source: palm/trunk/SOURCE/netcdf_data_input_mod.f90 @ 3298

Last change on this file since 3298 was 3298, checked in by kanani, 3 years ago

Merge chemistry branch at r3297 to trunk

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 257.3 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 3298 2018-10-02 12:21:11Z kanani $
27! Modified EXPERT mode to PRE-PROCESSED mode (Russo)
28! Introduced Chemistry static netcdf file (Russo)
29! Added the routine for reading-in netcdf data for chemistry (Russo)
30! Added routines to get_variable interface specific for chemistry files (Russo)
31!
32! 3257 2018-09-17 17:11:46Z suehring
33! Adjust checks for building_type and building_id, which is necessary after
34! topography filtering (building_type and id can be modified by the filtering).
35!
36! 3254 2018-09-17 10:53:57Z suehring
37! Additional check for surface_fractions and and checks for building_id and
38! building_type extended.
39!
40! 3241 2018-09-12 15:02:00Z raasch
41! unused variables removed
42!
43! 3215 2018-08-29 09:58:59Z suehring
44! - Separate input of soil properties from input of atmospheric data. This
45!   enables input of soil properties also in child domains without any
46!   dependence on atmospheric input
47! - Check for missing initial 1D/3D data in dynamic input file
48! - Revise checks for matching grid spacing in model and input file
49! - Bugfix, add netcdf4_parallel directive for collective read operation
50! - Revise error message numbers
51!
52! 3209 2018-08-27 16:58:37Z suehring
53! Read zsoil dimension length only if soil variables are provided
54!
55! 3183 2018-07-27 14:25:55Z suehring
56! Adjust input of dynamic driver according to revised Inifor version.
57! Replace simulated_time by time_since_reference_point.
58! Rename variables in mesoscale-offline nesting mode.
59!
60! 3182 2018-07-27 13:36:03Z suehring
61! Slightly revise check for surface_fraction in order to check only the relevant
62! fractions
63!
64! 3103 2018-07-04 17:30:52Z suehring
65! New check for negative terrain heights
66!
67! 3089 2018-06-27 13:20:38Z suehring
68! Revise call for message routine in case of local data inconsistencies.
69!
70! 3054 2018-06-01 16:08:59Z gronemeier
71! Bugfix: force an MPI abort if errors occur while reading building heights
72! from ASCII file
73!
74! 3053 2018-06-01 12:59:07Z suehring
75! Revise checks for variable surface_fraction
76!
77! 3051 2018-05-30 17:43:55Z suehring
78! - Speed-up NetCDF input
79! - Revise input routines and remove NetCDF input via IO-blocks since this is
80!   not working in parallel mode in case blocking collective read operations
81!   are done
82! - Temporarily revoke renaming of input variables in dynamic driver (tend_ug,
83!   tend_vg, zsoil) in order to keep dynamic input file working with current
84!   model version
85! - More detailed error messages created
86!
87! 3045 2018-05-28 07:55:41Z Giersch
88! Error messages revised
89!
90! 3041 2018-05-25 10:39:54Z gronemeier
91! Add data type for global file attributes
92! Add read of global attributes of static driver
93!
94! 3037 2018-05-24 10:39:29Z gronemeier
95! renamed 'depth' to 'zsoil'
96!
97! 3036 2018-05-24 10:18:26Z gronemeier
98! Revision of input vars according to UC2 data standard
99!  - renamed 'orography_2D' to 'zt'
100!  - renamed 'buildings_2D' to 'buildings_2d'
101!  - renamed 'buildings_3D' to 'buildings_3d'
102!  - renamed 'leaf_are_density' to 'lad'
103!  - renamed 'basal_are_density' to 'bad'
104!  - renamed 'root_are_density_lad' to 'root_area_dens_r'
105!  - renamed 'root_are_density_lsm' to 'root_area_dens_s'
106!  - renamed 'ls_forcing_ug' to 'tend_ug'
107!  - renamed 'ls_forcing_vg' to 'tend_vg'
108!
