f%np,                          &
1235                                     'nwater_pars' )
1236!
1237!--       Allocate dimension array and input array for water parameters
1238          ALLOCATE( water_pars_f%pars(0:water_pars_f%np-1) )
1239          ALLOCATE( water_pars_f%pars_xy(0:water_pars_f%np-1,                  &
1240                                         nys:nyn,nxl:nxr) )
1241!
1242!--       Get dimension of water parameters
1243          CALL get_variable( id_surf, 'nwater_pars', water_pars_f%pars )
1244
1245          CALL get_variable( id_surf, 'water_pars', water_pars_f%pars_xy,      &
1246                             nxl, nxr, nys, nyn, 0, water_pars_f%np-1 )
1247       ELSE
1248          water_pars_f%from_file = .FALSE.
1249       ENDIF
1250!
1251!--    Read root area density - parametrized vegetation
1252       IF ( check_existence( var_names, 'root_area_dens_s' ) )  THEN
1253          root_area_density_lsm_f%from_file = .TRUE.
1254          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1255                              root_area_density_lsm_f%fill,                    &
1256                              .FALSE., 'root_area_dens_s' )
1257!
1258!--       Obtain number of soil layers from file and allocate variable
1259          CALL get_dimension_length( id_surf, root_area_density_lsm_f%nz,      &
1260                                     'zsoil' )
1261          ALLOCATE( root_area_density_lsm_f%var                                &
1262                                        (0:root_area_density_lsm_f%nz-1,       &
1263                                         nys:nyn,nxl:nxr) )
1264
1265!
1266!--       Read root-area density
1267          CALL get_variable( id_surf, 'root_area_dens_s',                      &
1268                             root_area_density_lsm_f%var,                      &
1269                             nxl, nxr, nys, nyn,                               &
1270                             0, root_area_density_lsm_f%nz-1 )
1271
1272       ELSE
1273          root_area_density_lsm_f%from_file = .FALSE.
1274       ENDIF
1275!
1276!--    Read street type and street crossing
1277       IF ( check_existence( var_names, 'street_type' ) )  THEN
1278          street_type_f%from_file = .TRUE.
1279          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1280                              street_type_f%fill, .FALSE.,                     &
1281                              'street_type' )
1282
1283          ALLOCATE ( street_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1284         
1285          CALL get_variable( id_surf, 'street_type', street_type_f%var,        &
1286                             nxl, nxr, nys, nyn )
1287       ELSE
1288          street_type_f%from_file = .FALSE.
1289       ENDIF
1290
1291       IF ( check_existence( var_names, 'street_crossing' ) )  THEN
1292          street_crossing_f%from_file = .TRUE.
1293          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1294                              street_crossing_f%fill, .FALSE.,                 &
1295                              'street_crossing' )
1296
1297          ALLOCATE ( street_crossing_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1298
1299          CALL get_variable( id_surf, 'street_crossing',                       &
1300                             street_crossing_f%var, nxl, nxr, nys, nyn )
1301
1302       ELSE
1303          street_crossing_f%from_file = .FALSE.
1304       ENDIF
1305!
1306!--    Still missing: root_resolved and building_surface_pars.
1307!--    Will be implemented as soon as they are available.
1308
1309!
1310!--    Finally, close input file
1311       CALL close_input_file( id_surf )
1312#endif
1313!
1314!--    End of CPU measurement
1315       CALL cpu_log( log_point_s(82), 'NetCDF input', 'stop' )
1316!
1317!--    Exchange 1 ghost points for surface variables. Please note, ghost point
1318!--    exchange for 3D parameter lists should be revised by using additional
1319!--    MPI datatypes or rewriting exchange_horiz.
1320!--    Moreover, varialbes will be resized in the following, including ghost
1321!--    points.
1322!--    Start with 2D Integer variables. Please note, for 8-bit integer
1323!--    variables must be swapt to 32-bit integer before calling exchange_horiz.
1324       IF ( albedo_type_f%from_file )  THEN
1325          var_exchange_int                  = INT( albedo_type_f%fill, KIND = 1 )
1326          var_exchange_int(nys:nyn,nxl:nxr) =                                  &
1327                            INT( albedo_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr), KIND = 4 )
1328          CALL exchange_horiz_2d_int( var_exchange_int, nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
1329          DEALLOCATE( albedo_type_f%var )
1330          ALLOCATE( albedo_type_f%var(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1331          albedo_type_f%var = INT( var_exchange_int, KIND = 1 )
1332       ENDIF
1333       IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
1334          var_exchange_int                  = INT( pavement_type_f%fill, KIND = 1 )
1335          var_exchange_int(nys:nyn,nxl:nxr) =                                  &
1336                          INT( pavement_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr), KIND = 4 )
1337          CALL exchange_horiz_2d_int( var_exchange_int, nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
1338          DEALLOCATE( pavement_type_f%var )
1339          ALLOCATE( pavement_type_f%var(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1340          pavement_type_f%var = INT( var_exchange_int, KIND = 1 )
1341       ENDIF
1342       IF ( soil_type_f%from_file  .AND.  ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
1343          var_exchange_int                  = INT( soil_type_f%fill, KIND = 1 )
1344          var_exchange_int(nys:nyn,nxl:nxr) =                                  &
1345                            INT( soil_type_f%var_2d(nys:nyn,nxl:nxr), KIND = 4 )
1346          CALL exchange_horiz_2d_int( var_exchange_int, nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
1347          DEALLOCATE( soil_type_f%var_2d )
1348          ALLOCATE( soil_type_f%var_2d(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1349          soil_type_f%var_2d = INT( var_exchange_int, KIND = 1 )
1350       ENDIF
1351       IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
1352          var_exchange_int                  = INT( vegetation_type_f%fill, KIND = 1 )
1353          var_exchange_int(nys:nyn,nxl:nxr) =                                  &
1354                        INT( vegetation_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr), KIND = 4 )
1355          CALL exchange_horiz_2d_int( var_exchange_int, nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
1356          DEALLOCATE( vegetation_type_f%var )
1357          ALLOCATE( vegetation_type_f%var(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1358          vegetation_type_f%var = INT( var_exchange_int, KIND = 1 )
1359       ENDIF
1360       IF ( water_type_f%from_file )  THEN
1361          var_exchange_int                  = INT( water_type_f%fill, KIND = 1 )
1362          var_exchange_int(nys:nyn,nxl:nxr) =                                  &
1363                         INT( water_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr), KIND = 4 )
1364          CALL exchange_horiz_2d_int( var_exchange_int, nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
1365          DEALLOCATE( water_type_f%var )
1366          ALLOCATE( water_type_f%var(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1367          water_type_f%var = INT( var_exchange_int, KIND = 1 )
1368       ENDIF
1369!
1370!--    Exchange 1 ghost point for 3/4-D variables. For the sake of simplicity,
1371!--    loop further dimensions to use 2D exchange routines.
1372!--    This should be revised later by introducing new MPI datatypes.
1373       IF ( soil_type_f%from_file  .AND.  ALLOCATED( soil_type_f%var_3d ) )    &
1374       THEN
1375          ALLOCATE( var_dum_int_3d(0:nz_soil,nys:nyn,nxl:nxr) )
1376          var_dum_int_3d = soil_type_f%var_3d
1377          DEALLOCATE( soil_type_f%var_3d )
1378          ALLOCATE( soil_type_f%var_3d(0:nz_soil,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1379          soil_type_f%var_3d = soil_type_f%fill
1380
1381          DO  k = 0, nz_soil
1382             var_exchange_int(nys:nyn,nxl:nxr) = var_dum_int_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
1383             CALL exchange_horiz_2d_int( var_exchange_int, nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
1384             soil_type_f%var_3d(k,:,:) = INT( var_exchange_int(:,:), KIND = 1 )
1385          ENDDO
1386          DEALLOCATE( var_dum_int_3d )
1387       ENDIF
1388
1389       IF ( surface_fraction_f%from_file )  THEN
1390          ALLOCATE( var_dum_real_3d(0:surface_fraction_f%nf-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
1391          var_dum_real_3d = surface_fraction_f%frac
1392          DEALLOCATE( surface_fraction_f%frac )
1393          ALLOCATE( surface_fraction_f%frac(0:surface_fraction_f%nf-1,         &
1394                                            nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1395          surface_fraction_f%frac = surface_fraction_f%fill
1396
1397          DO  k = 0, surface_fraction_f%nf-1
1398             var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) = var_dum_real_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
1399             CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
1400             surface_fraction_f%frac(k,:,:) = var_exchange_real(:,:)
1401          ENDDO
1402          DEALLOCATE( var_dum_real_3d )
1403       ENDIF
1404
1405       IF ( building_pars_f%from_file )  THEN
1406          ALLOCATE( var_dum_real_3d(0:building_pars_f%np-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
1407          var_dum_real_3d = building_pars_f%pars_xy
1408          DEALLOCATE( building_pars_f%pars_xy )
1409          ALLOCATE( building_pars_f%pars_xy(0:building_pars_f%np-1,            &
1410                                            nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1411          building_pars_f%pars_xy = building_pars_f%fill
1412          DO  k = 0, building_pars_f%np-1
1413             var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                              &
1414                                              var_dum_real_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
1415             CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
1416             building_pars_f%pars_xy(k,:,:) = var_exchange_real(:,:)
1417          ENDDO
1418          DEALLOCATE( var_dum_real_3d )
1419       ENDIF
1420
1421       IF ( albedo_pars_f%from_file )  THEN
1422          ALLOCATE( var_dum_real_3d(0:albedo_pars_f%np-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
1423          var_dum_real_3d = albedo_pars_f%pars_xy
1424          DEALLOCATE( albedo_pars_f%pars_xy )
1425          ALLOCATE( albedo_pars_f%pars_xy(0:albedo_pars_f%np-1,                &
1426                                          nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1427          albedo_pars_f%pars_xy = albedo_pars_f%fill
1428          DO  k = 0, albedo_pars_f%np-1
1429             var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                              &
1430                                              var_dum_real_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
1431             CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
1432             albedo_pars_f%pars_xy(k,:,:) = var_exchange_real(:,:)
1433          ENDDO
1434          DEALLOCATE( var_dum_real_3d )
1435       ENDIF
1436
1437       IF ( pavement_pars_f%from_file )  THEN
1438          ALLOCATE( var_dum_real_3d(0:pavement_pars_f%np-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
1439          var_dum_real_3d = pavement_pars_f%pars_xy
1440          DEALLOCATE( pavement_pars_f%pars_xy )
1441          ALLOCATE( pavement_pars_f%pars_xy(0:pavement_pars_f%np-1,            &
1442                                            nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1443          pavement_pars_f%pars_xy = pavement_pars_f%fill
1444          DO  k = 0, pavement_pars_f%np-1
1445             var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                              &
1446                                              var_dum_real_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
1447             CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
1448             pavement_pars_f%pars_xy(k,:,:) = var_exchange_real(:,:)
1449          ENDDO
1450          DEALLOCATE( var_dum_real_3d )
1451       ENDIF
1452
1453       IF ( vegetation_pars_f%from_file )  THEN
1454          ALLOCATE( var_dum_real_3d(0:vegetation_pars_f%np-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
1455          var_dum_real_3d = vegetation_pars_f%pars_xy
1456          DEALLOCATE( vegetation_pars_f%pars_xy )
1457          ALLOCATE( vegetation_pars_f%pars_xy(0:vegetation_pars_f%np-1,        &
1458                                            nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1459          vegetation_pars_f%pars_xy = vegetation_pars_f%fill
1460          DO  k = 0, vegetation_pars_f%np-1
1461             var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                              &
1462                                              var_dum_real_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
1463             CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
1464             vegetation_pars_f%pars_xy(k,:,:) = var_exchange_real(:,:)
1465          ENDDO
1466          DEALLOCATE( var_dum_real_3d )
1467       ENDIF
1468
1469       IF ( water_pars_f%from_file )  THEN
1470          ALLOCATE( var_dum_real_3d(0:water_pars_f%np-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
1471          var_dum_real_3d = water_pars_f%pars_xy
1472          DEALLOCATE( water_pars_f%pars_xy )
1473          ALLOCATE( water_pars_f%pars_xy(0:water_pars_f%np-1,                  &
1474                                         nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1475          water_pars_f%pars_xy = water_pars_f%fill
1476          DO  k = 0, water_pars_f%np-1
1477             var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                              &
1478                                              var_dum_real_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
1479             CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
1480             water_pars_f%pars_xy(k,:,:) = var_exchange_real(:,:)
1481          ENDDO
1482          DEALLOCATE( var_dum_real_3d )
1483       ENDIF
1484
1485       IF ( root_area_density_lsm_f%from_file )  THEN
1486          ALLOCATE( var_dum_real_3d(0:root_area_density_lsm_f%nz-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
1487          var_dum_real_3d = root_area_density_lsm_f%var
1488          DEALLOCATE( root_area_density_lsm_f%var )
1489          ALLOCATE( root_area_density_lsm_f%var(0:root_area_density_lsm_f%nz-1,&
1490                                                nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1491          root_area_density_lsm_f%var = root_area_density_lsm_f%fill
1492
1493          DO  k = 0, root_area_density_lsm_f%nz-1
1494             var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                              &
1495                                              var_dum_real_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
1496             CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
1497             root_area_density_lsm_f%var(k,:,:) = var_exchange_real(:,:)
1498          ENDDO
1499          DEALLOCATE( var_dum_real_3d )
1500       ENDIF
1501
1502       IF ( soil_pars_f%from_file )  THEN
1503          IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN
1504
1505             ALLOCATE( var_dum_real_3d(0:soil_pars_f%np-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
1506             var_dum_real_3d = soil_pars_f%pars_xy
1507             DEALLOCATE( soil_pars_f%pars_xy )
1508             ALLOCATE( soil_pars_f%pars_xy(0:soil_pars_f%np-1,                 &
1509                                            nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1510             soil_pars_f%pars_xy = soil_pars_f%fill
1511
1512             DO  k = 0, soil_pars_f%np-1
1513                var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                           &
1514                                              var_dum_real_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
1515                CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
1516                soil_pars_f%pars_xy(k,:,:) = var_exchange_real(:,:)
1517             ENDDO
1518             DEALLOCATE( var_dum_real_3d )
1519          ELSEIF ( soil_pars_f%lod == 2 )  THEN
1520             ALLOCATE( var_dum_real_4d(0:soil_pars_f%np-1,                     &
1521                                       0:soil_pars_f%nz-1,                     &
1522                                       nys:nyn,nxl:nxr) )
1523             var_dum_real_4d = soil_pars_f%pars_xyz
1524             DEALLOCATE( soil_pars_f%pars_xyz )
1525             ALLOCATE( soil_pars_f%pars_xyz(0:soil_pars_f%np-1,                &
1526                                            0:soil_pars_f%nz-1,                &
1527                                            nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1528             soil_pars_f%pars_xyz = soil_pars_f%fill
1529
1530             DO  k2 = 0, soil_pars_f%nz-1
1531                DO  k = 0, soil_pars_f%np-1
1532                   var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                        &
1533                                           var_dum_real_4d(k,k2,nys:nyn,nxl:nxr)
1534                   CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
1535
1536                   soil_pars_f%pars_xyz(k,k2,:,:) = var_exchange_real(:,:)
1537                ENDDO
1538             ENDDO
1539             DEALLOCATE( var_dum_real_4d )
1540          ENDIF
1541       ENDIF
1542
1543       IF ( pavement_subsurface_pars_f%from_file )  THEN
1544          ALLOCATE( var_dum_real_4d(0:pavement_subsurface_pars_f%np-1,         &
1545                                    0:pavement_subsurface_pars_f%nz-1,         &
1546                                    nys:nyn,nxl:nxr) )
1547          var_dum_real_4d = pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz
1548          DEALLOCATE( pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz )
1549          ALLOCATE( pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz                        &
1550                                          (0:pavement_subsurface_pars_f%np-1,  &
1551                                           0:pavement_subsurface_pars_f%nz-1,  &
1552                                           nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1553          pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz = pavement_subsurface_pars_f%fill
1554
1555          DO  k2 = 0, pavement_subsurface_pars_f%nz-1
1556             DO  k = 0, pavement_subsurface_pars_f%np-1
1557                var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                           &
1558                                          var_dum_real_4d(k,k2,nys:nyn,nxl:nxr)
1559                CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
1560                pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(k,k2,:,:) =                &
1561                                                        var_exchange_real(:,:)
1562             ENDDO
1563          ENDDO
1564          DEALLOCATE( var_dum_real_4d )
1565       ENDIF
1566
1567!
1568!--    In case of non-cyclic boundary conditions, set Neumann conditions at the
1569!--    lateral boundaries.
1570       IF ( .NOT. bc_ns_cyc )  THEN
1571          IF ( nys == 0  )  THEN
1572             IF ( albedo_type_f%from_file )                                    &
1573                albedo_type_f%var(-1,:) = albedo_type_f%var(0,:)
1574             IF ( pavement_type_f%from_file )                                  &
1575                pavement_type_f%var(-1,:) = pavement_type_f%var(0,:)
1576             IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
1577                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
1578                   soil_type_f%var_2d(-1,:) = soil_type_f%var_2d(0,:)
1579                ELSE
1580                   soil_type_f%var_3d(:,-1,:) = soil_type_f%var_3d(:,0,:)
1581                ENDIF
1582             ENDIF
1583             IF ( vegetation_type_f%from_file )                                &
1584                vegetation_type_f%var(-1,:) = vegetation_type_f%var(0,:)
1585             IF ( water_type_f%from_file )                                     &
1586                water_type_f%var(-1,:) = water_type_f%var(0,:)
1587             IF ( surface_fraction_f%from_file )                               &
1588                surface_fraction_f%frac(:,-1,:) = surface_fraction_f%frac(:,0,:)
1589             IF ( building_pars_f%from_file )                                  &
1590                building_pars_f%pars_xy(:,-1,:) = building_pars_f%pars_xy(:,0,:)
1591             IF ( albedo_pars_f%from_file )                                    &
1592                albedo_pars_f%pars_xy(:,-1,:) = albedo_pars_f%pars_xy(:,0,:)
1593             IF ( pavement_pars_f%from_file )                                  &
1594                pavement_pars_f%pars_xy(:,-1,:) = pavement_pars_f%pars_xy(:,0,:)
1595             IF ( vegetation_pars_f%from_file )                                &
1596                vegetation_pars_f%pars_xy(:,-1,:) =                            &
1597                                               vegetation_pars_f%pars_xy(:,0,:)
1598             IF ( water_pars_f%from_file )                                     &
1599                water_pars_f%pars_xy(:,-1,:) = water_pars_f%pars_xy(:,0,:)
1600             IF ( root_area_density_lsm_f%from_file )                          &
1601                root_area_density_lsm_f%var(:,-1,:) =                          &
1602                                            root_area_density_lsm_f%var(:,0,:)
1603             IF ( soil_pars_f%from_file )  THEN
1604                IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN
1605                   soil_pars_f%pars_xy(:,-1,:) = soil_pars_f%pars_xy(:,0,:)
1606                ELSE
1607                   soil_pars_f%pars_xyz(:,:,-1,:) = soil_pars_f%pars_xyz(:,:,0,:)
1608                ENDIF
1609             ENDIF
1610             IF ( pavement_subsurface_pars_f%from_file )                       &
1611                pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,-1,:) =                &
1612                                   pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,0,:)
1613          ENDIF
1614
1615          IF ( nyn == ny )  THEN
1616             IF ( albedo_type_f%from_file )                                    &
1617                albedo_type_f%var(ny+1,:) = albedo_type_f%var(ny,:)
1618             IF ( pavement_type_f%from_file )                                  &
1619                pavement_type_f%var(ny+1,:) = pavement_type_f%var(ny,:)
1620             IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
1621                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
1622                   soil_type_f%var_2d(ny+1,:) = soil_type_f%var_2d(ny,:)
1623                ELSE
1624                   soil_type_f%var_3d(:,ny+1,:) = soil_type_f%var_3d(:,ny,:)
1625                ENDIF
1626             ENDIF
1627             IF ( vegetation_type_f%from_file )                                &
1628                vegetation_type_f%var(ny+1,:) = vegetation_type_f%var(ny,:)
1629             IF ( water_type_f%from_file )                                     &
1630                water_type_f%var(ny+1,:) = water_type_f%var(ny,:)
1631             IF ( surface_fraction_f%from_file )                               &
1632                surface_fraction_f%frac(:,ny+1,:) =                            &
1633                                             surface_fraction_f%frac(:,ny,:)
1634             IF ( building_pars_f%from_file )                                  &
1635                building_pars_f%pars_xy(:,ny+1,:) =                            &
1636                                             building_pars_f%pars_xy(:,ny,:)
1637             IF ( albedo_pars_f%from_file )                                    &
1638                albedo_pars_f%pars_xy(:,ny+1,:) = albedo_pars_f%pars_xy(:,ny,:)
1639             IF ( pavement_pars_f%from_file )                                  &
1640                pavement_pars_f%pars_xy(:,ny+1,:) =                            &
1641                                             pavement_pars_f%pars_xy(:,ny,:)
1642             IF ( vegetation_pars_f%from_file )                                &
1643                vegetation_pars_f%pars_xy(:,ny+1,:) =                          &
1644                                               vegetation_pars_f%pars_xy(:,ny,:)
1645             IF ( water_pars_f%from_file )                                     &
1646                water_pars_f%pars_xy(:,ny+1,:) = water_pars_f%pars_xy(:,ny,:)
1647             IF ( root_area_density_lsm_f%from_file )                          &
1648                root_area_density_lsm_f%var(:,ny+1,:) =                        &
1649                                            root_area_density_lsm_f%var(:,ny,:)
1650             IF ( soil_pars_f%from_file )  THEN
1651                IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN
1652                   soil_pars_f%pars_xy(:,ny+1,:) = soil_pars_f%pars_xy(:,ny,:)
1653                ELSE
1654                   soil_pars_f%pars_xyz(:,:,ny+1,:) =                          &
1655                                              soil_pars_f%pars_xyz(:,:,ny,:)
1656                ENDIF
1657             ENDIF
1658             IF ( pavement_subsurface_pars_f%from_file )                       &
1659                pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,ny+1,:) =              &
1660                                   pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,ny,:)
1661          ENDIF
1662       ENDIF
1663
1664       IF ( .NOT. bc_lr_cyc )  THEN
1665          IF ( nxl == 0 )  THEN
1666            IF ( albedo_type_f%from_file )                                     &
1667                albedo_type_f%var(:,-1) = albedo_type_f%var(:,0)
1668             IF ( pavement_type_f%from_file )                                  &
1669                pavement_type_f%var(:,-1) = pavement_type_f%var(:,0)
1670             IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
1671                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
1672                   soil_type_f%var_2d(:,-1) = soil_type_f%var_2d(:,0)
1673                ELSE
1674                   soil_type_f%var_3d(:,:,-1) = soil_type_f%var_3d(:,:,0)
1675                ENDIF
1676             ENDIF
1677             IF ( vegetation_type_f%from_file )                                &
1678                vegetation_type_f%var(:,-1) = vegetation_type_f%var(:,0)
1679             IF ( water_type_f%from_file )                                     &
1680                water_type_f%var(:,-1) = water_type_f%var(:,0)
1681             IF ( surface_fraction_f%from_file )                               &
1682                surface_fraction_f%frac(:,:,-1) = surface_fraction_f%frac(:,:,0)
1683             IF ( building_pars_f%from_file )                                  &
1684                building_pars_f%pars_xy(:,:,-1) = building_pars_f%pars_xy(:,:,0)
1685             IF ( albedo_pars_f%from_file )                                    &
1686                albedo_pars_f%pars_xy(:,:,-1) = albedo_pars_f%pars_xy(:,:,0)
1687             IF ( pavement_pars_f%from_file )                                  &
1688                pavement_pars_f%pars_xy(:,:,-1) = pavement_pars_f%pars_xy(:,:,0)
1689             IF ( vegetation_pars_f%from_file )                                &
1690                vegetation_pars_f%pars_xy(:,:,-1) =                            &
1691                                               vegetation_pars_f%pars_xy(:,:,0)
1692             IF ( water_pars_f%from_file )                                     &
1693                water_pars_f%pars_xy(:,:,-1) = water_pars_f%pars_xy(:,:,0)
1694             IF ( root_area_density_lsm_f%from_file )                          &
1695                root_area_density_lsm_f%var(:,:,-1) =                          &
1696                                            root_area_density_lsm_f%var(:,:,0)
1697             IF ( soil_pars_f%from_file )  THEN
1698                IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN
1699                   soil_pars_f%pars_xy(:,:,-1) = soil_pars_f%pars_xy(:,:,0)
1700                ELSE
1701                   soil_pars_f%pars_xyz(:,:,:,-1) = soil_pars_f%pars_xyz(:,:,:,0)
1702                ENDIF
1703             ENDIF
1704             IF ( pavement_subsurface_pars_f%from_file )                       &
1705                pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,:,-1) =                &
1706                                    pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,:,0)
1707          ENDIF
1708
1709          IF ( nxr == nx )  THEN
1710             IF ( albedo_type_f%from_file )                                    &
1711                albedo_type_f%var(:,nx+1) = albedo_type_f%var(:,nx)
1712             IF ( pavement_type_f%from_file )                                  &
1713                pavement_type_f%var(:,nx+1) = pavement_type_f%var(:,nx)
1714             IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
1715                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
1716                   soil_type_f%var_2d(:,nx+1) = soil_type_f%var_2d(:,nx)
1717                ELSE
1718                   soil_type_f%var_3d(:,:,nx+1) = soil_type_f%var_3d(:,:,nx)
1719                ENDIF
1720             ENDIF
1721             IF ( vegetation_type_f%from_file )                                &
1722                vegetation_type_f%var(:,nx+1) = vegetation_type_f%var(:,nx)
1723             IF ( water_type_f%from_file )                                     &
1724                water_type_f%var(:,nx+1) = water_type_f%var(:,nx)
1725             IF ( surface_fraction_f%from_file )                               &
1726                surface_fraction_f%frac(:,:,nx+1) =                            &
1727                                             surface_fraction_f%frac(:,:,nx)
1728             IF ( building_pars_f%from_file )                                  &
1729                building_pars_f%pars_xy(:,:,nx+1) =                            &
1730                                             building_pars_f%pars_xy(:,:,nx)
1731             IF ( albedo_pars_f%from_file )                                    &
1732                albedo_pars_f%pars_xy(:,:,nx+1) = albedo_pars_f%pars_xy(:,:,nx)
1733             IF ( pavement_pars_f%from_file )                                  &
1734                pavement_pars_f%pars_xy(:,:,nx+1) =                            &
1735                                             pavement_pars_f%pars_xy(:,:,nx)
1736             IF ( vegetation_pars_f%from_file )                                &
1737                vegetation_pars_f%pars_xy(:,:,nx+1) =                          &
1738                                               vegetation_pars_f%pars_xy(:,:,nx)
1739             IF ( water_pars_f%from_file )                                     &
1740                water_pars_f%pars_xy(:,:,nx+1) = water_pars_f%pars_xy(:,:,nx)
1741             IF ( root_area_density_lsm_f%from_file )                          &
1742                root_area_density_lsm_f%var(:,:,nx+1) =                        &
1743                                            root_area_density_lsm_f%var(:,:,nx)
1744             IF ( soil_pars_f%from_file )  THEN
1745                IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN
1746                   soil_pars_f%pars_xy(:,:,nx+1) = soil_pars_f%pars_xy(:,:,nx)
1747                ELSE
1748                   soil_pars_f%pars_xyz(:,:,:,nx+1) =                          &
1749                                              soil_pars_f%pars_xyz(:,:,:,nx)
1750                ENDIF
1751             ENDIF
1752             IF ( pavement_subsurface_pars_f%from_file )                       &
1753                pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,:,nx+1) =              &
1754                                   pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,:,nx)
1755          ENDIF
1756       ENDIF
1757
1758    END SUBROUTINE netcdf_data_input_surface_data
1759
1760!------------------------------------------------------------------------------!
1761! Description:
1762! ------------
1763!> Reads orography and building information.
1764!------------------------------------------------------------------------------!
1765    SUBROUTINE netcdf_data_input_topo
1766
1767       USE control_parameters,                                                 &
1768           ONLY:  bc_lr_cyc, bc_ns_cyc, message_string, topography
1769
1770       USE indices,                                                            &
1771           ONLY:  nbgp, nx, nxl, nxr, ny, nyn, nys, nzb, nzt
1772
1773
1774       IMPLICIT NONE
1775
1776       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names  !< variable names in static input file
1777
1778
1779       INTEGER(iwp) ::  i             !< running index along x-direction
1780       INTEGER(iwp) ::  ii            !< running index for IO blocks
1781       INTEGER(iwp) ::  id_topo       !< NetCDF id of topograhy input file
1782       INTEGER(iwp) ::  j             !< running index along y-direction
1783       INTEGER(iwp) ::  k             !< running index along z-direction
1784       INTEGER(iwp) ::  num_vars      !< number of variables in netcdf input file
1785       INTEGER(iwp) ::  skip_n_rows   !< counting variable to skip rows while reading topography file
1786
1787       INTEGER(iwp), DIMENSION(nys-nbgp:nyn+nbgp,nxl-nbgp:nxr+nbgp) ::  var_exchange_int !< dummy variables used to exchange 32-bit Integer arrays
1788
1789       REAL(wp) ::  dum           !< dummy variable to skip columns while reading topography file
1790!
1791!--    CPU measurement
1792       CALL cpu_log( log_point_s(83), 'NetCDF/ASCII input topo', 'start' )
1793
1794!
1795!--    Input via palm-input data standard
1796       IF ( input_pids_static )  THEN
1797#if defined ( __netcdf )
1798!
1799!--       Open file in read-only mode
1800          CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //                    &
1801                               TRIM( coupling_char ), id_topo )
1802!
1803!--       At first, inquire all variable names.
1804!--       This will be used to check whether an  input variable exist
1805!--       or not.
1806          CALL inquire_num_variables( id_topo, num_vars )
1807!
1808!--       Allocate memory to store variable names and inquire them.
1809          ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
1810          CALL inquire_variable_names( id_topo, var_names )
1811!
1812!--       Read x, y - dimensions. Only required for consistency checks.
1813          CALL get_dimension_length( id_topo, dim_static%nx, 'x' )
1814          CALL get_dimension_length( id_topo, dim_static%ny, 'y' )
1815          ALLOCATE( dim_static%x(0:dim_static%nx-1) )
1816          ALLOCATE( dim_static%y(0:dim_static%ny-1) )
1817          CALL get_variable( id_topo, 'x', dim_static%x )
1818          CALL get_variable( id_topo, 'y', dim_static%y )
1819!
1820!--       Terrain height. First, get variable-related _FillValue attribute
1821          IF ( check_existence( var_names, 'zt' ) )  THEN
1822             terrain_height_f%from_file = .TRUE.
1823             CALL get_attribute( id_topo, char_fill, terrain_height_f%fill,    &
1824                                 .FALSE., 'zt' )
1825!
1826!--          Input 2D terrain height.
1827             ALLOCATE ( terrain_height_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1828             
1829             CALL get_variable( id_topo, 'zt', terrain_height_f%var,           &
1830                                nxl, nxr, nys, nyn )
1831
1832          ELSE
1833             terrain_height_f%from_file = .FALSE.
1834          ENDIF
1835
1836!
1837!--       Read building height. First, read its _FillValue attribute,
1838!--       as well as lod attribute
1839          buildings_f%from_file = .FALSE.
1840          IF ( check_existence( var_names, 'buildings_2d' ) )  THEN
1841             buildings_f%from_file = .TRUE.
1842             CALL get_attribute( id_topo, char_lod, buildings_f%lod,           &
1843                                 .FALSE., 'buildings_2d' )
1844
1845             CALL get_attribute( id_topo, char_fill, buildings_f%fill1,        &
1846                                 .FALSE., 'buildings_2d' )
1847
1848!
1849!--          Read 2D buildings
1850             IF ( buildings_f%lod == 1 )  THEN
1851                ALLOCATE ( buildings_f%var_2d(nys:nyn,nxl:nxr) )
1852
1853                CALL get_variable( id_topo, 'buildings_2d',                    &
1854                                   buildings_f%var_2d,                         &
1855                                   nxl, nxr, nys, nyn )
1856             ELSE
1857                message_string = 'NetCDF attribute lod ' //                    &
1858                                 '(level of detail) is not set ' //            &
1859                                 'properly for buildings_2d.'
1860                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI000',               &
1861                               1, 2, 0, 6, 0 )
1862             ENDIF
1863          ENDIF
1864!
1865!--       If available, also read 3D building information. If both are
1866!--       available, use 3D information.
1867          IF ( check_existence( var_names, 'buildings_3d' ) )  THEN
1868             buildings_f%from_file = .TRUE.
1869             CALL get_attribute( id_topo, char_lod, buildings_f%lod,           &
1870                                 .FALSE., 'buildings_3d' )     
1871
1872             CALL get_attribute( id_topo, char_fill, buildings_f%fill2,        &
1873                                 .FALSE., 'buildings_3d' )
1874
1875             CALL get_dimension_length( id_topo, buildings_f%nz, 'z' )
1876!
1877!--          Read 3D buildings
1878             IF ( buildings_f%lod == 2 )  THEN
1879                ALLOCATE( buildings_f%z(nzb:buildings_f%nz-1) )
1880                CALL get_variable( id_topo, 'z', buildings_f%z )
1881
1882                ALLOCATE( buildings_f%var_3d(nzb:buildings_f%nz-1,             &
1883                                             nys:nyn,nxl:nxr) )
1884                buildings_f%var_3d = 0
1885               
1886                CALL get_variable( id_topo, 'buildings_3d',                    &
1887                                   buildings_f%var_3d,                         &
1888                                   nxl, nxr, nys, nyn, 0, buildings_f%nz-1 )
1889             ELSE
1890                message_string = 'NetCDF attribute lod ' //                    &
1891                                 '(level of detail) is not set ' //            &
1892                                 'properly for buildings_3d.'
1893                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI001',               &
1894                               1, 2, 0, 6, 0 )
1895             ENDIF
1896          ENDIF
1897!
1898!--       Read building IDs and its FillValue attribute. Further required
1899!--       for mapping buildings on top of orography.
1900          IF ( check_existence( var_names, 'building_id' ) )  THEN
1901             building_id_f%from_file = .TRUE.
1902             CALL get_attribute( id_topo, char_fill,                           &
1903                                 building_id_f%fill, .FALSE.,                  &
1904                                 'building_id' )
1905
1906             ALLOCATE ( building_id_f%var(nys:nyn,nxl:nxr) )
1907             
1908             CALL get_variable( id_topo, 'building_id', building_id_f%var,     &
1909                                nxl, nxr, nys, nyn )
1910          ELSE
1911             building_id_f%from_file = .FALSE.
1912          ENDIF
1913!
1914!--       Read building_type and required attributes.
1915          IF ( check_existence( var_names, 'building_type' ) )  THEN
1916             building_type_f%from_file = .TRUE.
1917             CALL get_attribute( id_topo, char_fill,                           &
1918                                 building_type_f%fill, .FALSE.,                &
1919                                 'building_type' )
1920
1921             ALLOCATE ( building_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr) )
1922
1923             CALL get_variable( id_topo, 'building_type', building_type_f%var, &
1924                                nxl, nxr, nys, nyn )
1925
1926          ELSE
1927             building_type_f%from_file = .FALSE.
1928          ENDIF
1929!
1930!--       Close topography input file
1931          CALL close_input_file( id_topo )
1932#else
1933          CONTINUE
1934#endif
1935!
1936!--    ASCII input
1937       ELSEIF ( TRIM( topography ) == 'read_from_file' )  THEN
1938             
1939          DO  ii = 0, io_blocks-1
1940             IF ( ii == io_group )  THEN
1941
1942                OPEN( 90, FILE='TOPOGRAPHY_DATA'//TRIM( coupling_char ),       &
1943                      STATUS='OLD', FORM='FORMATTED', ERR=10 )
1944!
1945!--             Read topography PE-wise. Rows are read from nyn to nys, columns
1946!--             are read from nxl to nxr. At first, ny-nyn rows need to be skipped.
1947                skip_n_rows = 0
1948                DO WHILE ( skip_n_rows < ny - nyn )
1949                   READ( 90, * )
1950                   skip_n_rows = skip_n_rows + 1
1951                ENDDO
1952!
1953!--             Read data from nyn to nys and nxl to nxr. Therefore, skip
1954!--             column until nxl-1 is reached
1955                ALLOCATE ( buildings_f%var_2d(nys:nyn,nxl:nxr) )
1956                DO  j = nyn, nys, -1
1957                   READ( 90, *, ERR=11, END=11 )                               &
1958                                   ( dum, i = 0, nxl-1 ),                      &
1959                                   ( buildings_f%var_2d(j,i), i = nxl, nxr )
1960                ENDDO
1961
1962                GOTO 12
1963
1964 10             message_string = 'file TOPOGRAPHY_DATA'//                      &
1965                                 TRIM( coupling_char )// ' does not exist'
1966                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0208', 1, 2, 0, 6, 0 )
1967
1968 11             message_string = 'errors in file TOPOGRAPHY_DATA'//            &
1969                                 TRIM( coupling_char )
1970                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0209', 2, 2, 0, 6, 0 )
1971
1972 12             CLOSE( 90 )
1973                buildings_f%from_file = .TRUE.
1974
1975             ENDIF
1976#if defined( __parallel )
1977             CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
1978#endif
1979          ENDDO
1980
1981       ENDIF
1982!
1983!--    End of CPU measurement
1984       CALL cpu_log( log_point_s(83), 'NetCDF/ASCII input topo', 'stop' )
1985!
1986!--    Check for minimum requirement to setup building topography. If buildings
1987!--    are provided, also an ID and a type are required.
1988!--    Note, doing this check in check_parameters
1989!--    will be too late (data will be used for grid inititialization before).
1990       IF ( input_pids_static )  THEN
1991          IF ( buildings_f%from_file  .AND.                                    &
1992               .NOT. building_id_f%from_file )  THEN
1993             message_string = 'If building heigths are prescribed in ' //      &
1994                              'static input file, also an ID is required.'
1995             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI002', 1, 2, 0, 6, 0 )
1996          ENDIF
1997       ENDIF
1998!
1999!--    In case no terrain height is provided by static input file, allocate
2000!--    array nevertheless and set terrain height to 0, which simplifies
2001!--    topography initialization.
2002       IF ( .NOT. terrain_height_f%from_file )  THEN
2003          ALLOCATE ( terrain_height_f%var(nys:nyn,nxl:nxr) )
2004          terrain_height_f%var = 0.0_wp
2005       ENDIF
2006!
2007!--    Finally, exchange 1 ghost point for building ID and type.
2008!--    In case of non-cyclic boundary conditions set Neumann conditions at the
2009!--    lateral boundaries.