109! 3019 2018-05-13 07:05:43Z maronga
110! Improved reading speed of large NetCDF files
111!
112! 2963 2018-04-12 14:47:44Z suehring
113! - Revise checks for static input variables.
114! - Introduce index for vegetation/wall, pavement/green-wall and water/window
115!   surfaces, for clearer access of surface fraction, albedo, emissivity, etc. .
116!
117! 2958 2018-04-11 15:38:13Z suehring
118! Synchronize longitude and latitude between nested model domains, values are
119! taken from the root model.
120!
121! 2955 2018-04-09 15:14:01Z suehring
122! Extend checks for consistent setting of buildings, its ID and type.
123! Add log-points to measure CPU time of NetCDF data input.
124!
125! 2953 2018-04-09 11:26:02Z suehring
126! Bugfix in checks for initialization data
127!
128! 2947 2018-04-04 18:01:41Z suehring
129! Checks for dynamic input revised
130!
131! 2946 2018-04-04 17:01:23Z suehring
132! Bugfix for revision 2945, perform checks only if dynamic input file is
133! available.
134!
135! 2945 2018-04-04 16:27:14Z suehring
136! - Mimic for topography input slightly revised, in order to enable consistency
137!   checks
138! - Add checks for dimensions in dynamic input file and move already existing
139!   checks
140!
141! 2938 2018-03-27 15:52:42Z suehring
142! Initial read of geostrophic wind components from dynamic driver.
143!
144! 2773 2018-01-30 14:12:54Z suehring
145! Revise checks for surface_fraction.
146!
147! 2925 2018-03-23 14:54:11Z suehring
148! Check for further inconsistent settings of surface_fractions.
149! Some messages slightly rephrased and error numbers renamed.
150!
151! 2898 2018-03-15 13:03:01Z suehring
152! Check if each building has a type. Further, check if dimensions in static
153! input file match the model dimensions.
154!
155! 2897 2018-03-15 11:47:16Z suehring
156! Relax restrictions for topography input, terrain and building heights can be
157! input separately and are not mandatory any more.
158!
159! 2874 2018-03-13 10:55:42Z knoop
160! Bugfix: wrong placement of netcdf cpp-macros fixed
161!
162! 2794 2018-02-07 14:09:43Z knoop
163! Check if 3D building input is consistent to numeric grid.
164!
165! 2773 2018-01-30 14:12:54Z suehring
166! - Enable initialization with 3D topography.
167! - Move check for correct initialization in nesting mode to check_parameters.
168!
169! 2772 2018-01-29 13:10:35Z suehring
170! Initialization of simulation independent on land-surface model.
171!
172! 2746 2018-01-15 12:06:04Z suehring
173! Read plant-canopy variables independently on land-surface model usage
174!
175! 2718 2018-01-02 08:49:38Z maronga
176! Corrected "Former revisions" section
177!
178! 2711 2017-12-20 17:04:49Z suehring
179! Rename subroutine close_file to avoid double-naming.
180!
181! 2700 2017-12-15 14:12:35Z suehring
182!
183! 2696 2017-12-14 17:12:51Z kanani
184! Initial revision (suehring)
185!
186!
187!
188!
189! Authors:
190! --------
191! @author Matthias Suehring
192!
193! Description:
194! ------------
195!> Modulue contains routines to input data according to Palm input data
196!> standart using dynamic and static input files.
197!> @todo - Review Reading of netcdf files for chemistry
198!> @todo - Order input alphabetically
199!> @todo - Revise error messages and error numbers
200!> @todo - Input of missing quantities (chemical species, emission rates)
201!> @todo - Defninition and input of still missing variable attributes
202!> @todo - Input of initial geostrophic wind profiles with cyclic conditions.
203!------------------------------------------------------------------------------!