2010       IF ( building_id_f%from_file )  THEN
2011          var_exchange_int                  = building_id_f%fill
2012          var_exchange_int(nys:nyn,nxl:nxr) = building_id_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)
2013          CALL exchange_horiz_2d_int( var_exchange_int, nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
2014          DEALLOCATE( building_id_f%var )
2015          ALLOCATE( building_id_f%var(nys-nbgp:nyn+nbgp,nxl-nbgp:nxr+nbgp) )
2016          building_id_f%var = var_exchange_int
2017
2018          IF ( .NOT. bc_ns_cyc )  THEN
2019             IF ( nys == 0  )  building_id_f%var(-1,:)   = building_id_f%var(0,:)
2020             IF ( nyn == ny )  building_id_f%var(ny+1,:) = building_id_f%var(ny,:)
2021          ENDIF
2022          IF ( .NOT. bc_lr_cyc )  THEN
2023             IF ( nxl == 0  )  building_id_f%var(:,-1)   = building_id_f%var(:,0)
2024             IF ( nxr == nx )  building_id_f%var(:,nx+1) = building_id_f%var(:,nx)
2025          ENDIF
2026       ENDIF
2027
2028       IF ( building_type_f%from_file )  THEN
2029          var_exchange_int                  = INT( building_type_f%fill, KIND = 4 )
2030          var_exchange_int(nys:nyn,nxl:nxr) =                                  &
2031                          INT( building_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr), KIND = 4 )
2032          CALL exchange_horiz_2d_int( var_exchange_int, nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
2033          DEALLOCATE( building_type_f%var )
2034          ALLOCATE( building_type_f%var(nys-nbgp:nyn+nbgp,nxl-nbgp:nxr+nbgp) )
2035          building_type_f%var = INT( var_exchange_int, KIND = 1 )
2036
2037          IF ( .NOT. bc_ns_cyc )  THEN
2038             IF ( nys == 0  )  building_type_f%var(-1,:)   = building_type_f%var(0,:)
2039             IF ( nyn == ny )  building_type_f%var(ny+1,:) = building_type_f%var(ny,:)
2040          ENDIF
2041          IF ( .NOT. bc_lr_cyc )  THEN
2042             IF ( nxl == 0  )  building_type_f%var(:,-1)   = building_type_f%var(:,0)
2043             IF ( nxr == nx )  building_type_f%var(:,nx+1) = building_type_f%var(:,nx)
2044          ENDIF
2045       ENDIF
2046
2047    END SUBROUTINE netcdf_data_input_topo
2048
2049!------------------------------------------------------------------------------!
2050! Description:
2051! ------------
2052!> Reads initialization data of u, v, w, pt, q, geostrophic wind components,
2053!> as well as soil moisture and soil temperature, derived from larger-scale
2054!> model (COSMO) by Inifor.
2055!------------------------------------------------------------------------------!
2056    SUBROUTINE netcdf_data_input_init_3d
2057
2058       USE arrays_3d,                                                          &
2059           ONLY:  q, pt, u, v, w
2060
2061       USE control_parameters,                                                 &
2062           ONLY:  bc_lr_cyc, bc_ns_cyc, forcing, humidity, land_surface,       &
2063                  message_string, neutral, surface_pressure
2064
2065       USE indices,                                                            &
2066           ONLY:  nx, nxl, nxlu, nxr, ny, nyn, nys, nysv, nzb, nz, nzt
2067
2068       IMPLICIT NONE
2069
2070       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names
2071
2072       LOGICAL      ::  dynamic_3d = .TRUE. !< flag indicating that 3D data is read from dynamic file
2073       
2074       INTEGER(iwp) ::  i          !< running index along x-direction
2075       INTEGER(iwp) ::  id_dynamic !< NetCDF id of dynamic input file
2076       INTEGER(iwp) ::  j          !< running index along y-direction
2077       INTEGER(iwp) ::  k          !< running index along z-direction
2078       INTEGER(iwp) ::  num_vars   !< number of variables in netcdf input file
2079
2080       LOGICAL      ::  check_passed !< flag indicating if a check passed
2081
2082!
2083!--    Skip routine if no input file with dynamic input data is available.
2084       IF ( .NOT. input_pids_dynamic )  RETURN
2085!
2086!--    Please note, Inifor is designed to provide initial data for u and v for
2087!--    the prognostic grid points in case of lateral Dirichlet conditions.
2088!--    This means that Inifor provides data from nxlu:nxr (for u) and
2089!--    from nysv:nyn (for v) at the left and south domain boundary, respectively.
2090!--    However, as work-around for the moment, PALM will run with cyclic
2091!--    conditions and will be initialized with data provided by Inifor
2092!--    boundaries in case of Dirichlet.
2093!--    Hence, simply set set nxlu/nysv to 1 (will be reset to its original value
2094!--    at the end of this routine.
2095       IF ( bc_lr_cyc  .AND.  nxl == 0 )  nxlu = 1
2096       IF ( bc_ns_cyc  .AND.  nys == 0 )  nysv = 1
2097
2098!
2099!--    CPU measurement
2100       CALL cpu_log( log_point_s(85), 'NetCDF input init', 'start' )
2101
2102#if defined ( __netcdf )
2103!
2104!--    Open file in read-only mode
2105       CALL open_read_file( TRIM( input_file_dynamic ) //                      &
2106                            TRIM( coupling_char ), id_dynamic )
2107
2108!
2109!--    At first, inquire all variable names.
2110       CALL inquire_num_variables( id_dynamic, num_vars )
2111!
2112!--    Allocate memory to store variable names.
2113       ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
2114       CALL inquire_variable_names( id_dynamic, var_names )
2115!
2116!--    Read vertical dimension of scalar und w grid. Will be used for
2117!--    inter- and extrapolation in case of stretched numeric grid.
2118!--    This will be removed when Inifor is able to handle stretched grids.
2119       CALL get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nzu, 'z'     )
2120       CALL get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nzw, 'zw'    )
2121       CALL get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nzs, 'depth' )
2122!
2123!--    Read also the horizontal dimensions. These are used just used fo
2124!--    checking the compatibility with the PALM grid before reading.
2125       CALL get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nx,  'x'  )
2126       CALL get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nxu, 'xu' )
2127       CALL get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%ny,  'y'  )
2128       CALL get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nyv, 'yv' )
2129
2130!
2131!--    Check for correct horizontal and vertical dimension. Please note,
2132!--    checks are performed directly here and not called from
2133!--    check_parameters as some varialbes are still not allocated there.
2134!--    Moreover, please note, u- and v-grid has 1 grid point less on
2135!--    Inifor grid.
2136       IF ( init_3d%nx-1 /= nx  .OR.  init_3d%nxu-1 /= nx - 1  .OR.            &
2137            init_3d%ny-1 /= ny  .OR.  init_3d%nyv-1 /= ny - 1 )  THEN
2138          message_string = 'Number of inifor horizontal grid points  '//       &
2139                           'does not match the number of numeric grid '//      &
2140                           'points.'
2141          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI003', 1, 2, 0, 6, 0 )
2142       ENDIF
2143
2144       IF ( init_3d%nzu-1 /= nz )  THEN
2145          message_string = 'Number of inifor vertical grid points ' //         &
2146                           'does not match the number of numeric grid '//      &
2147                           'points.'
2148          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI003', 1, 2, 0, 6, 0 )
2149       ENDIF
2150!
2151!--    Read vertical dimensions. Later, these are required for eventual
2152!--    inter- and extrapolations of the initialization data.
2153       IF ( check_existence( var_names, 'z' ) )  THEN
2154          ALLOCATE( init_3d%zu_atmos(1:init_3d%nzu) )
2155          CALL get_variable( id_dynamic, 'z', init_3d%zu_atmos )
2156       ENDIF
2157       IF ( check_existence( var_names, 'zw' ) )  THEN
2158          ALLOCATE( init_3d%zw_atmos(1:init_3d%nzw) )
2159          CALL get_variable( id_dynamic, 'zw', init_3d%zw_atmos )
2160       ENDIF
2161       IF ( check_existence( var_names, 'depth' ) )  THEN
2162          ALLOCATE( init_3d%z_soil(1:init_3d%nzs) )
2163          CALL get_variable( id_dynamic, 'depth', init_3d%z_soil )
2164       ENDIF
2165!
2166!--    Read initial geostrophic wind components at t = 0 (index 1 in file).
2167!        IF ( check_existence( var_names, 'tend_ug' ) )  THEN
2168       IF ( check_existence( var_names, 'ls_forcing_ug' ) )  THEN
2169          ALLOCATE( init_3d%ug_init(nzb:nzt+1) )
2170!           CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'tend_ug', 1,                      &
2171!                                 init_3d%ug_init )
2172          CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_ug', 1,                &
2173                                init_3d%ug_init )
2174          init_3d%from_file_ug = .TRUE.
2175       ELSE
2176          init_3d%from_file_ug = .FALSE.
2177       ENDIF
2178!        IF ( check_existence( var_names, 'tend_vg' ) )  THEN
2179       IF ( check_existence( var_names, 'ls_forcing_vg' ) )  THEN
2180          ALLOCATE( init_3d%vg_init(nzb:nzt+1) )
2181!           CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'tend_vg', 1,                      &
2182!                                 init_3d%vg_init )
2183          CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_vg', 1,                &
2184                                init_3d%vg_init )
2185          init_3d%from_file_vg = .TRUE.
2186       ELSE
2187          init_3d%from_file_vg = .FALSE.
2188       ENDIF
2189!
2190!--    Read inital 3D data of u, v, w, pt and q,
2191!--    derived from COSMO model. Read PE-wise yz-slices.
2192!--    Please note, the u-, v- and w-component are defined on different
2193!--    grids with one element less in the x-, y-,
2194!--    and z-direction, respectively. Hence, reading is subdivided
2195!--    into separate loops. 
2196!--    Read u-component
2197       IF ( check_existence( var_names, 'init_u' ) )  THEN
2198!
2199!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
2200          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_u,           &
2201                              .FALSE., 'init_u' )
2202          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_u,             &
2203                              .FALSE., 'init_u' )
2204!
2205!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
2206          IF ( init_3d%lod_u == 1 )  THEN
2207             ALLOCATE( init_3d%u_init(nzb:nzt+1) )
2208             init_3d%u_init = 0.0_wp
2209
2210             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_u',                          &
2211                                init_3d%u_init(nzb+1:nzt+1) )
2212!
2213!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
2214          ELSEIF ( init_3d%lod_u == 2 )  THEN
2215
2216             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_u',                          &
2217                                u(nzb+1:nzt+1,nys:nyn,nxlu:nxr),               &
2218                                nxlu, nys+1, nzb+1,                            &
2219                                nxr-nxlu+1, nyn-nys+1, init_3d%nzu,            &
2220                                dynamic_3d )
2221          ENDIF
2222          init_3d%from_file_u = .TRUE.
2223       ENDIF
2224!
2225!--    Read v-component
2226       IF ( check_existence( var_names, 'init_v' ) )  THEN
2227!
2228!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
2229          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_v,           &
2230                              .FALSE., 'init_v' )
2231          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_v,             &
2232                              .FALSE., 'init_v' )
2233!
2234!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
2235          IF ( init_3d%lod_v == 1 )  THEN
2236             ALLOCATE( init_3d%v_init(nzb:nzt+1) )
2237             init_3d%v_init = 0.0_wp
2238
2239             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_v',                          &
2240                                init_3d%v_init(nzb+1:nzt+1) )
2241
2242!
2243!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
2244          ELSEIF ( init_3d%lod_v == 2 )  THEN
2245
2246             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_v',                          &
2247                                v(nzb+1:nzt+1,nysv:nyn,nxl:nxr),               &
2248                                nxl+1, nysv, nzb+1,                            &
2249                                nxr-nxl+1, nyn-nysv+1, init_3d%nzu,            &
2250                                dynamic_3d )
2251             
2252          ENDIF
2253          init_3d%from_file_v = .TRUE.
2254       ENDIF
2255!
2256!--    Read w-component
2257       IF ( check_existence( var_names, 'init_w' ) )  THEN
2258!
2259!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
2260          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_w,           &
2261                              .FALSE., 'init_w' )
2262          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_w,             &
2263                              .FALSE., 'init_w' )
2264!
2265!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
2266          IF ( init_3d%lod_w == 1 )  THEN
2267             ALLOCATE( init_3d%w_init(nzb:nzt+1) )
2268             init_3d%w_init = 0.0_wp
2269
2270             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_w',                          &
2271                                init_3d%w_init(nzb+1:nzt) )
2272
2273!
2274!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
2275          ELSEIF ( init_3d%lod_w == 2 )  THEN
2276
2277             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_w',                           &
2278                                w(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl:nxr),                   &
2279                                nxl+1, nys+1, nzb+1,                            &
2280                                nxr-nxl+1, nyn-nys+1, init_3d%nzw,              &
2281                                dynamic_3d )
2282
2283          ENDIF
2284          init_3d%from_file_w = .TRUE.
2285       ENDIF
2286!
2287!--    Read potential temperature
2288       IF ( .NOT. neutral )  THEN
2289          IF ( check_existence( var_names, 'init_pt' ) )  THEN
2290!
2291!--          Read attributes for the fill value and level-of-detail
2292             CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_pt,       &
2293                                 .FALSE., 'init_pt' )
2294             CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_pt,         &
2295                                 .FALSE., 'init_pt' )
2296!
2297!--          level-of-detail 1 - read initialization profile
2298             IF ( init_3d%lod_pt == 1 )  THEN
2299                ALLOCATE( init_3d%pt_init(nzb:nzt+1) )
2300
2301                CALL get_variable( id_dynamic, 'init_pt',                      &
2302                                   init_3d%pt_init(nzb+1:nzt+1) )
2303!
2304!--             Set Neumann surface boundary condition for initial profil
2305                init_3d%pt_init(nzb) = init_3d%pt_init(nzb+1)
2306!
2307!--          level-of-detail 2 - read 3D initialization data
2308             ELSEIF ( init_3d%lod_pt == 2 )  THEN
2309
2310                CALL get_variable( id_dynamic, 'init_pt',                      &
2311                                   pt(nzb+1:nzt+1,nys:nyn,nxl:nxr),            &
2312                                   nxl+1, nys+1, nzb+1,                        &
2313                                   nxr-nxl+1, nyn-nys+1, init_3d%nzu,          &
2314                                   dynamic_3d )
2315
2316
2317             ENDIF
2318             init_3d%from_file_pt = .TRUE.
2319          ENDIF
2320       ENDIF
2321!
2322!--    Read mixing ratio
2323       IF ( humidity )  THEN
2324          IF ( check_existence( var_names, 'init_qv' ) )  THEN
2325!
2326!--          Read attributes for the fill value and level-of-detail
2327             CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_q,        &
2328                                 .FALSE., 'init_qv' )
2329             CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_q,          &
2330                                 .FALSE., 'init_qv' )
2331!
2332!--          level-of-detail 1 - read initialization profile
2333             IF ( init_3d%lod_q == 1 )  THEN
2334                ALLOCATE( init_3d%q_init(nzb:nzt+1) )
2335
2336                CALL get_variable( id_dynamic, 'init_qv',                      &
2337                                   init_3d%q_init(nzb+1:nzt+1) )
2338!
2339!--             Set Neumann surface boundary condition for initial profil
2340                init_3d%q_init(nzb) = init_3d%q_init(nzb+1)
2341
2342!
2343!--          level-of-detail 2 - read 3D initialization data
2344             ELSEIF ( init_3d%lod_q == 2 )  THEN
2345             
2346                CALL get_variable( id_dynamic, 'init_qv',                      &
2347                                   q(nzb+1:nzt+1,nys:nyn,nxl:nxr),             &
2348                                   nxl+1, nys+1, nzb+1,                        &
2349                                   nxr-nxl+1, nyn-nys+1, init_3d%nzu,          &
2350                                   dynamic_3d )
2351
2352
2353
2354             ENDIF
2355             init_3d%from_file_q = .TRUE.
2356          ENDIF
2357       ENDIF
2358!
2359!--    Read soil moisture
2360       IF ( land_surface )  THEN
2361
2362          IF ( check_existence( var_names, 'init_soil_m' ) )  THEN
2363!
2364!--          Read attributes for the fill value and level-of-detail
2365             CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill,                        &
2366                                 init_3d%fill_msoil,                           &
2367                                 .FALSE., 'init_soil_m' )
2368             CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod,                         &
2369                                 init_3d%lod_msoil,                            &
2370                                 .FALSE., 'init_soil_m' )
2371!
2372!--          level-of-detail 1 - read initialization profile
2373             IF ( init_3d%lod_msoil == 1 )  THEN
2374                ALLOCATE( init_3d%msoil_init(0:init_3d%nzs-1) )
2375
2376                CALL get_variable( id_dynamic, 'init_soil_m',                  &
2377                                   init_3d%msoil_init(0:init_3d%nzs-1) )
2378!
2379!--          level-of-detail 2 - read 3D initialization data
2380             ELSEIF ( init_3d%lod_msoil == 2 )  THEN
2381                ALLOCATE ( init_3d%msoil(0:init_3d%nzs-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
2382
2383               CALL get_variable( id_dynamic, 'init_soil_m',                   &   
2384                                  init_3d%msoil(0:init_3d%nzs-1,nys:nyn,nxl:nxr),&
2385                                  nxl, nxr, nys, nyn, 0, init_3d%nzs-1 )
2386
2387             ENDIF
2388             init_3d%from_file_msoil = .TRUE.
2389          ENDIF
2390!
2391!--       Read soil temperature
2392          IF ( check_existence( var_names, 'init_soil_t' ) )  THEN
2393!
2394!--          Read attributes for the fill value and level-of-detail
2395             CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill,                        &
2396                                 init_3d%fill_tsoil,                           &
2397                                 .FALSE., 'init_soil_t' )
2398             CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod,                         &
2399                                 init_3d%lod_tsoil,                            &
2400                                 .FALSE., 'init_soil_t' )
2401!
2402!--          level-of-detail 1 - read initialization profile
2403             IF ( init_3d%lod_tsoil == 1 )  THEN
2404                ALLOCATE( init_3d%tsoil_init(0:init_3d%nzs-1) )
2405
2406                CALL get_variable( id_dynamic, 'init_soil_t',                  &
2407                                   init_3d%tsoil_init(0:init_3d%nzs-1) )
2408
2409!
2410!--          level-of-detail 2 - read 3D initialization data
2411             ELSEIF ( init_3d%lod_tsoil == 2 )  THEN
2412                ALLOCATE ( init_3d%tsoil(0:init_3d%nzs-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
2413               
2414                CALL get_variable( id_dynamic, 'init_soil_t',                  &   
2415                                  init_3d%tsoil(0:init_3d%nzs-1,nys:nyn,nxl:nxr),&
2416                                  nxl, nxr, nys, nyn, 0, init_3d%nzs-1 )
2417             ENDIF
2418             init_3d%from_file_tsoil = .TRUE.
2419          ENDIF
2420       ENDIF
2421!
2422!--    Close input file
2423       CALL close_input_file( id_dynamic )
2424#endif
2425!
2426!--    End of CPU measurement
2427       CALL cpu_log( log_point_s(85), 'NetCDF input init', 'stop' )
2428!
2429!--    Finally, check if the input data has any fill values. Please note,
2430!--    checks depend on the LOD of the input data.
2431       IF ( init_3d%from_file_u )  THEN
2432          check_passed = .TRUE.
2433          IF ( init_3d%lod_u == 1 )  THEN
2434             IF ( ANY( init_3d%u_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_u ) )       &
2435                check_passed = .FALSE.
2436          ELSEIF ( init_3d%lod_u == 2 )  THEN
2437             IF ( ANY( u(nzb+1:nzt+1,nys:nyn,nxlu:nxr) == init_3d%fill_u ) )   &
2438                check_passed = .FALSE.
2439          ENDIF
2440          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
2441             message_string = 'NetCDF input for u_init must not contain ' //   &
2442                              'any _FillValues'
2443             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI004', 2, 2, 0, 6, 0 )
2444          ENDIF
2445       ENDIF
2446
2447       IF ( init_3d%from_file_v )  THEN
2448          check_passed = .TRUE.