204 MODULE netcdf_data_input_mod
205
206    USE control_parameters,                                                    &
207        ONLY:  coupling_char, io_blocks, io_group
208
209    USE cpulog,                                                                &
210        ONLY:  cpu_log, log_point_s
211
212    USE kinds
213
214#if defined ( __netcdf )
215    USE NETCDF
216#endif
217
218    USE pegrid
219
220    USE surface_mod,                                                           &
221        ONLY:  ind_pav_green, ind_veg_wall, ind_wat_win
222!
223!-- Define type for dimensions.
224    TYPE dims_xy
225       INTEGER(iwp) :: nx                             !< dimension length in x
226       INTEGER(iwp) :: ny                             !< dimension length in y
227       INTEGER(iwp) :: nz                             !< dimension length in z
228       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: x       !< dimension array in x
229       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: y       !< dimension array in y
230       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: z       !< dimension array in z
231    END TYPE dims_xy
232!
233!-- Define data type for nesting in larger-scale models like COSMO.
234!-- Data type comprises u, v, w, pt, and q at lateral and top boundaries.
235    TYPE nest_offl_type
236
237       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names
238
239       INTEGER(iwp) ::  nt     !< number of time levels in dynamic input file
240       INTEGER(iwp) ::  nzu    !< number of vertical levels on scalar grid in dynamic input file
241       INTEGER(iwp) ::  nzw    !< number of vertical levels on w grid in dynamic input file
242       INTEGER(iwp) ::  tind   !< time index for reference time in mesoscale-offline nesting
243       INTEGER(iwp) ::  tind_p !< time index for following time in mesoscale-offline nesting
244
245       LOGICAL      ::  init         = .FALSE.
246       LOGICAL      ::  from_file    = .FALSE.
247
248       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  surface_pressure !< time dependent surface pressure
249       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  time             !< time levels in dynamic input file
250       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zu_atmos         !< vertical levels at scalar grid in dynamic input file
251       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zw_atmos         !< vertical levels at w grid in dynamic input file
252
253       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  ug         !< domain-averaged geostrophic component
254       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  vg         !< domain-averaged geostrophic component
255
256       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_left   !< u-component at left boundary
257       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_left   !< v-component at left boundary
258       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_left   !< w-component at left boundary
259       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_left   !< mixing ratio at left boundary
260       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_left  !< potentital temperautre at left boundary
261
262       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_north  !< u-component at north boundary
263       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_north  !< v-component at north boundary
264       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_north  !< w-component at north boundary
265       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_north  !< mixing ratio at north boundary
266       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_north !< potentital temperautre at north boundary
267
268       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_right  !< u-component at right boundary
269       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_right  !< v-component at right boundary
270       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_right  !< w-component at right boundary
271       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_right  !< mixing ratio at right boundary
272       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_right !< potentital temperautre at right boundary
273
274       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_south  !< u-component at south boundary
275       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_south  !< v-component at south boundary
276       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_south  !< w-component at south boundary
277       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_south  !< mixing ratio at south boundary
278       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_south !< potentital temperautre at south boundary
279
280       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_top    !< u-component at top boundary
281       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_top    !< v-component at top boundary
282       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_top    !< w-component at top boundary
283       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_top    !< mixing ratio at top boundary
284       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_top   !< potentital temperautre at top boundary