2449          IF ( init_3d%lod_v == 1 )  THEN
2450             IF ( ANY( init_3d%v_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_v ) )       &
2451                check_passed = .FALSE.
2452          ELSEIF ( init_3d%lod_v == 2 )  THEN
2453             IF ( ANY( v(nzb+1:nzt+1,nysv:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_v ) )   &
2454                check_passed = .FALSE.
2455          ENDIF
2456          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
2457             message_string = 'NetCDF input for v_init must not contain ' //   &
2458                              'any _FillValues'
2459             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI005', 2, 2, 0, 6, 0 )
2460          ENDIF
2461       ENDIF
2462
2463       IF ( init_3d%from_file_w )  THEN
2464          check_passed = .TRUE.
2465          IF ( init_3d%lod_w == 1 )  THEN
2466             IF ( ANY( init_3d%w_init(nzb+1:nzt) == init_3d%fill_w ) )         &
2467                check_passed = .FALSE.
2468          ELSEIF ( init_3d%lod_w == 2 )  THEN
2469             IF ( ANY( w(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_w ) )      &
2470                check_passed = .FALSE.
2471          ENDIF
2472          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
2473             message_string = 'NetCDF input for w_init must not contain ' //   &
2474                              'any _FillValues'
2475             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI006', 2, 2, 0, 6, 0 )
2476          ENDIF
2477       ENDIF
2478
2479       IF ( init_3d%from_file_pt )  THEN
2480          check_passed = .TRUE.
2481          IF ( init_3d%lod_pt == 1 )  THEN
2482             IF ( ANY( init_3d%pt_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_pt ) )     &
2483                check_passed = .FALSE.
2484          ELSEIF ( init_3d%lod_pt == 2 )  THEN
2485             IF ( ANY( pt(nzb+1:nzt+1,nys:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_pt ) )  &
2486                check_passed = .FALSE.
2487          ENDIF
2488          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
2489             message_string = 'NetCDF input for pt_init must not contain ' //  &
2490                              'any _FillValues'
2491             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI007', 2, 2, 0, 6, 0 )
2492          ENDIF
2493       ENDIF
2494
2495       IF ( init_3d%from_file_q )  THEN
2496          check_passed = .TRUE.
2497          IF ( init_3d%lod_q == 1 )  THEN
2498             IF ( ANY( init_3d%q_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_q ) )       &
2499                check_passed = .FALSE.
2500          ELSEIF ( init_3d%lod_q == 2 )  THEN
2501             IF ( ANY( q(nzb+1:nzt+1,nys:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_q ) )    &
2502                check_passed = .FALSE.
2503          ENDIF
2504          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
2505             message_string = 'NetCDF input for q_init must not contain ' //   &
2506                              'any _FillValues'
2507             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI008', 2, 2, 0, 6, 0 )
2508          ENDIF
2509       ENDIF
2510!
2511!--    Workaround for cyclic conditions. Please see above for further explanation.
2512       IF ( bc_lr_cyc  .AND.  nxl == 0 )  nxlu = nxl
2513       IF ( bc_ns_cyc  .AND.  nys == 0 )  nysv = nys
2514
2515    END SUBROUTINE netcdf_data_input_init_3d
2516
2517!------------------------------------------------------------------------------!
2518! Description:
2519! ------------
2520!> Reads data at lateral and top boundaries derived from larger-scale model
2521!> (COSMO) by Inifor.
2522!------------------------------------------------------------------------------!
2523    SUBROUTINE netcdf_data_input_lsf
2524
2525       USE control_parameters,                                                 &
2526           ONLY:  bc_lr_cyc, bc_ns_cyc, force_bound_l, force_bound_n,          &
2527                  force_bound_r, force_bound_s,                                &
2528                  forcing, humidity, message_string, neutral, simulated_time
2529
2530
2531       USE indices,                                                            &
2532           ONLY:  nxl, nxlu, nxr, nyn, nys, nysv, nzb, nzt
2533
2534       IMPLICIT NONE
2535
2536       LOGICAL      ::  dynamic_3d = .TRUE. !< flag indicating that 3D data is read from dynamic file
2537       
2538       INTEGER(iwp) ::  i          !< running index along x-direction
2539       INTEGER(iwp) ::  id_dynamic !< NetCDF id of dynamic input file
2540       INTEGER(iwp) ::  j          !< running index along y-direction
2541       INTEGER(iwp) ::  k          !< running index along z-direction
2542       INTEGER(iwp) ::  num_vars   !< number of variables in netcdf input file
2543       INTEGER(iwp) ::  t          !< running index time dimension
2544
2545       REAL(wp) ::  dum           !< dummy variable to skip columns while reading topography file
2546
2547       force%from_file = MERGE( .TRUE., .FALSE., input_pids_dynamic )
2548!
2549!--    Skip input if no forcing from larger-scale models is applied.
2550       IF ( .NOT. forcing )  RETURN
2551
2552!
2553!--    CPU measurement
2554       CALL cpu_log( log_point_s(86), 'NetCDF input forcing', 'start' )
2555
2556#if defined ( __netcdf )
2557!
2558!--    Open file in read-only mode
2559       CALL open_read_file( TRIM( input_file_dynamic ) //                      &
2560                            TRIM( coupling_char ), id_dynamic )
2561!
2562!--    Initialize INIFOR forcing.
2563       IF ( .NOT. force%init )  THEN
2564!
2565!--       At first, inquire all variable names.
2566          CALL inquire_num_variables( id_dynamic, num_vars )
2567!
2568!--       Allocate memory to store variable names.
2569          ALLOCATE( force%var_names(1:num_vars) )
2570          CALL inquire_variable_names( id_dynamic, force%var_names )
2571!
2572!--       Read time dimension, allocate memory and finally read time array
2573          CALL get_dimension_length( id_dynamic, force%nt, 'time' )
2574
2575          IF ( check_existence( force%var_names, 'time' ) )  THEN
2576             ALLOCATE( force%time(0:force%nt-1) )
2577             CALL get_variable( id_dynamic, 'time', force%time )
2578          ENDIF
2579!
2580!--       Read vertical dimension of scalar und w grid
2581          CALL get_dimension_length( id_dynamic, force%nzu, 'z' )
2582          CALL get_dimension_length( id_dynamic, force%nzw, 'zw' )
2583
2584          IF ( check_existence( force%var_names, 'z' ) )  THEN
2585             ALLOCATE( force%zu_atmos(1:force%nzu) )
2586             CALL get_variable( id_dynamic, 'z', force%zu_atmos )
2587          ENDIF
2588          IF ( check_existence( force%var_names, 'zw' ) )  THEN
2589             ALLOCATE( force%zw_atmos(1:force%nzw) )
2590             CALL get_variable( id_dynamic, 'zw', force%zw_atmos )
2591          ENDIF
2592
2593!
2594!--       Read surface pressure
2595          IF ( check_existence( force%var_names,                               &
2596                            'surface_forcing_surface_pressure' ) )  THEN
2597             ALLOCATE( force%surface_pressure(0:force%nt-1) )
2598             CALL get_variable( id_dynamic,                                    &
2599                                'surface_forcing_surface_pressure',            &
2600                                force%surface_pressure )
2601          ENDIF
2602!
2603!--       Set control flag to indicate that initialization is already done
2604          force%init = .TRUE.
2605
2606       ENDIF
2607
2608!
2609!--    Obtain time index for current input starting at 0.
2610!--    @todo: At the moment time, in INIFOR and simulated time correspond
2611!--           to each other. If required, adjust to daytime.
2612       force%tind = MINLOC( ABS( force%time - simulated_time ), DIM = 1 )      &
2613                    - 1
2614       force%tind_p = force%tind + 1       
2615!
2616!--    Read geostrophic wind components. In case of forcing, this is only
2617!--    required if cyclic boundary conditions are applied.
2618       IF ( bc_lr_cyc  .AND.  bc_ns_cyc )  THEN
2619          DO  t = force%tind, force%tind_p
2620!              CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'tend_ug', t+1,           &
2621!                                    force%ug(t-force%tind,:) )
2622!              CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'tend_vg', t+1,           &
2623!                                    force%ug(t-force%tind,:) )
2624             CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_ug', t+1,           &
2625                                   force%ug(t-force%tind,:) )
2626             CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_vg', t+1,           &
2627                                   force%ug(t-force%tind,:) )
2628          ENDDO
2629       ENDIF
2630!
2631!--    Read data at lateral and top boundaries. Please note, at left and
2632!--    right domain boundary, yz-layers are read for u, v, w, pt and q.
2633!--    For the v-component, the data starts at nysv, while for the other
2634!--    quantities the data starts at nys. This is equivalent at the north
2635!--    and south domain boundary for the u-component.
2636       IF ( force_bound_l )  THEN
2637          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_u',                  &
2638                           force%u_left(0:1,nzb+1:nzt+1,nys:nyn),              &
2639                           nys+1, nzb+1, force%tind+1,                         &
2640                           nyn-nys+1, force%nzu, 2, dynamic_3d )
2641         
2642          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_v',                  &
2643                           force%v_left(0:1,nzb+1:nzt+1,nysv:nyn),             &
2644                           nysv, nzb+1, force%tind+1,                          &
2645                           nyn-nysv+1, force%nzu, 2, dynamic_3d )
2646
2647          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_w',                  &
2648                           force%w_left(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn),                &
2649                           nys+1, nzb+1, force%tind+1,                         &
2650                           nyn-nys+1, force%nzw, 2, dynamic_3d )
2651
2652          IF ( .NOT. neutral )  THEN
2653             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_pt',              &
2654                           force%pt_left(0:1,nzb+1:nzt+1,nys:nyn),             &
2655                           nys+1, nzb+1, force%tind+1,                         &
2656                           nyn-nys+1, force%nzu, 2, dynamic_3d )
2657          ENDIF
2658          IF ( humidity )  THEN
2659             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_qv',              &
2660                           force%q_left(0:1,nzb+1:nzt+1,nys:nyn),              &
2661                           nys+1, nzb+1, force%tind+1,                         &
2662                           nyn-nys+1, force%nzu, 2, dynamic_3d )
2663          ENDIF
2664       ENDIF
2665
2666       IF ( force_bound_r )  THEN
2667          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_u',                 &
2668                           force%u_right(0:1,nzb+1:nzt+1,nys:nyn),             &
2669                           nys+1, nzb+1, force%tind+1,                         &
2670                           nyn-nys+1, force%nzu, 2, dynamic_3d )
2671                           
2672          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_v',                 &
2673                           force%v_right(0:1,nzb+1:nzt+1,nysv:nyn),            &
2674                           nysv, nzb+1, force%tind+1,                          &
2675                           nyn-nysv+1, force%nzu, 2, dynamic_3d )
2676                           
2677          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_w',                 &
2678                           force%w_right(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn),               &
2679                           nys+1, nzb+1, force%tind+1,                         &
2680                           nyn-nys+1, force%nzw, 2, dynamic_3d )
2681                           
2682          IF ( .NOT. neutral )  THEN
2683             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_pt',             &
2684                           force%pt_right(0:1,nzb+1:nzt+1,nys:nyn),            &
2685                           nys+1, nzb+1, force%tind+1,                         &
2686                           nyn-nys+1, force%nzu, 2, dynamic_3d )
2687          ENDIF
2688          IF ( humidity )  THEN
2689             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_qv',             &
2690                           force%q_right(0:1,nzb+1:nzt+1,nys:nyn),             &
2691                           nys+1, nzb+1, force%tind+1,                         &
2692                           nyn-nys+1, force%nzu, 2, dynamic_3d )
2693          ENDIF
2694       ENDIF
2695
2696       IF ( force_bound_n )  THEN
2697       
2698          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_u',                 &
2699                           force%u_north(0:1,nzb+1:nzt+1,nxlu:nxr),            &
2700                           nxlu, nzb+1, force%tind+1,                          &
2701                           nxr-nxlu+1, force%nzu, 2, dynamic_3d )
2702
2703          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_v',                 &
2704                           force%v_north(0:1,nzb+1:nzt+1,nxl:nxr),             &
2705                           nxl+1, nzb+1, force%tind+1,                         &
2706                           nxr-nxl+1, force%nzu, 2, dynamic_3d )
2707                           
2708          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_w',                 &
2709                           force%w_north(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr),               &
2710                           nxl+1, nzb+1, force%tind+1,                         &
2711                           nxr-nxl+1, force%nzw, 2, dynamic_3d )
2712                           
2713          IF ( .NOT. neutral )  THEN
2714             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_pt',             &
2715                           force%pt_north(0:1,nzb+1:nzt+1,nxl:nxr),            &
2716                           nxl+1, nzb+1, force%tind+1,                         &
2717                           nxr-nxl+1, force%nzu, 2, dynamic_3d )
2718          ENDIF
2719          IF ( humidity )  THEN
2720             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_qv',             &
2721                           force%q_north(0:1,nzb+1:nzt+1,nxl:nxr),             &
2722                           nxl+1, nzb+1, force%tind+1,                         &
2723                           nxr-nxl+1, force%nzu, 2, dynamic_3d )
2724          ENDIF
2725       ENDIF
2726
2727       IF ( force_bound_s )  THEN
2728          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_u',                 &
2729                           force%u_south(0:1,nzb+1:nzt+1,nxlu:nxr),            &
2730                           nxlu, nzb+1, force%tind+1,                          &
2731                           nxr-nxlu+1, force%nzu, 2, dynamic_3d )
2732
2733          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_v',                 &
2734                           force%v_south(0:1,nzb+1:nzt+1,nxl:nxr),             &
2735                           nxl+1, nzb+1, force%tind+1,                         &
2736                           nxr-nxl+1, force%nzu, 2, dynamic_3d )
2737                           
2738          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_w',                 &
2739                           force%w_south(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr),               &
2740                           nxl+1, nzb+1, force%tind+1,                         &
2741                           nxr-nxl+1, force%nzw, 2, dynamic_3d )
2742                           
2743          IF ( .NOT. neutral )  THEN
2744             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_pt',             &
2745                           force%pt_south(0:1,nzb+1:nzt+1,nxl:nxr),            &
2746                           nxl+1, nzb+1, force%tind+1,                         &
2747                           nxr-nxl+1, force%nzu, 2, dynamic_3d )
2748          ENDIF
2749          IF ( humidity )  THEN
2750             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_qv',             &
2751                           force%q_south(0:1,nzb+1:nzt+1,nxl:nxr),             &
2752                           nxl+1, nzb+1, force%tind+1,                         &
2753                           nxr-nxl+1, force%nzu, 2, dynamic_3d )
2754          ENDIF
2755       ENDIF
2756!
2757!--    Top boundary
2758       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_u',                      &
2759                             force%u_top(0:1,nys:nyn,nxlu:nxr),                &
2760                             nxlu, nys+1, force%tind+1,                        &
2761                             nxr-nxlu+1, nyn-nys+1, 2, dynamic_3d )
2762
2763       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_v',                      &
2764                             force%v_top(0:1,nysv:nyn,nxl:nxr),                &
2765                             nxl+1, nysv, force%tind+1,                        &
2766                             nxr-nxl+1, nyn-nysv+1, 2, dynamic_3d )
2767                             
2768       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_w',                      &
2769                             force%w_top(0:1,nys:nyn,nxl:nxr),                 &
2770                             nxl+1, nys+1, force%tind+1,                       &
2771                             nxr-nxl+1, nyn-nys+1, 2, dynamic_3d )
2772                             
2773       IF ( .NOT. neutral )  THEN
2774          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_pt',                  &
2775                                force%pt_top(0:1,nys:nyn,nxl:nxr),             &
2776                                nxl+1, nys+1, force%tind+1,                    &
2777                                nxr-nxl+1, nyn-nys+1, 2, dynamic_3d )
2778       ENDIF
2779       IF ( humidity )  THEN
2780          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_qv',                  &
2781                                force%q_top(0:1,nys:nyn,nxl:nxr),              &
2782                                nxl+1, nys+1, force%tind+1,                    &
2783                                nxr-nxl+1, nyn-nys+1, 2, dynamic_3d )
2784       ENDIF
2785
2786!
2787!--    Close input file
2788       CALL close_input_file( id_dynamic )
2789#endif
2790!
2791!--    End of CPU measurement
2792       CALL cpu_log( log_point_s(86), 'NetCDF input forcing', 'stop' )
2793
2794!
2795!--    Finally, after data input set control flag indicating that vertical
2796!--    inter- and/or extrapolation is required.
2797!--    Please note, inter/extrapolation of INIFOR data is only a workaroud,
2798!--    as long as INIFOR delivers vertically equidistant data.
2799       force%interpolated = .FALSE.
2800
2801    END SUBROUTINE netcdf_data_input_lsf
2802
2803
2804!------------------------------------------------------------------------------!
2805! Description:
2806! ------------
2807!> Checks input file for consistency and minimum requirements.
2808!------------------------------------------------------------------------------!
2809    SUBROUTINE netcdf_data_input_check_dynamic
2810
2811       USE control_parameters,                                                 &
2812           ONLY:  initializing_actions, forcing, message_string
2813
2814       IMPLICIT NONE
2815
2816!
2817!--    In case of forcing, check whether dynamic input file is present
2818       IF ( .NOT. input_pids_dynamic  .AND.  forcing )  THEN
2819          message_string = 'forcing = .TRUE. requires dynamic input file ' //  &
2820                            TRIM( input_file_dynamic ) // TRIM( coupling_char )
2821          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI009', 1, 2, 0, 6, 0 )
2822       ENDIF
2823!
2824!--    Dynamic input file must also be present if initialization via inifor is
2825!--    prescribed.
2826       IF ( .NOT. input_pids_dynamic  .AND.                                    &
2827            TRIM( initializing_actions ) == 'inifor' )  THEN
2828          message_string = 'initializing_actions = inifor requires dynamic ' //&
2829                           'input file ' // TRIM( input_file_dynamic ) //      &
2830                           TRIM( coupling_char )
2831          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI010', 1, 2, 0, 6, 0 )
2832       ENDIF
2833
2834    END SUBROUTINE netcdf_data_input_check_dynamic
2835
2836!------------------------------------------------------------------------------!
2837! Description:
2838! ------------
2839!> Checks input file for consistency and minimum requirements.
2840!------------------------------------------------------------------------------!
2841    SUBROUTINE netcdf_data_input_check_static
2842
2843       USE arrays_3d,                                                          &
2844           ONLY:  zu
2845
2846       USE control_parameters,                                                 &
2847           ONLY:  land_surface, message_string, urban_surface
2848
2849       USE grid_variables,                                                     &
2850           ONLY:  dx, dy
2851
2852       USE indices,                                                            &
2853           ONLY:  nx, nxl, nxr, ny, nyn, nys
2854
2855       IMPLICIT NONE
2856
2857       INTEGER(iwp) ::  i      !< loop index along x-direction
2858       INTEGER(iwp) ::  j      !< loop index along y-direction
2859       INTEGER(iwp) ::  n_surf !< number of different surface types at given location
2860
2861       LOGICAL      ::  check_passed !< flag indicating if a check passed
2862
2863!
2864!--    Return if no static input file is available
2865       IF ( .NOT. input_pids_static )  RETURN
2866!
2867!--    Check whether dimension size in input file matches the model dimensions
2868       IF ( dim_static%nx-1 /= nx  .OR.  dim_static%ny-1 /= ny )  THEN
2869          message_string = 'Static input file: horizontal dimension in ' //    &
2870                           'x- and/or y-direction ' //                         &
2871                           'do not match the respective model dimension'
2872          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI011', 1, 2, 0, 6, 0 )
2873       ENDIF
2874!
2875!--    Check if grid spacing of provided input data matches the respective
2876!--    grid spacing in the model.