285
286    END TYPE nest_offl_type
287
288    TYPE init_type
289
290       CHARACTER(LEN=23) ::  origin_time !< reference time of input data
291
292       INTEGER(iwp) ::  lod_msoil !< level of detail - soil moisture
293       INTEGER(iwp) ::  lod_pt    !< level of detail - pt
294       INTEGER(iwp) ::  lod_q     !< level of detail - q
295       INTEGER(iwp) ::  lod_tsoil !< level of detail - soil temperature
296       INTEGER(iwp) ::  lod_u     !< level of detail - u-component
297       INTEGER(iwp) ::  lod_v     !< level of detail - v-component
298       INTEGER(iwp) ::  lod_w     !< level of detail - w-component
299       INTEGER(iwp) ::  nx        !< number of scalar grid points along x in dynamic input file
300       INTEGER(iwp) ::  nxu       !< number of u grid points along x in dynamic input file
301       INTEGER(iwp) ::  ny        !< number of scalar grid points along y in dynamic input file
302       INTEGER(iwp) ::  nyv       !< number of v grid points along y in dynamic input file
303       INTEGER(iwp) ::  nzs       !< number of vertical soil levels in dynamic input file
304       INTEGER(iwp) ::  nzu       !< number of vertical levels on scalar grid in dynamic input file
305       INTEGER(iwp) ::  nzw       !< number of vertical levels on w grid in dynamic input file
306
307       LOGICAL ::  from_file_msoil  = .FALSE. !< flag indicating whether soil moisture is already initialized from file
308       LOGICAL ::  from_file_pt     = .FALSE. !< flag indicating whether pt is already initialized from file
309       LOGICAL ::  from_file_q      = .FALSE. !< flag indicating whether q is already initialized from file
310       LOGICAL ::  from_file_tsoil  = .FALSE. !< flag indicating whether soil temperature is already initialized from file
311       LOGICAL ::  from_file_u      = .FALSE. !< flag indicating whether u is already initialized from file
312       LOGICAL ::  from_file_ug     = .FALSE. !< flag indicating whether ug is already initialized from file
313       LOGICAL ::  from_file_v      = .FALSE. !< flag indicating whether v is already initialized from file
314       LOGICAL ::  from_file_vg     = .FALSE. !< flag indicating whether ug is already initialized from file
315       LOGICAL ::  from_file_w      = .FALSE. !< flag indicating whether w is already initialized from file
316
317       REAL(wp) ::  fill_msoil       !< fill value for soil moisture
318       REAL(wp) ::  fill_pt          !< fill value for pt
319       REAL(wp) ::  fill_q           !< fill value for q
320       REAL(wp) ::  fill_tsoil       !< fill value for soil temperature
321       REAL(wp) ::  fill_u           !< fill value for u
322       REAL(wp) ::  fill_v           !< fill value for v
323       REAL(wp) ::  fill_w           !< fill value for w
324       REAL(wp) ::  latitude         !< latitude of the southern model boundary
325       REAL(wp) ::  longitude        !< longitude of the western model boundary
326       REAL(wp) ::  origin_x         !< x position of the western model boundary
327       REAL(wp) ::  origin_y         !< y position of the northern model boundary
328       REAL(wp) ::  origin_z         !< reference height of input data
329       REAL(wp) ::  rotation_angle   !< rotation angle of input data
330
331       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  msoil_1d     !< initial vertical profile of soil moisture
332       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  pt_init      !< initial vertical profile of pt
333       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  q_init       !< initial vertical profile of q
334       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  tsoil_1d     !< initial vertical profile of soil temperature
335       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  u_init       !< initial vertical profile of u
336       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  ug_init      !< initial vertical profile of ug
337       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  v_init       !< initial vertical profile of v
338       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  vg_init      !< initial vertical profile of ug
339       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  w_init       !< initial vertical profile of w
340       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  z_soil       !< vertical levels in soil in dynamic input file, used for interpolation
341       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zu_atmos     !< vertical levels at scalar grid in dynamic input file, used for interpolation
342       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zw_atmos     !< vertical levels at w grid in dynamic input file, used for interpolation
343
344
345       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  msoil_3d !< initial 3d soil moisture provide by Inifor and interpolated onto soil grid
346       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  tsoil_3d !< initial 3d soil temperature provide by Inifor and interpolated onto soil grid
347
348    END TYPE init_type
349
350!-- Data type for the general information of chemistry emissions, do not dependent on the particular chemical species
351    TYPE chem_emis_att_type
352
353       !-DIMENSIONS