2877       IF ( dim_static%x(1) - dim_static%x(0) /= dx  .OR.                      &
2878            dim_static%y(1) - dim_static%y(0) /= dy )  THEN
2879          message_string = 'Static input file: horizontal grid spacing ' //    &
2880                           'in x- and/or y-direction ' //                      &
2881                           'do not match the respective model grid spacing.'
2882          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI012', 1, 2, 0, 6, 0 )
2883       ENDIF
2884!
2885!--    Check orography for fill-values. For the moment, give an error message.
2886!--    More advanced methods, e.g. a nearest neighbor algorithm as used in GIS
2887!--    systems might be implemented later.
2888!--    Please note, if no terrain height is provided, it is set to 0.
2889       IF ( ANY( terrain_height_f%var == terrain_height_f%fill ) )  THEN
2890          message_string = 'NetCDF variable zt is not ' //                     &
2891                           'allowed to have missing data'
2892          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI013', 2, 2, myid, 6, 0 )
2893       ENDIF
2894!
2895!--    Check for negative terrain heights
2896       IF ( ANY( terrain_height_f%var < 0.0_wp ) )  THEN
2897          message_string = 'NetCDF variable zt is not ' //                     &
2898                           'allowed to have negative values'
2899          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI013', 2, 2, myid, 6, 0 )
2900       ENDIF
2901!
2902!--    If 3D buildings are read, check if building information is consistent
2903!--    to numeric grid.
2904       IF ( buildings_f%from_file )  THEN
2905          IF ( buildings_f%lod == 2 )  THEN
2906             IF ( buildings_f%nz > SIZE( zu ) )  THEN
2907                message_string = 'Reading 3D building data - too much ' //     &
2908                                 'data points along the vertical coordinate.'
2909                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI014', 2, 2, 0, 6, 0 )
2910             ENDIF
2911
2912             IF ( ANY( buildings_f%z(0:buildings_f%nz-1) /=                    &
2913                       zu(0:buildings_f%nz-1) ) )  THEN
2914                message_string = 'Reading 3D building data - vertical ' //     &
2915                                 'coordinate do not match numeric grid.'
2916                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI015', 2, 2, 0, 6, 0 )
2917             ENDIF
2918          ENDIF
2919       ENDIF
2920
2921!
2922!--    Skip further checks concerning buildings and natural surface properties
2923!--    if no urban surface and land surface model are applied.
2924       IF (  .NOT. land_surface  .OR.  .NOT. urban_surface )  RETURN
2925!
2926!--    Check for minimum requirement of surface-classification data in case
2927!--    static input file is used.
2928       IF ( ( .NOT. vegetation_type_f%from_file  .OR.                          &
2929              .NOT. pavement_type_f%from_file    .OR.                          &
2930              .NOT. water_type_f%from_file       .OR.                          &
2931              .NOT. soil_type_f%from_file             ) .OR.                   &
2932             ( urban_surface  .AND.  .NOT. building_type_f%from_file ) )  THEN
2933          message_string = 'Minimum requirement for surface classification ' //&
2934                           'is not fulfilled. At least ' //                    &
2935                           'vegetation_type, pavement_type, ' //               &
2936                           'soil_type and water_type are '//                   &
2937                           'required. If urban-surface model is applied, ' //  &
2938                           'also building_type ist required'
2939          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI016', 1, 2, 0, 6, 0 )
2940       ENDIF
2941!
2942!--    Check for general availability of input variables.
2943!--    If vegetation_type is 0 at any location, vegetation_pars as well as
2944!--    root_area_dens_s are required.
2945       IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
2946          IF ( ANY( vegetation_type_f%var == 0 ) )  THEN
2947             IF ( .NOT. vegetation_pars_f%from_file )  THEN
2948                message_string = 'If vegegation_type = 0 at any location, ' // &
2949                                 'vegetation_pars is required'
2950                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI017', 2, 2, -1, 6, 0 )
2951             ENDIF
2952             IF ( .NOT. root_area_density_lsm_f%from_file )  THEN
2953                message_string = 'If vegegation_type = 0 at any location, ' // &
2954                                 'root_area_dens_s is required'
2955                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI018', 2, 2, myid, 6, 0 )
2956             ENDIF
2957          ENDIF
2958       ENDIF
2959!
2960!--    If soil_type is zero at any location, soil_pars is required.
2961       IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
2962          check_passed = .TRUE.
2963          IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
2964             IF ( ANY( soil_type_f%var_2d == 0 ) )  THEN
2965                IF ( .NOT. soil_pars_f%from_file )  check_passed = .FALSE.
2966             ENDIF
2967          ELSE
2968             IF ( ANY( soil_type_f%var_3d == 0 ) )  THEN
2969                IF ( .NOT. soil_pars_f%from_file )  check_passed = .FALSE.
2970             ENDIF
2971          ENDIF
2972          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
2973             message_string = 'If soil_type = 0 at any location, ' //          &
2974                              'soil_pars is required'
2975             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI019', 2, 2, myid, 6, 0 )
2976          ENDIF
2977       ENDIF
2978!
2979!--    If building_type is zero at any location, building_pars is required.
2980       IF ( building_type_f%from_file )  THEN
2981          IF ( ANY( building_type_f%var == 0 ) )  THEN
2982             IF ( .NOT. building_pars_f%from_file )  THEN
2983                message_string = 'If building_type = 0 at any location, ' //   &
2984                                 'building_pars is required'
2985                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI020', 2, 2, myid, 6, 0 )
2986             ENDIF
2987          ENDIF
2988       ENDIF
2989!
2990!--    If albedo_type is zero at any location, albedo_pars is required.
2991       IF ( albedo_type_f%from_file )  THEN
2992          IF ( ANY( albedo_type_f%var == 0 ) )  THEN
2993             IF ( .NOT. albedo_pars_f%from_file )  THEN
2994                message_string = 'If albedo_type = 0 at any location, ' //     &
2995                                 'albedo_pars is required'
2996                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI021', 2, 2, myid, 6, 0 )
2997             ENDIF
2998          ENDIF
2999       ENDIF
3000!
3001!--    If pavement_type is zero at any location, pavement_pars is required.
3002       IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
3003          IF ( ANY( pavement_type_f%var == 0 ) )  THEN
3004             IF ( .NOT. pavement_pars_f%from_file )  THEN
3005                message_string = 'If pavement_type = 0 at any location, ' //   &
3006                                 'pavement_pars is required'
3007                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI022', 2, 2, myid, 6, 0 )
3008             ENDIF
3009          ENDIF
3010       ENDIF
3011!
3012!--    If pavement_type is zero at any location, also pavement_subsurface_pars
3013!--    is required.
3014       IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
3015          IF ( ANY( pavement_type_f%var == 0 ) )  THEN
3016             IF ( .NOT. pavement_subsurface_pars_f%from_file )  THEN
3017                message_string = 'If pavement_type = 0 at any location, ' //   &
3018                                 'pavement_subsurface_pars is required'
3019                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI023', 2, 2, myid, 6, 0 )
3020             ENDIF
3021          ENDIF
3022       ENDIF
3023!
3024!--    If water_type is zero at any location, water_pars is required.
3025       IF ( water_type_f%from_file )  THEN
3026          IF ( ANY( water_type_f%var == 0 ) )  THEN
3027             IF ( .NOT. water_pars_f%from_file )  THEN
3028                message_string = 'If water_type = 0 at any location, ' //      &
3029                                 'water_pars is required'
3030                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI024', 2, 2,myid, 6, 0 )
3031             ENDIF
3032          ENDIF
3033       ENDIF
3034!
3035!--    Check for local consistency of the input data.
3036       DO  i = nxl, nxr
3037          DO  j = nys, nyn
3038!
3039!--          For each (y,x)-location at least one of the parameters
3040!--          vegetation_type, pavement_type, building_type, or water_type
3041!--          must be set to a non­missing value.
3042             IF ( vegetation_type_f%var(j,i) == vegetation_type_f%fill  .AND.  &
3043                  pavement_type_f%var(j,i)   == pavement_type_f%fill    .AND.  &
3044                  building_type_f%var(j,i)   == building_type_f%fill    .AND.  &
3045                  water_type_f%var(j,i)      == water_type_f%fill )  THEN
3046                WRITE( message_string, * ) 'At least one of the parameters '// &
3047                                 'vegetation_type, pavement_type, '     //     &
3048                                 'building_type, or water_type must be set '// &
3049                                 'to a non-missing value. Grid point: ', j, i
3050                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI025', 2, 2, myid, 6, 0 )
3051             ENDIF
3052!
3053!--          Note that a soil_type is required for each location (y,x) where
3054!--          either vegetation_type or pavement_type is a non­missing value.
3055             IF ( ( vegetation_type_f%var(j,i) /= vegetation_type_f%fill  .OR. &
3056                    pavement_type_f%var(j,i)   /= pavement_type_f%fill ) )  THEN
3057                check_passed = .TRUE.
3058                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
3059                   IF ( soil_type_f%var_2d(j,i) == soil_type_f%fill )          &
3060                      check_passed = .FALSE.
3061                ELSE
3062                   IF ( ANY( soil_type_f%var_3d(:,j,i) == soil_type_f%fill) )  &
3063                      check_passed = .FALSE.
3064                ENDIF
3065
3066                IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3067                   message_string = 'soil_type is required for each '//        &
3068                                 'location (y,x) where vegetation_type or ' // &
3069                                 'pavement_type is a non-missing value.'
3070                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI026',            &
3071                                  2, 2, myid, 6, 0 )
3072                ENDIF
3073             ENDIF
3074!
3075!--          Check for consistency of surface fraction. If more than one type
3076!--          is set, surface fraction need to be given and the sum must not
3077!--          be larger than 1.
3078             n_surf = 0
3079             IF ( vegetation_type_f%var(j,i) /= vegetation_type_f%fill )       &
3080                n_surf = n_surf + 1
3081             IF ( water_type_f%var(j,i)      /= water_type_f%fill )            &
3082                n_surf = n_surf + 1
3083             IF ( pavement_type_f%var(j,i)   /= pavement_type_f%fill )         &
3084                n_surf = n_surf + 1
3085
3086             IF ( n_surf > 1 )  THEN
3087                IF ( .NOT. surface_fraction_f%from_file )  THEN
3088                   message_string = 'If more than one surface type is ' //     &
3089                                 'given at a location, surface_fraction ' //   &
3090                                 'must be provided.'
3091                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI027',            &
3092                                  2, 2, myid, 6, 0 )
3093                ELSEIF ( ANY ( surface_fraction_f%frac(:,j,i) ==               &
3094                               surface_fraction_f%fill ) )  THEN
3095                   message_string = 'If more than one surface type is ' //     &
3096                                 'given at a location, surface_fraction ' //   &
3097                                 'must be provided.'
3098                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI027',            &
3099                                  2, 2, myid, 6, 0 )
3100                ENDIF
3101             ENDIF
3102!
3103!--          Check for further mismatches. e.g. relative fractions exceed 1 or
3104!--          vegetation_type is set but surface vegetation fraction is zero,
3105!--          etc..
3106             IF ( surface_fraction_f%from_file )  THEN
3107!
3108!--             Sum of relative fractions must not exceed 1.
3109                IF ( SUM ( surface_fraction_f%frac(0:2,j,i) ) > 1.0_wp )  THEN
3110                   message_string = 'surface_fraction must not exceed 1'
3111                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI028',            &
3112                                  2, 2, myid, 6, 0 )
3113                ENDIF
3114!
3115!--             Relative fraction for a type must not be zero at locations where
3116!--             this type is set.
3117                IF (                                                           &
3118                  ( vegetation_type_f%var(j,i) /= vegetation_type_f%fill  .AND.&
3119                 ( surface_fraction_f%frac(ind_veg_wall,j,i) == 0.0_wp .OR.    &
3120                   surface_fraction_f%frac(ind_veg_wall,j,i) ==                &
3121                                                     surface_fraction_f%fill ) &
3122                  )  .OR.                                                      &
3123                  ( pavement_type_f%var(j,i) /= pavement_type_f%fill     .AND. &
3124                 ( surface_fraction_f%frac(ind_pav_green,j,i) == 0.0_wp .OR.   &
3125                   surface_fraction_f%frac(ind_pav_green,j,i) ==               &
3126                                                     surface_fraction_f%fill ) &
3127                  )  .OR.                                                      &
3128                  ( water_type_f%var(j,i) /= water_type_f%fill           .AND. &
3129                 ( surface_fraction_f%frac(ind_wat_win,j,i) == 0.0_wp .OR.     &
3130                   surface_fraction_f%frac(ind_wat_win,j,i) ==                 &
3131                                                     surface_fraction_f%fill ) &
3132                  ) )  THEN
3133                   WRITE( message_string, * ) 'Mismatch in setting of '     // &
3134                             'surface_fraction. Vegetation-, pavement-, or '// &
3135                             'water surface is given at (i,j) = ( ', i, j,     &
3136                             ' ), but surface fraction is 0 for the given type.'
3137                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI029',            &
3138                                  2, 2, myid, 6, 0 )
3139                ENDIF
3140!
3141!--             Relative fraction for a type must not contain non-zero values
3142!--             if this type is not set.
3143                IF (                                                           &
3144                  ( vegetation_type_f%var(j,i) == vegetation_type_f%fill  .AND.&
3145                 ( surface_fraction_f%frac(ind_veg_wall,j,i) /= 0.0_wp .AND.   &
3146                   surface_fraction_f%frac(ind_veg_wall,j,i) /=                &
3147                                                     surface_fraction_f%fill ) &
3148                  )  .OR.                                                      &
3149                  ( pavement_type_f%var(j,i) == pavement_type_f%fill     .AND. &
3150                 ( surface_fraction_f%frac(ind_pav_green,j,i) /= 0.0_wp .AND.  &
3151                   surface_fraction_f%frac(ind_pav_green,j,i) /=               &
3152                                                     surface_fraction_f%fill ) &
3153                  )  .OR.                                                      &
3154                  ( water_type_f%var(j,i) == water_type_f%fill           .AND. &
3155                 ( surface_fraction_f%frac(ind_wat_win,j,i) /= 0.0_wp .AND.    &
3156                   surface_fraction_f%frac(ind_wat_win,j,i) /=                 &
3157                                                     surface_fraction_f%fill ) &
3158                  ) )  THEN
3159                   WRITE( message_string, * ) 'Mismatch in setting of '     // &
3160                             'surface_fraction. Vegetation-, pavement-, or '// &
3161                             'water surface is not given at (i,j) = ( ', i, j, &
3162                             ' ), but surface fraction is not 0 for the ' //   &
3163                             'given type.'
3164                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI030',            &
3165                                  2, 2, myid, 6, 0 )
3166                ENDIF
3167             ENDIF
3168!
3169!--          Check vegetation_pars. If vegetation_type is 0, all parameters
3170!--          need to be set, otherwise, single parameters set by
3171!--          vegetation_type can be overwritten.
3172             IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
3173                IF ( vegetation_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
3174                   IF ( ANY( vegetation_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==               &
3175                             vegetation_pars_f%fill ) )  THEN
3176                      message_string = 'If vegetation_type(y,x) = 0, all '  // &
3177                                       'parameters of vegetation_pars at '//   &
3178                                       'this location must be set.'
3179                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI031',         &
3180                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3181                   ENDIF
3182                ENDIF
3183             ENDIF
3184!
3185!--          Check root distribution. If vegetation_type is 0, all levels must
3186!--          be set.
3187             IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
3188                IF ( vegetation_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
3189                   IF ( ANY( root_area_density_lsm_f%var(:,j,i) ==             &
3190                             root_area_density_lsm_f%fill ) )  THEN
3191                      message_string = 'If vegetation_type(y,x) = 0, all ' //  &
3192                                       'levels of root_area_dens_s ' //        &
3193                                       'must be set at this location.'
3194                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI032',         &
3195                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3196                   ENDIF
3197                ENDIF
3198             ENDIF
3199!
3200!--          Check soil parameters. If soil_type is 0, all parameters
3201!--          must be set.
3202             IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
3203                check_passed = .TRUE.
3204                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
3205                   IF ( soil_type_f%var_2d(j,i) == 0 )  THEN
3206                      IF ( ANY( soil_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                  &
3207                                soil_pars_f%fill ) )  check_passed = .FALSE.
3208                   ENDIF
3209                ELSE
3210                   IF ( ANY( soil_type_f%var_3d(:,j,i) == 0 ) )  THEN
3211                      IF ( ANY( soil_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                  &
3212                                soil_pars_f%fill ) )  check_passed = .FALSE.
3213                   ENDIF
3214                ENDIF
3215                IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3216                   message_string = 'If soil_type(y,x) = 0, all levels of '  //&
3217                                    'soil_pars at this location must be set.'
3218                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI033',            &
3219                                  2, 2, myid, 6, 0 )
3220                ENDIF
3221             ENDIF
3222
3223!
3224!--          Check building parameters. If building_type is 0, all parameters
3225!--          must be set.
3226             IF ( building_type_f%from_file )  THEN
3227                IF ( building_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
3228                   IF ( ANY( building_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                 &
3229                             building_pars_f%fill ) )  THEN
3230                      message_string = 'If building_type(y,x) = 0, all ' //    &
3231                                       'parameters of building_pars at this '//&
3232                                       'location must be set.'
3233                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI034',         &
3234                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3235                   ENDIF
3236                ENDIF
3237             ENDIF
3238!
3239!--          Check if building_type is set at each building and vice versa.
3240             IF ( building_type_f%from_file  .AND.  buildings_f%from_file )  THEN
3241                IF ( buildings_f%lod == 1 )  THEN
3242                   IF ( buildings_f%var_2d(j,i)  /= buildings_f%fill1  .AND.   &
3243                        building_type_f%var(j,i) == building_type_f%fill )  THEN
3244
3245                      WRITE( message_string, * ) 'Each location where a ' //   &
3246                                         'building is set requires a type ' // &
3247                                         '( and vice versa ) in case the ' //  &
3248                                         'urban-surface model is applied. ' // &
3249                                         'i, j = ', i, j
3250                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI035',         &
3251                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3252                   ENDIF
3253                ENDIF
3254                IF ( buildings_f%lod == 2 )  THEN
3255                   IF ( ANY( buildings_f%var_3d(:,j,i) == 1 )  .AND.           &
3256                        building_type_f%var(j,i) == building_type_f%fill )  THEN
3257                      WRITE( message_string, * ) 'Each location where a ' //   &
3258                                         'building is set requires a type ' // &
3259                                         '( and vice versa ) in case the ' //  &
3260                                         'urban-surface model is applied. ' // &
3261                                         'i, j = ', i, j
3262                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI035',         &
3263                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3264                   ENDIF
3265                ENDIF
3266             ENDIF
3267!
3268!--          Check if at each location where a building is present also an ID
3269!--          is set and vice versa.
3270             IF ( buildings_f%from_file )  THEN
3271                IF ( buildings_f%lod == 1 )  THEN
3272                   IF ( buildings_f%var_2d(j,i) /= buildings_f%fill1  .AND.    &
3273                        building_id_f%var(j,i)  == building_id_f%fill )  THEN
3274                      WRITE( message_string, * ) 'Each location where a ' //   &
3275                                         'building is set requires an ID ' //  &
3276                                         '( and vice versa ). i, j = ', i, j
3277                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI036',         &
3278                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3279                   ENDIF
3280                ELSEIF ( buildings_f%lod == 2 )  THEN
3281                   IF ( ANY( buildings_f%var_3d(:,j,i) == 1 )  .AND.           &
3282                        building_id_f%var(j,i) == building_id_f%fill )  THEN
3283                      WRITE( message_string, * ) 'Each location where a ' //   &
3284                                         'building is set requires an ID ' //  &
3285                                         '( and vice versa ). i, j = ', i, j
3286                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI036',         &
3287                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3288                   ENDIF
3289                ENDIF
3290             ENDIF
3291!