354       INTEGER(iwp)                                 :: nspec                     !< number of chem species for which emission values are provided
355       INTEGER(iwp)                                 :: ncat                      !< number of emission categories
356       INTEGER(iwp)                                 :: nvoc                      !< number of VOCs components
357       INTEGER(iwp)                                 :: npm                       !< number of PMs components
358       INTEGER(iwp)                                 :: nnox=2                    !< number of NOx components: NO and NO2
359       INTEGER(iwp)                                 :: nsox=2                    !< number of SOx components: SO and SO4
360       INTEGER(iwp)                                 :: nhoursyear                !< number of hours of a specific year in the HOURLY mode
361                                                                                 !  of the default mode
362       INTEGER(iwp)                                 :: nmonthdayhour             !< number of month days and hours in the MDH mode
363                                                                                 !  of the default mode
364       INTEGER(iwp)                                 :: dt_emission               !< Number of emissions timesteps for one year
365                                                                                 !  in the pre-processed emissions case
366       !-- 1d emission input variables
367       CHARACTER (LEN=25),ALLOCATABLE, DIMENSION(:) :: pm_name                   !< Names of PMs components
368       CHARACTER (LEN=25),ALLOCATABLE, DIMENSION(:) :: cat_name                  !< Emission categories names
369       CHARACTER (LEN=25),ALLOCATABLE, DIMENSION(:) :: species_name              !< Names of emission chemical species
370       CHARACTER (LEN=25),ALLOCATABLE, DIMENSION(:) :: voc_name                  !< Names of VOCs components
371       CHARACTER (LEN=25)                           :: units                     !< Units
372
373       INTEGER(iwp)                                 :: i_hour                    !< indices for assigning the emission values at different timesteps
374       INTEGER(iwp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:)       :: cat_index                 !< Index of emission categories
375       INTEGER(iwp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:)       :: species_index             !< Index of emission chem species
376
377       REAL(wp), DIMENSION(24)                      :: par_emis_time_factor      !< time factors
378                                                                                 !  for the parameterized mode: these are fixed for each hour
379                                                                                 !  of a single day.
380       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:)           :: xm                        !< Molecular masses of emission chem species
381
382       !-- 2d emission input variables
383       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: hourly_emis_time_factor   !< Time factors for HOURLY emissions (DEFAULT mode)
384       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: mdh_emis_time_factor      !< Time factors for MDH emissions (DEFAULT mode)
385       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: nox_comp                  !< Composition of NO and NO2
386       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: sox_comp                  !< Composition of SO2 and SO4
387       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: voc_comp                  !< Composition of different VOC components (number not fixed)
388
389       !-- 3d emission input variables
390       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:)       :: pm_comp                   !< Composition of different PMs components (number not fixed)
391 
392    END TYPE chem_emis_att_type
393
394
395!-- Data type for the values of chemistry emissions ERUSSO
396    TYPE chem_emis_val_type
397
398       !REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: stack_height              !< stack height
399
400       !-- 3d emission input variables
401       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:)     :: default_emission_data     !< Input Values emissions DEFAULT mode
402
403       !-- 4d emission input variables
404       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:,:)   :: preproc_emission_data      !< Input Values emissions PRE-PROCESSED mode
405
406    END TYPE chem_emis_val_type
407
408!
409!-- Define data structures for different input data types.
410!-- 8-bit Integer 2D
411    TYPE int_2d_8bit
412       INTEGER(KIND=1) ::  fill = -127                      !< fill value
413       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var !< respective variable
414
415       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
416    END TYPE int_2d_8bit
417!
418!-- 32-bit Integer 2D
419    TYPE int_2d_32bit
420       INTEGER(iwp) ::  fill = -9999                      !< fill value
421       INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var  !< respective variable
422
423       LOGICAL ::  from_file = .FALSE. !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
424    END TYPE int_2d_32bit
425
426!