3292!--          Check if at each location where a building ID or a -type is set
3293!--          also a bulding is defined.
3294             IF ( buildings_f%from_file )  THEN
3295                IF ( buildings_f%lod == 1 )  THEN
3296                   IF ( buildings_f%var_2d(j,i)  /= buildings_f%fill1  .AND.   &
3297                        building_id_f%var(j,i) == building_id_f%fill )  THEN
3298                      WRITE( message_string, * ) 'Each building grid point '// &
3299                                                 'requires an ID.', i, j
3300                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI036',         &
3301                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3302                   ENDIF
3303                ELSEIF ( buildings_f%lod == 2 )  THEN
3304                   IF ( ANY( buildings_f%var_3d(:,j,i) == 1 )                  &
3305                  .AND. building_id_f%var(j,i) == building_id_f%fill )  THEN
3306                      WRITE( message_string, * ) 'Each building grid point '// &
3307                                                 'requires an ID.', i, j
3308                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI036',         &
3309                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3310                   ENDIF
3311                ENDIF
3312             ENDIF
3313!
3314!--          Check albedo parameters. If albedo_type is 0, all parameters
3315!--          must be set.
3316             IF ( albedo_type_f%from_file )  THEN
3317                IF ( albedo_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
3318                   IF ( ANY( albedo_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                   &
3319                             albedo_pars_f%fill ) )  THEN
3320                      message_string = 'If albedo_type(y,x) = 0, all ' //      &
3321                                       'parameters of albedo_pars at this ' // &
3322                                       'location must be set.'
3323                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI037',         &
3324                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3325                   ENDIF
3326                ENDIF
3327             ENDIF
3328
3329!
3330!--          Check pavement parameters. If pavement_type is 0, all parameters
3331!--          of pavement_pars must be set at this location.
3332             IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
3333                IF ( pavement_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
3334                   IF ( ANY( pavement_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                 &
3335                             pavement_pars_f%fill ) )  THEN
3336                      message_string = 'If pavement_type(y,x) = 0, all ' //    &
3337                                       'parameters of pavement_pars at this '//&
3338                                       'location must be set.'
3339                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI038',         &
3340                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3341                   ENDIF
3342                ENDIF
3343             ENDIF
3344!
3345!--          Check pavement-subsurface parameters. If pavement_type is 0,
3346!--          all parameters of pavement_subsurface_pars must be set  at this
3347!--          location.
3348             IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
3349                IF ( pavement_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
3350                   IF ( ANY( pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,j,i) ==   &
3351                             pavement_subsurface_pars_f%fill ) )  THEN
3352                      message_string = 'If pavement_type(y,x) = 0, all ' //    &
3353                                       'parameters of '                  //    &
3354                                       'pavement_subsurface_pars at this '//   &
3355                                       'location must be set.'
3356                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI039',         &
3357                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3358                   ENDIF
3359                ENDIF
3360             ENDIF
3361
3362!
3363!--          Check water parameters. If water_type is 0, all parameters
3364!--          must be set  at this location.
3365             IF ( water_type_f%from_file )  THEN
3366                IF ( water_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
3367                   IF ( ANY( water_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                    &
3368                             water_pars_f%fill ) )  THEN
3369                      message_string = 'If water_type(y,x) = 0, all ' //       &
3370                                       'parameters of water_pars at this ' //  &
3371                                       'location must be set.'
3372                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'NDI040',         &
3373                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3374                   ENDIF
3375                ENDIF
3376             ENDIF
3377
3378          ENDDO
3379       ENDDO
3380
3381    END SUBROUTINE netcdf_data_input_check_static
3382
3383!------------------------------------------------------------------------------!
3384! Description:
3385! ------------
3386!> Vertical interpolation and extrapolation of 1D variables.
3387!------------------------------------------------------------------------------!
3388    SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_1d( var, z_grid, z_file)
3389
3390       IMPLICIT NONE
3391
3392       LOGICAL      ::  top     !< flag indicating extrapolation at model top
3393
3394       INTEGER(iwp) ::  k       !< running index z-direction file
3395       INTEGER(iwp) ::  kk      !< running index z-direction stretched model grid
3396       INTEGER(iwp) ::  kl      !< lower index bound along z-direction
3397       INTEGER(iwp) ::  ku      !< upper index bound along z-direction
3398       INTEGER(iwp) ::  nz_file !< number of vertical levels on file
3399
3400
3401       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_grid                  !< grid levels on numeric grid
3402       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_file                  !< grid levels on file grid
3403       REAL(wp), DIMENSION(:), INTENT(INOUT) ::  var      !< treated variable
3404       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE   ::  var_tmp  !< temporary variable
3405
3406
3407       kl = LBOUND(var,1)
3408       ku = UBOUND(var,1)
3409       ALLOCATE( var_tmp(kl:ku) )
3410
3411       DO  k = kl, ku
3412
3413          kk = MINLOC( ABS( z_file - z_grid(k) ), DIM = 1 )
3414
3415          IF ( kk < ku )  THEN
3416             IF ( z_file(kk) - z_grid(k) <= 0.0_wp )  THEN
3417                var_tmp(k) = var(kk) +                                         &
3418                                       ( var(kk+1)        - var(kk)    ) /     &
3419                                       ( z_file(kk+1)     - z_file(kk) ) *     &
3420                                       ( z_grid(k)        - z_file(kk) )
3421
3422             ELSEIF ( z_file(kk) - z_grid(k) > 0.0_wp )  THEN
3423                var_tmp(k) = var(kk-1) +                                       &
3424                                         ( var(kk)     - var(kk-1)    ) /      &
3425                                         ( z_file(kk)  - z_file(kk-1) ) *      &
3426                                         ( z_grid(k)   - z_file(kk-1) )
3427             ENDIF
3428!
3429!--       Extrapolate
3430          ELSE
3431
3432             var_tmp(k) = var(ku) +   ( var(ku)    - var(ku-1)      ) /        &
3433                                      ( z_file(ku) - z_file(ku-1)   ) *        &
3434                                      ( z_grid(k)  - z_file(ku)     )
3435
3436          ENDIF
3437
3438       ENDDO
3439       var(:) = var_tmp(:)
3440
3441       DEALLOCATE( var_tmp )
3442
3443
3444    END SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_1d
3445
3446
3447!------------------------------------------------------------------------------!
3448! Description:
3449! ------------
3450!> Vertical interpolation and extrapolation of 1D variables from Inifor grid
3451!> onto Palm grid, where both have same dimension. Please note, the passed
3452!> paramter list in 1D version is different compared to 2D version.
3453!------------------------------------------------------------------------------!
3454    SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_1d_soil( var, var_file,           &
3455                                                      z_grid, z_file,          &
3456                                                      nzb_var, nzt_var,        &
3457                                                      nzb_file, nzt_file )
3458
3459       IMPLICIT NONE
3460
3461       INTEGER(iwp) ::  i        !< running index x-direction
3462       INTEGER(iwp) ::  j        !< running index y-direction
3463       INTEGER(iwp) ::  k        !< running index z-direction file
3464       INTEGER(iwp) ::  kk       !< running index z-direction stretched model grid
3465       INTEGER(iwp) ::  ku       !< upper index bound along z-direction for varialbe from file
3466       INTEGER(iwp) ::  nzb_var  !< lower bound of final array
3467       INTEGER(iwp) ::  nzt_var  !< upper bound of final array
3468       INTEGER(iwp) ::  nzb_file !< lower bound of file array
3469       INTEGER(iwp) ::  nzt_file !< upper bound of file array
3470
3471!        LOGICAL, OPTIONAL ::  zsoil !< flag indicating reverse z-axis, i.e. zsoil instead of height, e.g. in case of ocean or soil
3472
3473       REAL(wp), DIMENSION(nzb_var:nzt_var)   ::  z_grid   !< grid levels on numeric grid
3474       REAL(wp), DIMENSION(nzb_file:nzt_file) ::  z_file   !< grid levels on file grid
3475       REAL(wp), DIMENSION(nzb_var:nzt_var)   ::  var      !< treated variable
3476       REAL(wp), DIMENSION(nzb_file:nzt_file) ::  var_file !< temporary variable
3477
3478       ku = nzt_file
3479
3480       DO  k = nzb_var, nzt_var
3481!
3482!--       Determine index on Inifor grid which is closest to the actual height
3483          kk = MINLOC( ABS( z_file - z_grid(k) ), DIM = 1 )
3484!
3485!--       If closest index on Inifor grid is smaller than top index,
3486!--       interpolate the data
3487          IF ( kk < nzt_file )  THEN
3488             IF ( z_file(kk) - z_grid(k) <= 0.0_wp )  THEN
3489                var(k) = var_file(kk) + ( var_file(kk+1) - var_file(kk) ) /    &
3490                                        ( z_file(kk+1)   - z_file(kk)   ) *    &
3491                                        ( z_grid(k)      - z_file(kk)   )
3492
3493             ELSEIF ( z_file(kk) - z_grid(k) > 0.0_wp )  THEN
3494                var(k) = var_file(kk-1) + ( var_file(kk) - var_file(kk-1) ) /  &
3495                                          ( z_file(kk)   - z_file(kk-1)   ) *  &
3496                                          ( z_grid(k)    - z_file(kk-1)   )
3497             ENDIF
3498!
3499!--       Extrapolate if actual height is above the highest Inifor level
3500          ELSE
3501             var(k) = var_file(ku) + ( var_file(ku) - var_file(ku-1) ) /       &
3502                                     ( z_file(ku)   - z_file(ku-1)   ) *       &
3503                                     ( z_grid(k)    - z_file(ku)     )
3504
3505          ENDIF
3506
3507       ENDDO
3508
3509    END SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_1d_soil
3510
3511!------------------------------------------------------------------------------!
3512! Description:
3513! ------------
3514!> Vertical interpolation and extrapolation of 2D variables at lateral boundaries.
3515!------------------------------------------------------------------------------!
3516    SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_2d( var, z_grid, z_file)
3517
3518       IMPLICIT NONE
3519
3520       LOGICAL      ::  top     !< flag indicating extrapolation at model top
3521
3522       INTEGER(iwp) ::  i       !< running index x- or y -direction
3523       INTEGER(iwp) ::  il      !< lower index bound along x- or y-direction
3524       INTEGER(iwp) ::  iu      !< upper index bound along x- or y-direction
3525       INTEGER(iwp) ::  k       !< running index z-direction file
3526       INTEGER(iwp) ::  kk      !< running index z-direction stretched model grid
3527       INTEGER(iwp) ::  kl      !< lower index bound along z-direction
3528       INTEGER(iwp) ::  ku      !< upper index bound along z-direction
3529       INTEGER(iwp) ::  nz_file !< number of vertical levels on file
3530
3531
3532       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_grid                  !< grid levels on numeric grid
3533       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_file                  !< grid levels on file grid
3534       REAL(wp), DIMENSION(:,:), INTENT(INOUT) ::  var    !< treated variable
3535       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE   ::  var_tmp  !< temporary variable
3536
3537
3538       il = LBOUND(var,2)
3539       iu = UBOUND(var,2)
3540       kl = LBOUND(var,1)
3541       ku = UBOUND(var,1)
3542       ALLOCATE( var_tmp(kl:ku) )
3543
3544       DO  i = il, iu
3545          DO  k = kl, ku
3546
3547             kk = MINLOC( ABS( z_file - z_grid(k) ), DIM = 1 )
3548
3549             IF ( kk < ku )  THEN
3550                IF ( z_file(kk) - z_grid(k) <= 0.0_wp )  THEN
3551                   var_tmp(k) = var(kk,i) +                                    &
3552                                          ( var(kk+1,i)      - var(kk,i)  ) /  &
3553                                          ( z_file(kk+1)     - z_file(kk) ) *  &
3554                                          ( z_grid(k)        - z_file(kk) )
3555
3556                ELSEIF ( z_file(kk) - z_grid(k) > 0.0_wp )  THEN
3557                   var_tmp(k) = var(kk-1,i) +                                  &
3558                                            ( var(kk,i)   - var(kk-1,i)  ) /   &
3559                                            ( z_file(kk)  - z_file(kk-1) ) *   &
3560                                            ( z_grid(k)   - z_file(kk-1) )
3561                ENDIF
3562!
3563!--          Extrapolate
3564             ELSE
3565
3566                var_tmp(k) = var(ku,i) + ( var(ku,i)  - var(ku-1,i)    ) /     &
3567                                         ( z_file(ku) - z_file(ku-1)   ) *     &
3568                                         ( z_grid(k)  - z_file(ku)     )
3569
3570             ENDIF
3571
3572          ENDDO
3573          var(:,i) = var_tmp(:)
3574
3575       ENDDO
3576
3577       DEALLOCATE( var_tmp )
3578
3579
3580    END SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_2d
3581
3582!------------------------------------------------------------------------------!
3583! Description:
3584! ------------
3585!> Vertical interpolation and extrapolation of 3D variables.
3586!------------------------------------------------------------------------------!
3587    SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_3d( var, z_grid, z_file )
3588
3589       IMPLICIT NONE
3590
3591       INTEGER(iwp) ::  i       !< running index x-direction
3592       INTEGER(iwp) ::  il      !< lower index bound along x-direction
3593       INTEGER(iwp) ::  iu      !< upper index bound along x-direction
3594       INTEGER(iwp) ::  j       !< running index y-direction
3595       INTEGER(iwp) ::  jl      !< lower index bound along x-direction
3596       INTEGER(iwp) ::  ju      !< upper index bound along x-direction
3597       INTEGER(iwp) ::  k       !< running index z-direction file
3598       INTEGER(iwp) ::  kk      !< running index z-direction stretched model grid
3599       INTEGER(iwp) ::  kl      !< lower index bound along z-direction
3600       INTEGER(iwp) ::  ku      !< upper index bound along z-direction
3601       INTEGER(iwp) ::  nz_file !< number of vertical levels on file
3602
3603       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_grid                      !< grid levels on numeric grid
3604       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_file                      !< grid levels on file grid
3605       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(INOUT) ::  var      !< treated variable
3606       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE       ::  var_tmp  !< temporary variable
3607
3608       il = LBOUND(var,3)
3609       iu = UBOUND(var,3)
3610       jl = LBOUND(var,2)
3611       ju = UBOUND(var,2)
3612       kl = LBOUND(var,1)
3613       ku = UBOUND(var,1)
3614
3615       ALLOCATE( var_tmp(kl:ku) )
3616
3617       DO  i = il, iu
3618          DO  j = jl, ju
3619             DO  k = kl, ku
3620
3621                kk = MINLOC( ABS( z_file - z_grid(k) ), DIM = 1 )
3622
3623                IF ( kk < ku )  THEN
3624                   IF ( z_file(kk) - z_grid(k) <= 0.0_wp )  THEN
3625                      var_tmp(k) = var(kk,j,i) +                               &
3626                                             ( var(kk+1,j,i) - var(kk,j,i) ) / &
3627                                             ( z_file(kk+1)  - z_file(kk)  ) * &
3628                                             ( z_grid(k)     - z_file(kk)  )
3629
3630                   ELSEIF ( z_file(kk) - z_grid(k) > 0.0_wp )  THEN
3631                      var_tmp(k) = var(kk-1,j,i) +                             &
3632                                             ( var(kk,j,i) - var(kk-1,j,i) ) / &
3633                                             ( z_file(kk)  - z_file(kk-1)  ) * &
3634                                             ( z_grid(k)   - z_file(kk-1)  )
3635                   ENDIF
3636!
3637!--             Extrapolate
3638                ELSE
3639                   var_tmp(k) = var(ku,j,i) +                                  &
3640                                       ( var(ku,j,i)  - var(ku-1,j,i)   ) /    &
3641                                       ( z_file(ku)   - z_file(ku-1)    ) *    &
3642                                       ( z_grid(k)    - z_file(ku)      )
3643
3644                ENDIF
3645             ENDDO
3646             var(:,j,i) = var_tmp(:)
3647          ENDDO
3648       ENDDO
3649
3650       DEALLOCATE( var_tmp )
3651
3652
3653    END SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_3d
3654
3655!------------------------------------------------------------------------------!
3656! Description:
3657! ------------
3658!> Checks if a given variables is on file
3659!------------------------------------------------------------------------------!
3660    FUNCTION check_existence( vars_in_file, var_name )
3661
3662       IMPLICIT NONE
3663
3664       CHARACTER(LEN=*) ::  var_name                   !< variable to be checked
3665       CHARACTER(LEN=*), DIMENSION(:) ::  vars_in_file !< list of variables in file
3666
3667       INTEGER(iwp) ::  i                              !< loop variable
3668
3669       LOGICAL ::  check_existence                     !< flag indicating whether a variable exist or not - actual return value
3670
3671       i = 1
3672       check_existence = .FALSE.
3673       DO  WHILE ( i <= SIZE( vars_in_file ) )
3674          check_existence = TRIM( vars_in_file(i) ) == TRIM( var_name )  .OR.  &
3675                            check_existence
3676          i = i + 1
3677       ENDDO
3678
3679       RETURN
3680
3681    END FUNCTION check_existence
3682
3683
3684!------------------------------------------------------------------------------!
3685! Description:
3686! ------------
3687!> Closes an existing netCDF file.
3688!------------------------------------------------------------------------------!
3689    SUBROUTINE close_input_file( id )
3690#if defined( __netcdf )
3691
3692       USE pegrid
3693
3694       IMPLICIT NONE
3695
3696       INTEGER(iwp), INTENT(INOUT)        ::  id        !< file id
3697
3698       nc_stat = NF90_CLOSE( id )
3699       CALL handle_error( 'close', 540 )
3700#endif
3701    END SUBROUTINE close_input_file
3702
3703!------------------------------------------------------------------------------!
3704! Description:
3705! ------------
3706!> Opens an existing netCDF file for reading only and returns its id.
3707!------------------------------------------------------------------------------!
3708    SUBROUTINE open_read_file( filename, id )
3709#if defined( __netcdf )
3710
3711       USE pegrid
3712
3713       IMPLICIT NONE
3714
3715       CHARACTER (LEN=*), INTENT(IN) ::  filename  !< filename
3716       INTEGER(iwp), INTENT(INOUT)   ::  id        !< file id
3717       LOGICAL                       ::  file_open = .FALSE.
3718
3719#if defined( __netcdf4_parallel )
3720!      if __netcdf4_parallel is defined, parrallel NetCDF will be used unconditionally
3721       nc_stat = NF90_OPEN( filename, IOR( NF90_WRITE, NF90_MPIIO ), id,  &
3722                            COMM = comm2d, INFO = MPI_INFO_NULL )
3723       IF(nc_stat /= NF90_NOERR )  THEN                                       !possible NetCDF 3 file
3724           nc_stat = NF90_OPEN( filename, NF90_NOWRITE, id )
3725           collective_read = .FALSE.
3726       ELSE
3727           collective_read = .TRUE.
3728       END IF
3729#else
3730!      All MPI processes open und read
3731       nc_stat = NF90_OPEN( filename, NF90_NOWRITE, id )
3732#endif
3733
3734       CALL handle_error( 'open_read_file', 539 )
3735
3736#endif
3737    END SUBROUTINE open_read_file
3738
3739!------------------------------------------------------------------------------!
3740! Description:
3741! ------------
3742!> Reads global or variable-related attributes of type INTEGER (32-bit)
3743!------------------------------------------------------------------------------!
3744     SUBROUTINE get_attribute_int32( id, attribute_name, value, global,        &
3745                                     variable_name )
3746
3747       USE pegrid
3748
3749       IMPLICIT NONE
3750
3751       CHARACTER(LEN=*)            ::  attribute_name   !< attribute name
3752       CHARACTER(LEN=*), OPTIONAL  ::  variable_name    !< variable name
3753
3754       INTEGER(iwp), INTENT(IN)    ::  id               !< file id
3755       INTEGER(iwp)                ::  id_var           !< variable id
3756       INTEGER(iwp), INTENT(INOUT) ::  value            !< read value
3757
3758       LOGICAL, INTENT(IN) ::  global                   !< flag indicating global attribute
3759#if defined( __netcdf )
3760
3761!
3762!--    Read global attribute
3763       IF ( global )  THEN
3764          nc_stat = NF90_GET_ATT( id, NF90_GLOBAL, TRIM( attribute_name ), value )
3765          CALL handle_error( 'get_attribute_int32 global', 522, attribute_name )
3766!
3767!--    Read attributes referring to a single variable. Therefore, first inquire
3768!--    variable id
3769       ELSE
3770          nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
3771          CALL handle_error( 'get_attribute_int32', 522, attribute_name )
3772          nc_stat = NF90_GET_ATT( id, id_var, TRIM( attribute_name ), value )
3773          CALL handle_error( 'get_attribute_int32', 522, attribute_name )
3774       ENDIF
3775#endif
3776    END SUBROUTINE get_attribute_int32
3777
3778!------------------------------------------------------------------------------!
3779! Description:
3780! ------------
3781!> Reads global or variable-related attributes of type INTEGER (8-bit)
3782!------------------------------------------------------------------------------!
3783     SUBROUTINE get_attribute_int8( id, attribute_name, value, global,         &
3784                                    variable_name )
3785
3786       USE pegrid
3787
3788       IMPLICIT NONE
3789
3790       CHARACTER(LEN=*)            ::  attribute_name   !< attribute name
3791       CHARACTER(LEN=*), OPTIONAL  ::  variable_name    !< variable name
3792
3793       INTEGER(iwp), INTENT(IN)    ::  id               !< file id
3794       INTEGER(iwp)                ::  id_var           !< variable id
3795       INTEGER(KIND=1), INTENT(INOUT) ::  value         !< read value
3796
3797       LOGICAL, INTENT(IN) ::  global                   !< flag indicating global attribute
3798#if defined( __netcdf )
3799
3800!
3801!--    Read global attribute
3802       IF ( global )  THEN
3803          nc_stat = NF90_GET_ATT( id, NF90_GLOBAL, TRIM( attribute_name ), value )
3804          CALL handle_error( 'get_attribute_int8 global', 523, attribute_name )
3805!
3806!--    Read attributes referring to a single variable. Therefore, first inquire
3807!--    variable id
3808       ELSE
3809          nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
3810          CALL handle_error( 'get_attribute_int8', 523, attribute_name )
3811          nc_stat = NF90_GET_ATT( id, id_var, TRIM( attribute_name ), value )
3812          CALL handle_error( 'get_attribute_int8', 523, attribute_name )
3813       ENDIF
3814#endif
3815    END SUBROUTINE get_attribute_int8
3816
3817!------------------------------------------------------------------------------!
3818! Description:
3819! ------------
3820!> Reads global or variable-related attributes of type REAL
3821!------------------------------------------------------------------------------!
3822     SUBROUTINE get_attribute_real( id, attribute_name, value, global,         &
3823                                    variable_name )
3824
3825       USE pegrid
3826
3827       IMPLICIT NONE
3828
3829       CHARACTER(LEN=*)            ::  attribute_name   !< attribute name
3830       CHARACTER(LEN=*), OPTIONAL  ::  variable_name    !< variable name
3831
3832       INTEGER(iwp), INTENT(IN)    ::  id               !< file id
3833       INTEGER(iwp)                ::  id_var           !< variable id
3834
3835       LOGICAL, INTENT(IN) ::  global                   !< flag indicating global attribute
3836
3837       REAL(wp), INTENT(INOUT)     ::  value            !< read value
3838#if defined( __netcdf )
3839
3840
3841!
3842!-- Read global attribute
3843       IF ( global )  THEN
3844          nc_stat = NF90_GET_ATT( id, NF90_GLOBAL, TRIM( attribute_name ), value )
3845          CALL handle_error( 'get_attribute_real global', 524, attribute_name )
3846!
3847!-- Read attributes referring to a single variable. Therefore, first inquire
3848!-- variable id
3849       ELSE
3850          nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
3851          CALL handle_error( 'get_attribute_real', 524, attribute_name )
3852          nc_stat = NF90_GET_ATT( id, id_var, TRIM( attribute_name ), value )
3853          CALL handle_error( 'get_attribute_real', 524, attribute_name )
3854       ENDIF
3855#endif
3856    END SUBROUTINE get_attribute_real
3857
3858!------------------------------------------------------------------------------!
3859! Description:
3860! ------------
3861!> Reads global or variable-related attributes of type CHARACTER
3862!> Remark: reading attributes of type NF_STRING return an error code 56 -
3863!> Attempt to convert between text & numbers.
3864!------------------------------------------------------------------------------!
3865     SUBROUTINE get_attribute_string( id, attribute_name, value, global,       &
3866                                      variable_name )
3867
3868       USE pegrid
3869
3870       IMPLICIT NONE
3871
3872       CHARACTER(LEN=*)                ::  attribute_name   !< attribute name
3873       CHARACTER(LEN=*), OPTIONAL      ::  variable_name    !< variable name
3874       CHARACTER(LEN=*), INTENT(INOUT) ::  value            !< read value
3875
3876       INTEGER(iwp), INTENT(IN)    ::  id               !< file id
3877       INTEGER(iwp)                ::  id_var           !< variable id
3878
3879       LOGICAL, INTENT(IN) ::  global                   !< flag indicating global attribute
3880#if defined( __netcdf )
3881
3882!
3883!--    Read global attribute
3884       IF ( global )  THEN
3885          nc_stat = NF90_GET_ATT( id, NF90_GLOBAL, TRIM( attribute_name ), value )
3886          CALL handle_error( 'get_attribute_string global', 525, attribute_name )
3887!
3888!--    Read attributes referring to a single variable. Therefore, first inquire
3889!--    variable id
3890       ELSE
3891          nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
3892          CALL handle_error( 'get_attribute_string', 525, attribute_name )
3893
3894          nc_stat = NF90_GET_ATT( id, id_var, TRIM( attribute_name ), value )
3895          CALL handle_error( 'get_attribute_string',525, attribute_name )
3896
3897       ENDIF
3898#endif
3899    END SUBROUTINE get_attribute_string
3900
3901
3902
3903!------------------------------------------------------------------------------!
3904! Description:
3905! ------------
3906!> Get dimension array for a given dimension
3907!------------------------------------------------------------------------------!
3908     SUBROUTINE get_dimension_length( id, dim_len, variable_name )
3909#if defined( __netcdf )
3910
3911       USE pegrid
3912
3913       IMPLICIT NONE
3914
3915       CHARACTER(LEN=*)            ::  variable_name    !< dimension name
3916       CHARACTER(LEN=100)          ::  dum              !< dummy variable to receive return character
3917
3918       INTEGER(iwp)                ::  dim_len          !< dimension size
3919       INTEGER(iwp), INTENT(IN)    ::  id               !< file id
3920       INTEGER(iwp)                ::  id_dim           !< dimension id
3921
3922!
3923!--    First, inquire dimension ID
3924       nc_stat = NF90_INQ_DIMID( id, TRIM( variable_name ), id_dim )
3925       CALL handle_error( 'get_dimension_length', 526, variable_name )
3926!
3927!--    Inquire dimension length
3928       nc_stat = NF90_INQUIRE_DIMENSION( id, id_dim, dum, LEN = dim_len )
3929       CALL handle_error( 'get_dimension_length', 526, variable_name )
3930
3931#endif
3932    END SUBROUTINE get_dimension_length
3933
3934!------------------------------------------------------------------------------!
3935! Description:
3936! ------------
3937!> Reads a 1D integer variable from file.
3938!------------------------------------------------------------------------------!
3939     SUBROUTINE get_variable_1d_int( id, variable_name, var )
3940
3941       USE pegrid
3942
3943       IMPLICIT NONE
3944
3945       CHARACTER(LEN=*)            ::  variable_name    !< variable name
3946
3947       INTEGER(iwp), INTENT(IN)    ::  id               !< file id
3948       INTEGER(iwp)                ::  id_var           !< dimension id
3949
3950       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), INTENT(INOUT) ::  var  !< variable to be read
3951#if defined( __netcdf )
3952
3953!
3954!--    First, inquire variable ID
3955       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
3956       CALL handle_error( 'get_variable_1d_int', 527, variable_name )
3957!
3958!--    Inquire dimension length
3959       nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, var )
3960       CALL handle_error( 'get_variable_1d_int', 527, variable_name )
3961
3962#endif
3963    END SUBROUTINE get_variable_1d_int
3964
3965!------------------------------------------------------------------------------!
3966! Description:
3967! ------------
3968!> Reads a 1D float variable from file.
3969!------------------------------------------------------------------------------!
3970     SUBROUTINE get_variable_1d_real( id, variable_name, var )
3971
3972       USE pegrid
3973
3974       IMPLICIT NONE
3975
3976       CHARACTER(LEN=*)            ::  variable_name    !< variable name
3977
3978       INTEGER(iwp), INTENT(IN)    ::  id               !< file id
3979       INTEGER(iwp)                ::  id_var           !< dimension id
3980
3981       REAL(wp), DIMENSION(:), INTENT(INOUT) ::  var  !< variable to be read
3982#if defined( __netcdf )
3983
3984!
3985!--    First, inquire variable ID
3986       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
3987       CALL handle_error( 'get_variable_1d_real', 528, variable_name )
3988!
3989!--    Inquire dimension length
3990       nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, var )
3991       CALL handle_error( 'get_variable_1d_real', 528, variable_name )
3992
3993#endif
3994    END SUBROUTINE get_variable_1d_real
3995
3996
3997!------------------------------------------------------------------------------!
3998! Description:
3999! ------------
4000!> Reads a time-dependent 1D float variable from file.
4001!------------------------------------------------------------------------------!
4002    SUBROUTINE get_variable_pr( id, variable_name, t, var )
4003#if defined( __netcdf )
4004
4005       USE pegrid
4006
4007       IMPLICIT NONE
4008
4009       CHARACTER(LEN=*)                      ::  variable_name    !< variable name
4010
4011       INTEGER(iwp), INTENT(IN)              ::  id               !< file id
4012       INTEGER(iwp), DIMENSION(1:2)          ::  id_dim           !< dimension ids
4013       INTEGER(iwp)                          ::  id_var           !< dimension id
4014       INTEGER(iwp)                          ::  n_file           !< number of data-points in file along z dimension
4015       INTEGER(iwp), INTENT(IN)              ::  t                !< timestep number
4016
4017       REAL(wp), DIMENSION(:), INTENT(INOUT) ::  var  !< variable to be read
4018
4019!
4020!--    First, inquire variable ID
4021       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4022!
4023!--    Inquire dimension size of vertical dimension
4024       nc_stat = NF90_INQUIRE_VARIABLE( id, id_var, DIMIDS = id_dim )
4025       nc_stat = NF90_INQUIRE_DIMENSION( id, id_dim(1), LEN = n_file )
4026!
4027!--    Read variable.
4028       nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, var,                                &
4029                               start = (/ 1,      t     /),                    &
4030                               count = (/ n_file, 1     /) )
4031       CALL handle_error( 'get_variable_pr', 529, variable_name )
4032
4033#endif
4034    END SUBROUTINE get_variable_pr
4035
4036
4037!------------------------------------------------------------------------------!
4038! Description:
4039! ------------
4040!> Reads a 2D REAL variable from a file. Reading is done processor-wise,
4041!> i.e. each core reads its own domain in slices along x.
4042!------------------------------------------------------------------------------!
4043    SUBROUTINE get_variable_2d_real( id, variable_name, var, is, ie, js, je )
4044
4045       USE indices
4046       USE pegrid
4047
4048       IMPLICIT NONE
4049
4050       CHARACTER(LEN=*)              ::  variable_name   !< variable name
4051
4052       INTEGER(iwp)                  ::  i               !< running index along x direction
4053       INTEGER(iwp)                  ::  ie              !< start index for subdomain input along x direction
4054       INTEGER(iwp)                  ::  is              !< end index for subdomain input along x direction
4055       INTEGER(iwp), INTENT(IN)      ::  id              !< file id
4056       INTEGER(iwp)                  ::  id_var          !< variable id
4057       INTEGER(iwp)                  ::  j               !< running index along y direction
4058       INTEGER(iwp)                  ::  je              !< start index for subdomain input along y direction
4059       INTEGER(iwp)                  ::  js              !< end index for subdomain input along y direction
4060       
4061       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  tmp   !< temporary variable to read data from file according
4062                                                         !< to its reverse memory access
4063       REAL(wp), DIMENSION(:,:), INTENT(INOUT) ::  var   !< variable to be read
4064#if defined( __netcdf )
4065!
4066!--    Inquire variable id
4067       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4068!
4069!--    Check for collective read-operation and set respective NetCDF flags if
4070!--    required.
4071       IF ( collective_read )  THEN
4072          nc_stat = NF90_VAR_PAR_ACCESS (id, id_var, NF90_COLLECTIVE)
4073       ENDIF
4074!
4075!--    Allocate temporary variable according to memory access on file.
4076       ALLOCATE( tmp(is:ie,js:je) )
4077!
4078!--    Get variable
4079       nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, tmp,                                &
4080                               start = (/ is+1,      js+1 /),                  &
4081                               count = (/ ie-is + 1, je-js+1 /) )   
4082                               
4083       CALL handle_error( 'get_variable_2d_real', 530, variable_name )
4084!
4085!--    Resort data. Please note, dimension subscripts of var all start at 1.
4086       DO  i = is, ie
4087          DO  j = js, je
4088             var(j-js+1,i-is+1) = tmp(i,j)
4089          ENDDO
4090       ENDDO
4091       
4092       DEALLOCATE( tmp )
4093
4094#endif
4095    END SUBROUTINE get_variable_2d_real
4096
4097!------------------------------------------------------------------------------!
4098! Description:
4099! ------------
4100!> Reads a 2D 32-bit INTEGER variable from file. Reading is done processor-wise,
4101!> i.e. each core reads its own domain in slices along x.
4102!------------------------------------------------------------------------------!
4103    SUBROUTINE get_variable_2d_int32( id, variable_name, var, is, ie, js, je )
4104
4105       USE indices
4106       USE pegrid
4107
4108       IMPLICIT NONE
4109
4110       CHARACTER(LEN=*)              ::  variable_name   !< variable name
4111
4112       INTEGER(iwp)                  ::  i               !< running index along x direction
4113       INTEGER(iwp)                  ::  ie              !< start index for subdomain input along x direction
4114       INTEGER(iwp)                  ::  is              !< end index for subdomain input along x direction
4115       INTEGER(iwp), INTENT(IN)      ::  id              !< file id
4116       INTEGER(iwp)                  ::  id_var          !< variable id
4117       INTEGER(iwp)                  ::  j               !< running index along y direction
4118       INTEGER(iwp)                  ::  je              !< start index for subdomain input along y direction
4119       INTEGER(iwp)                  ::  js              !< end index for subdomain input along y direction
4120       
4121       INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  tmp  !< temporary variable to read data from file according
4122                                                            !< to its reverse memory access
4123       INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), INTENT(INOUT) ::  var  !< variable to be read
4124#if defined( __netcdf )
4125!
4126!--    Inquire variable id
4127       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4128!
4129!--    Check for collective read-operation and set respective NetCDF flags if
4130!--    required.
4131       IF ( collective_read )  THEN
4132          nc_stat = NF90_VAR_PAR_ACCESS (id, id_var, NF90_COLLECTIVE)
4133       ENDIF
4134!
4135!--    Allocate temporary variable according to memory access on file.
4136       ALLOCATE( tmp(is:ie,js:je) )
4137!
4138!--    Get variable
4139       nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, tmp,                                &
4140                               start = (/ is+1,      js+1 /),                  &
4141                               count = (/ ie-is + 1, je-js+1 /) )   
4142                               
4143       CALL handle_error( 'get_variable_2d_int32', 531, variable_name )                             
4144!
4145!--    Resort data. Please note, dimension subscripts of var all start at 1.
4146       DO  i = is, ie
4147          DO  j = js, je
4148             var(j-js+1,i-is+1) = tmp(i,j)
4149          ENDDO
4150       ENDDO
4151       
4152       DEALLOCATE( tmp )
4153
4154#endif
4155    END SUBROUTINE get_variable_2d_int32
4156
4157!------------------------------------------------------------------------------!
4158! Description:
4159! ------------
4160!> Reads a 2D 8-bit INTEGER variable from file. Reading is done processor-wise,
4161!> i.e. each core reads its own domain in slices along x.
4162!------------------------------------------------------------------------------!
4163    SUBROUTINE get_variable_2d_int8( id, variable_name, var, is, ie, js, je )
4164
4165       USE indices
4166       USE pegrid
4167
4168       IMPLICIT NONE
4169
4170       CHARACTER(LEN=*)              ::  variable_name   !< variable name
4171
4172       INTEGER(iwp)                  ::  i               !< running index along x direction
4173       INTEGER(iwp)                  ::  ie              !< start index for subdomain input along x direction
4174       INTEGER(iwp)                  ::  is              !< end index for subdomain input along x direction
4175       INTEGER(iwp), INTENT(IN)      ::  id              !< file id
4176       INTEGER(iwp)                  ::  id_var          !< variable id
4177       INTEGER(iwp)                  ::  j               !< running index along y direction
4178       INTEGER(iwp)                  ::  je              !< start index for subdomain input along y direction
4179       INTEGER(iwp)                  ::  js              !< end index for subdomain input along y direction
4180       
4181       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  tmp  !< temporary variable to read data from file according
4182                                                               !< to its reverse memory access
4183       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:), INTENT(INOUT) ::  var  !< variable to be read
4184#if defined( __netcdf )
4185!
4186!--    Inquire variable id
4187       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4188!
4189!--    Check for collective read-operation and set respective NetCDF flags if
4190!--    required.
4191       IF ( collective_read )  THEN
4192          nc_stat = NF90_VAR_PAR_ACCESS (id, id_var, NF90_COLLECTIVE)
4193       ENDIF
4194!
4195!--    Allocate temporary variable according to memory access on file.
4196       ALLOCATE( tmp(is:ie,js:je) )
4197!
4198!--    Get variable
4199       nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, tmp,                                &
4200                               start = (/ is+1,      js+1 /),                  &
4201                               count = (/ ie-is + 1, je-js+1 /) )   
4202                               
4203       CALL handle_error( 'get_variable_2d_int8', 532, variable_name )
4204!
4205!--    Resort data. Please note, dimension subscripts of var all start at 1.
4206       DO  i = is, ie
4207          DO  j = js, je
4208             var(j-js+1,i-is+1) = tmp(i,j)
4209          ENDDO
4210       ENDDO
4211       
4212       DEALLOCATE( tmp )
4213
4214#endif
4215    END SUBROUTINE get_variable_2d_int8
4216
4217
4218!------------------------------------------------------------------------------!
4219! Description:
4220! ------------
4221!> Reads a 3D 8-bit INTEGER variable from file.
4222!------------------------------------------------------------------------------!