427!-- Define data type to read 2D real variables
428    TYPE real_2d
429       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
430
431       REAL(wp) ::  fill = -9999.9_wp                !< fill value
432       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var !< respective variable
433    END TYPE real_2d
434
435!
436!-- Define data type to read 2D real variables
437    TYPE real_3d
438       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
439
440       INTEGER(iwp) ::  nz   !< number of grid points along vertical dimension
441
442       REAL(wp) ::  fill = -9999.9_wp                  !< fill value
443       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var !< respective variable
444    END TYPE real_3d
445!
446!-- Define data structure where the dimension and type of the input depends
447!-- on the given level of detail.
448!-- For buildings, the input is either 2D float, or 3d byte.
449    TYPE build_in
450       INTEGER(iwp)    ::  lod = 1                               !< level of detail
451       INTEGER(KIND=1) ::  fill2 = -127                          !< fill value for lod = 2
452       INTEGER(iwp)    ::  nz                                    !< number of vertical layers in file
453       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_3d !< 3d variable (lod = 2)
454
455       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  z                 !< vertical coordinate for 3D building, used for consistency check
456
457       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
458
459       REAL(wp)                              ::  fill1 = -9999.9_wp !< fill values for lod = 1
460       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var_2d             !< 2d variable (lod = 1)
461    END TYPE build_in
462
463!
464!-- For soil_type, the input is either 2D or 3D one-byte integer.
465    TYPE soil_in
466       INTEGER(iwp)                                   ::  lod = 1      !< level of detail
467       INTEGER(KIND=1)                                ::  fill = -127  !< fill value for lod = 2
468       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  var_2d       !< 2d variable (lod = 1)
469       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_3d       !< 3d variable (lod = 2)
470
471       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
472    END TYPE soil_in
473
474!
475!-- Define data type for fractions between surface types
476    TYPE fracs
477       INTEGER(iwp)                            ::  nf             !< total number of fractions
478       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  nfracs         !< dimension array for fraction
479
480       LOGICAL ::  from_file = .FALSE. !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
481
482       REAL(wp)                                ::  fill = -9999.9_wp !< fill value
483       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  frac              !< respective fraction between different surface types
484    END TYPE fracs
485!
486!-- Data type for parameter lists, Depending on the given level of detail,
487!-- the input is 3D or 4D
488    TYPE pars
489       INTEGER(iwp)                            ::  lod = 1         !< level of detail
490       INTEGER(iwp)                            ::  np              !< total number of parameters
491       INTEGER(iwp)                            ::  nz              !< vertical dimension - number of soil layers
492       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  layers          !< dimension array for soil layers
493       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  pars            !< dimension array for parameters
494
495       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
496
497       REAL(wp)                                  ::  fill = -9999.9_wp !< fill value
498       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE   ::  pars_xy           !< respective parameters, level of detail = 1
499       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  pars_xyz          !< respective parameters, level of detail = 2
500    END TYPE pars
501!
502!-- Define type for global file attributes
503!-- Please refer to the PALM data standard for a detailed description of each
504!-- attribute.