4223    SUBROUTINE get_variable_3d_int8( id, variable_name, var, is, ie, js, je,   &
4224                                     ks, ke )
4225
4226       USE indices
4227       USE pegrid
4228
4229       IMPLICIT NONE
4230
4231       CHARACTER(LEN=*)              ::  variable_name   !< variable name
4232
4233       INTEGER(iwp)                  ::  i               !< index along x direction
4234       INTEGER(iwp)                  ::  ie              !< start index for subdomain input along x direction
4235       INTEGER(iwp)                  ::  is              !< end index for subdomain input along x direction
4236       INTEGER(iwp), INTENT(IN)      ::  id              !< file id
4237       INTEGER(iwp)                  ::  id_var          !< variable id
4238       INTEGER(iwp)                  ::  j               !< index along y direction
4239       INTEGER(iwp)                  ::  je              !< start index for subdomain input along y direction
4240       INTEGER(iwp)                  ::  js              !< end index for subdomain input along y direction
4241       INTEGER(iwp)                  ::  k               !< index along any 3rd dimension
4242       INTEGER(iwp)                  ::  ke              !< start index of 3rd dimension
4243       INTEGER(iwp)                  ::  ks              !< end index of 3rd dimension
4244       
4245       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE   ::  tmp  !< temporary variable to read data from file according
4246                                                                 !< to its reverse memory access
4247
4248       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:,:), INTENT(INOUT) ::  var  !< variable to be read
4249#if defined( __netcdf )
4250
4251!
4252!--    Inquire variable id
4253       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )   
4254!
4255!--    Check for collective read-operation and set respective NetCDF flags if
4256!--    required.
4257       IF ( collective_read )  THEN
4258          nc_stat = NF90_VAR_PAR_ACCESS (id, id_var, NF90_COLLECTIVE)
4259       ENDIF
4260!
4261!--    Allocate temporary variable according to memory access on file.
4262       ALLOCATE( tmp(is:ie,js:je,ks:ke) )
4263!
4264!--    Get variable
4265       nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, tmp,                                &
4266                               start = (/ is+1,    js+1,    ks+1 /),           &
4267                               count = (/ ie-is+1, je-js+1, ke-ks+1 /) )                             
4268
4269       CALL handle_error( 'get_variable_3d_int8', 533, variable_name )                               
4270!
4271!--    Resort data. Please note, dimension subscripts of var all start at 1.
4272       DO  i = is, ie
4273          DO  j = js, je
4274             DO  k = ks, ke
4275                var(k-ks+1,j-js+1,i-is+1) = tmp(i,j,k)
4276             ENDDO
4277          ENDDO
4278       ENDDO
4279       
4280       DEALLOCATE( tmp )
4281
4282#endif
4283    END SUBROUTINE get_variable_3d_int8
4284
4285
4286!------------------------------------------------------------------------------!
4287! Description:
4288! ------------
4289!> Reads a 3D float variable from file.
4290!------------------------------------------------------------------------------!
4291    SUBROUTINE get_variable_3d_real( id, variable_name, var, is, ie, js, je,   &
4292                                     ks, ke )
4293
4294       USE indices
4295       USE pegrid
4296
4297       IMPLICIT NONE
4298
4299       CHARACTER(LEN=*)              ::  variable_name   !< variable name
4300
4301       INTEGER(iwp)                  ::  i               !< index along x direction
4302       INTEGER(iwp)                  ::  ie              !< start index for subdomain input along x direction
4303       INTEGER(iwp)                  ::  is              !< end index for subdomain input along x direction
4304       INTEGER(iwp), INTENT(IN)      ::  id              !< file id
4305       INTEGER(iwp)                  ::  id_var          !< variable id
4306       INTEGER(iwp)                  ::  j               !< index along y direction
4307       INTEGER(iwp)                  ::  je              !< start index for subdomain input along y direction
4308       INTEGER(iwp)                  ::  js              !< end index for subdomain input along y direction
4309       INTEGER(iwp)                  ::  k               !< index along any 3rd dimension
4310       INTEGER(iwp)                  ::  ke              !< start index of 3rd dimension
4311       INTEGER(iwp)                  ::  ks              !< end index of 3rd dimension
4312       
4313       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE   ::  tmp !< temporary variable to read data from file according
4314                                                         !< to its reverse memory access
4315
4316       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(INOUT) ::  var  !< variable to be read
4317#if defined( __netcdf )
4318
4319!
4320!--    Inquire variable id
4321       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var ) 
4322!
4323!--    Check for collective read-operation and set respective NetCDF flags if
4324!--    required.
4325       IF ( collective_read )  THEN
4326          nc_stat = NF90_VAR_PAR_ACCESS (id, id_var, NF90_COLLECTIVE)
4327       ENDIF
4328!
4329!--    Allocate temporary variable according to memory access on file.
4330       ALLOCATE( tmp(is:ie,js:je,ks:ke) )
4331!
4332!--    Get variable
4333       nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, tmp,                                &
4334                               start = (/ is+1,    js+1,    ks+1 /),           &
4335                               count = (/ ie-is+1, je-js+1, ke-ks+1 /) )   
4336                               
4337       CALL handle_error( 'get_variable_3d_real', 534, variable_name )
4338!
4339!--    Resort data. Please note, dimension subscripts of var all start at 1.
4340       DO  i = is, ie
4341          DO  j = js, je
4342             DO  k = ks, ke
4343                var(k-ks+1,j-js+1,i-is+1) = tmp(i,j,k)
4344             ENDDO
4345          ENDDO
4346       ENDDO
4347       
4348       DEALLOCATE( tmp )
4349
4350#endif
4351    END SUBROUTINE get_variable_3d_real
4352
4353!------------------------------------------------------------------------------!
4354! Description:
4355! ------------
4356!> Reads a 3D float array from file.
4357!------------------------------------------------------------------------------!
4358!     SUBROUTINE get_variable_3d_real_v( id, variable_name, is, ie, js, je, var )
4359!
4360!        USE indices
4361!        USE pegrid
4362!
4363!        IMPLICIT NONE
4364!
4365!        CHARACTER(LEN=*)              ::  variable_name   !< variable name
4366!
4367!        INTEGER(iwp), INTENT(IN)      ::  is,ie           !< index range along x direction
4368!        INTEGER(iwp), INTENT(IN)      ::  id              !< file id
4369!        INTEGER(iwp)                  ::  id_var          !< variable id
4370!        INTEGER(iwp), INTENT(IN)      ::  js,je           !< index range along y direction
4371!        INTEGER(iwp)                  ::  n3              !< number of data-points along 3rd dimension
4372!
4373!        INTEGER(iwp)                  ::  i,j,k
4374!        INTEGER(iwp), DIMENSION(3)    ::  id_dim
4375!
4376!        REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(INOUT) ::  var         !< variable to be read
4377! #if defined( __netcdf )
4378! !
4379! !--    Inside the ...static NetCDF files, the array is stored as float.
4380! !--    Therefore single precision is sufficiant for the temporary array
4381!
4382!        REAL(sp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE   ::  tmp_var     !< temporary array to read NetCDF data in i,j,k direction
4383!
4384! !kk    Please check, if it is time consuming to do the inquire every time
4385! !
4386! !--    Inquire variable id
4387!        nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4388! !
4389! !--    Get length of third dimension, required for the count parameter.
4390! !--    Therefore, first inquired dimension ids
4391!        nc_stat = NF90_INQUIRE_VARIABLE( id, id_var, DIMIDS = id_dim )
4392!        nc_stat = NF90_INQUIRE_DIMENSION( id, id_dim(3), LEN = n3 )
4393!
4394! !
4395! !--    Check for collective read-operation and set respective NetCDF flags if
4396! !--    required.
4397!        IF ( collective_read )  THEN
4398!           nc_stat = NF90_VAR_PAR_ACCESS (id, id_var, NF90_COLLECTIVE)
4399!        ENDIF
4400!
4401! !
4402! !--    Allocate temporary array ro read NetCDF data in i,j,k direction
4403!
4404!        ALLOCATE(tmp_var(is:ie,js:je,n3))
4405! !
4406! !--    Get variable
4407! !--    Read complete local 3-D array in oone call
4408!
4409!        nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, tmp_var,                            &
4410!                                start = (/ is+1, js+1, 1 /),                    &
4411!                                count = (/ ie-is+1, je-js+1, n3 /) )
4412!
4413!        CALL handle_error( 'get_variable_3d_real', 532 )
4414!
4415! !
4416! !--    Resort data in k,j,i direction
4417!
4418!        DO i=is,ie
4419!           DO j=js,je
4420!              DO K=1,n3
4421!                 var (k,j-js+1,i-is+1) = tmp_var(i,j,k)
4422!              END DO
4423!           END DO
4424!        END DO
4425!
4426!        DEALLOCATE(tmp_var)
4427!
4428! #endif
4429!     END SUBROUTINE get_variable_3d_real_v
4430
4431
4432!------------------------------------------------------------------------------!
4433! Description:
4434! ------------
4435!> Reads a 4D float variable from file.
4436!------------------------------------------------------------------------------!
4437    SUBROUTINE get_variable_4d_real( id, variable_name, var, is, ie, js, je,   &
4438                                     k1s, k1e, k2s, k2e )
4439
4440       USE indices
4441       USE pegrid
4442
4443       IMPLICIT NONE
4444
4445       CHARACTER(LEN=*)              ::  variable_name   !< variable name
4446
4447       INTEGER(iwp)                  ::  i               !< index along x direction
4448       INTEGER(iwp)                  ::  ie              !< start index for subdomain input along x direction
4449       INTEGER(iwp)                  ::  is              !< end index for subdomain input along x direction
4450       INTEGER(iwp), INTENT(IN)      ::  id              !< file id
4451       INTEGER(iwp)                  ::  id_var          !< variable id
4452       INTEGER(iwp)                  ::  j               !< index along y direction
4453       INTEGER(iwp)                  ::  je              !< start index for subdomain input along y direction
4454       INTEGER(iwp)                  ::  js              !< end index for subdomain input along y direction
4455       INTEGER(iwp)                  ::  k1              !< index along 3rd direction
4456       INTEGER(iwp)                  ::  k1e             !< start index for 3rd dimension
4457       INTEGER(iwp)                  ::  k1s             !< end index for 3rd dimension
4458       INTEGER(iwp)                  ::  k2              !< index along 4th direction
4459       INTEGER(iwp)                  ::  k2e             !< start index for 4th dimension
4460       INTEGER(iwp)                  ::  k2s             !< end index for 4th dimension
4461
4462       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE   ::  tmp  !< temporary variable to read data from file according
4463                                                            !< to its reverse memory access
4464       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), INTENT(INOUT) ::  var  !< variable to be read
4465#if defined( __netcdf )
4466
4467!
4468!--    Inquire variable id
4469       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4470!
4471!--    Check for collective read-operation and set respective NetCDF flags if
4472!--    required.
4473       IF ( collective_read )  THEN
4474          nc_stat = NF90_VAR_PAR_ACCESS (id, id_var, NF90_COLLECTIVE)
4475       ENDIF
4476!
4477!--    Allocate temporary variable according to memory access on file.
4478       ALLOCATE( tmp(is:ie,js:je,k1s:k1e,k2s:k2e) )
4479!
4480!--    Get variable
4481       nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, tmp,                                &
4482                               start = (/ is+1,    js+1,   k1s+1, k2s+1 /),    &
4483                               count = (/ ie-is+1, je-js+1,                    &
4484                                          k1e-k1s+1, k2e-k2s+1 /) )
4485
4486       CALL handle_error( 'get_variable_4d_real', 535, variable_name )
4487!
4488!--    Resort data. Please note, dimension subscripts of var all start at 1.
4489       DO  i = is, ie
4490          DO  j = js, je
4491             DO  k1 = k1s, k1e
4492                DO  k2 = k2s, k2e
4493                   var(k2-k2s+1,k1-k1s+1,j-js+1,i-is+1) = tmp(i,j,k1,k2)
4494                ENDDO
4495             ENDDO
4496          ENDDO
4497       ENDDO
4498       
4499       DEALLOCATE( tmp )
4500#endif
4501    END SUBROUTINE get_variable_4d_real
4502
4503
4504
4505!------------------------------------------------------------------------------!
4506! Description:
4507! ------------
4508!> Reads a 3D float variables from dynamic driver, such as time-dependent xy-,
4509!> xz- or yz-boundary data as well as 3D initialization data. Please note,
4510!> the passed arguments are start indices and number of elements in each
4511!> dimension, which is in contrast to the other 3d versions where start- and
4512!> end indices are passed. The different handling of 3D dynamic variables is
4513!> due to its asymmetry for the u- and v component.
4514!------------------------------------------------------------------------------!
4515    SUBROUTINE get_variable_3d_real_dynamic( id, variable_name, var,           &
4516                            i1s, i2s, i3s, count_1, count_2, count_3, dynamic)
4517                               
4518       USE indices
4519       USE pegrid
4520
4521       IMPLICIT NONE
4522
4523       CHARACTER(LEN=*)              ::  variable_name   !< variable name
4524
4525       LOGICAL                       ::  dynamic         !< additional flag just used to select correct overloaded routine from interface block
4526       
4527       INTEGER(iwp)                  ::  count_1         !< number of elements to be read along 1st dimension (with respect to file)
4528       INTEGER(iwp)                  ::  count_2         !< number of elements to be read along 2nd dimension (with respect to file)
4529       INTEGER(iwp)                  ::  count_3         !< number of elements to be read along 3rd dimension (with respect to file)
4530       INTEGER(iwp)                  ::  i1              !< running index along 1st dimension on file
4531       INTEGER(iwp)                  ::  i1s             !< start index for subdomain input along 1st dimension (with respect to file)
4532       INTEGER(iwp)                  ::  i2              !< running index along 2nd dimension on file       
4533       INTEGER(iwp)                  ::  i2s             !< start index for subdomain input along 2nd dimension (with respect to file)
4534       INTEGER(iwp)                  ::  i3              !< running index along 3rd dimension on file
4535       INTEGER(iwp)                  ::  i3s             !< start index of 3rd dimension, in dynamic file this is either time (2D boundary) or z (3D)
4536       INTEGER(iwp), INTENT(IN)      ::  id              !< file id
4537       INTEGER(iwp)                  ::  id_var          !< variable id
4538       INTEGER(iwp)                  ::  lb1             !< lower bound of 1st dimension (with respect to file)
4539       INTEGER(iwp)                  ::  lb2             !< lower bound of 2nd dimension (with respect to file)
4540       INTEGER(iwp)                  ::  lb3             !< lower bound of 3rd dimension (with respect to file)
4541       INTEGER(iwp)                  ::  ub1             !< upper bound of 1st dimension (with respect to file)
4542       INTEGER(iwp)                  ::  ub2             !< upper bound of 2nd dimension (with respect to file)
4543       INTEGER(iwp)                  ::  ub3             !< upper bound of 3rd dimension (with respect to file)
4544
4545       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE   ::  tmp !< temporary variable to read data from file according
4546                                                         !< to its reverse memory access
4547       
4548       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(INOUT) ::  var !< input variable
4549       
4550#if defined( __netcdf )
4551!
4552!--    Inquire variable id
4553       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4554!
4555!--    Check for collective read-operation and set respective NetCDF flags if
4556!--    required.
4557       IF ( collective_read )  THEN
4558          nc_stat = NF90_VAR_PAR_ACCESS (id, id_var, NF90_COLLECTIVE)
4559       ENDIF   
4560!
4561!--    Allocate temporary variable according to memory access on file.
4562!--    Therefore, determine dimension bounds of input array.
4563       lb1 = LBOUND(var,3)
4564       ub1 = UBOUND(var,3)
4565       lb2 = LBOUND(var,2)
4566       ub2 = UBOUND(var,2)
4567       lb3 = LBOUND(var,1)
4568       ub3 = UBOUND(var,1)
4569       ALLOCATE( tmp(lb1:ub1,lb2:ub2,lb3:ub3) )
4570!
4571!--    Get variable
4572       nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, tmp,                                &
4573                               start = (/ i1s,     i2s,     i3s /),            &
4574                               count = (/ count_1, count_2, count_3 /) )
4575
4576       CALL handle_error( 'get_variable_3d_real_dynamic', 536, variable_name )
4577!
4578!--    Resort data. Please note, dimension subscripts of var all start at 1.
4579       DO  i3 = lb3, ub3
4580          DO i2 = lb2, ub2
4581             DO  i1 = lb1, ub1
4582                var(i3,i2,i1) = tmp(i1,i2,i3)
4583             ENDDO
4584          ENDDO
4585       ENDDO
4586       
4587       DEALLOCATE( tmp )       
4588#endif
4589    END SUBROUTINE get_variable_3d_real_dynamic
4590
4591
4592
4593!------------------------------------------------------------------------------!
4594! Description:
4595! ------------
4596!> Inquires the number of variables in a file
4597!------------------------------------------------------------------------------!
4598    SUBROUTINE inquire_num_variables( id, num_vars )
4599
4600       USE indices
4601       USE pegrid
4602
4603       IMPLICIT NONE
4604
4605       INTEGER(iwp), INTENT(IN)      ::  id              !< file id
4606       INTEGER(iwp), INTENT(INOUT)   ::  num_vars        !< number of variables in a file
4607#if defined( __netcdf )
4608
4609       nc_stat = NF90_INQUIRE( id, NVARIABLES = num_vars )
4610       CALL handle_error( 'inquire_num_variables', 537 )
4611
4612#endif
4613    END SUBROUTINE inquire_num_variables
4614
4615
4616!------------------------------------------------------------------------------!
4617! Description:
4618! ------------
4619!> Inquires the variable names belonging to a file.
4620!------------------------------------------------------------------------------!
4621    SUBROUTINE inquire_variable_names( id, var_names )
4622
4623       USE indices
4624       USE pegrid
4625
4626       IMPLICIT NONE
4627
4628       CHARACTER(LEN=*), DIMENSION(:), INTENT(INOUT) ::  var_names   !< return variable - variable names
4629       INTEGER(iwp)                                  ::  i           !< loop variable
4630       INTEGER(iwp), INTENT(IN)                      ::  id          !< file id
4631       INTEGER(iwp)                                  ::  num_vars    !< number of variables (unused return parameter)
4632       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE       ::  varids      !< dummy array to strore variable ids temporarily
4633#if defined( __netcdf )
4634
4635       ALLOCATE( varids(1:SIZE(var_names)) )
4636       nc_stat = NF90_INQ_VARIDS( id, NVARS = num_vars, VARIDS = varids )
4637       CALL handle_error( 'inquire_variable_names', 538 )
4638
4639       DO  i = 1, SIZE(var_names)
4640          nc_stat = NF90_INQUIRE_VARIABLE( id, varids(i), NAME = var_names(i) )
4641          CALL handle_error( 'inquire_variable_names', 538 )
4642       ENDDO
4643
4644       DEALLOCATE( varids )
4645#endif
4646    END SUBROUTINE inquire_variable_names
4647
4648!------------------------------------------------------------------------------!
4649! Description:
4650! ------------
4651!> Prints out a text message corresponding to the current status.
4652!------------------------------------------------------------------------------!
4653    SUBROUTINE handle_error( routine_name, errno, name )
4654
4655       USE control_parameters,                                                 &
4656           ONLY:  message_string
4657
4658       IMPLICIT NONE
4659
4660       CHARACTER(LEN=6) ::  message_identifier
4661       CHARACTER(LEN=*) ::  routine_name
4662       CHARACTER(LEN=*), OPTIONAL ::  name
4663
4664       INTEGER(iwp) ::  errno
4665#if defined( __netcdf )
4666       
4667       IF ( nc_stat /= NF90_NOERR )  THEN
4668
4669          WRITE( message_identifier, '(''NC'',I4.4)' )  errno
4670         
4671          IF ( PRESENT( name ) )  THEN
4672             message_string = "Problem reading attribute/variable - " //       &
4673                              TRIM(name) // ": " //                            &
4674                              TRIM( NF90_STRERROR( nc_stat ) )
4675          ELSE
4676             message_string = TRIM( NF90_STRERROR( nc_stat ) )
4677          ENDIF
4678
4679          CALL message( routine_name, message_identifier, 2, 2, 0, 6, 1 )
4680
4681       ENDIF
4682
4683#endif
4684    END SUBROUTINE handle_error
4685
4686
4687 END MODULE netcdf_data_input_mod
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.