505    TYPE global_atts_type
506       CHARACTER(LEN=12 ) ::  acronym                            !< acronym of institution
507       CHARACTER(LEN=7)   ::  acronym_char = 'acronym'           !< name of attribute
508       CHARACTER(LEN=200) ::  author                             !< first name, last name, email adress
509       CHARACTER(LEN=6)   ::  author_char = 'author'             !< name of attribute
510       CHARACTER(LEN=12 ) ::  campaign                           !< name of campaign
511       CHARACTER(LEN=8)   ::  campaign_char = 'campaign'         !< name of attribute
512       CHARACTER(LEN=200) ::  comment                            !< comment to data
513       CHARACTER(LEN=7)   ::  comment_char = 'comment'           !< name of attribute
514       CHARACTER(LEN=200) ::  contact_person                     !< first name, last name, email adress
515       CHARACTER(LEN=14)  ::  contact_person_char = 'contact_person'  !< name of attribute
516       CHARACTER(LEN=200) ::  conventions = 'CF-1.7'             !< netCDF convention
517       CHARACTER(LEN=11)  ::  conventions_char = 'Conventions'   !< name of attribute
518       CHARACTER(LEN=23 ) ::  creation_time                      !< creation time of data set
519       CHARACTER(LEN=13)  ::  creation_time_char = 'creation_time'  !< name of attribute
520       CHARACTER(LEN=16 ) ::  data_content                       !< content of data set
521       CHARACTER(LEN=12)  ::  data_content_char = 'data_content' !< name of attribute
522       CHARACTER(LEN=200) ::  dependencies                       !< dependencies of data set
523       CHARACTER(LEN=12)  ::  dependencies_char = 'dependencies' !< name of attribute
524       CHARACTER(LEN=200) ::  history                            !< information about data processing
525       CHARACTER(LEN=7)   ::  history_char = 'history'           !< name of attribute
526       CHARACTER(LEN=200) ::  institution                        !< name of responsible institution
527       CHARACTER(LEN=11)  ::  institution_char = 'institution'   !< name of attribute
528       CHARACTER(LEN=200) ::  keywords                           !< keywords of data set
529       CHARACTER(LEN=8)   ::  keywords_char = 'keywords'         !< name of attribute
530       CHARACTER(LEN=200) ::  license                            !< license of data set
531       CHARACTER(LEN=7)   ::  license_char = 'license'           !< name of attribute
532       CHARACTER(LEN=200) ::  location                           !< place which refers to data set
533       CHARACTER(LEN=8)   ::  location_char = 'location'         !< name of attribute
534       CHARACTER(LEN=10)  ::  origin_lat_char = 'origin_lat'     !< name of attribute
535       CHARACTER(LEN=10)  ::  origin_lon_char = 'origin_lon'     !< name of attribute
536       CHARACTER(LEN=23 ) ::  origin_time                        !< reference time
537       CHARACTER(LEN=11)  ::  origin_time_char = 'origin_time'   !< name of attribute
538       CHARACTER(LEN=8)   ::  origin_x_char = 'origin_x'         !< name of attribute
539       CHARACTER(LEN=8)   ::  origin_y_char = 'origin_y'         !< name of attribute
540       CHARACTER(LEN=8)   ::  origin_z_char = 'origin_z'         !< name of attribute
541       CHARACTER(LEN=12)  ::  palm_version_char = 'palm_version' !< name of attribute
542       CHARACTER(LEN=200) ::  references                         !< literature referring to data set
543       CHARACTER(LEN=10)  ::  references_char = 'references'     !< name of attribute
544       CHARACTER(LEN=14)  ::  rotation_angle_char = 'rotation_angle'  !< name of attribute
545       CHARACTER(LEN=12 ) ::  site                               !< name of model domain
546       CHARACTER(LEN=4)   ::  site_char = 'site'                 !< name of attribute
547       CHARACTER(LEN=200) ::  source                             !< source of data set
548       CHARACTER(LEN=6)   ::  source_char = 'source'             !< name of attribute
549       CHARACTER(LEN=200) ::  title                              !< title of data set
550       CHARACTER(LEN=5)   ::  title_char = 'title'               !< name of attribute
551       CHARACTER(LEN=7)   ::  version_char = 'version'           !< name of attribute
552
553       INTEGER(iwp) ::  version              !< version of data set
554
555       REAL(wp) ::  origin_lat               !< latitude of lower left corner
556       REAL(wp) ::  origin_lon               !< longitude of lower left corner
557       REAL(wp) ::  origin_x                 !< easting (UTM coordinate) of lower left corner
558       REAL(wp) ::  origin_y                 !< northing (UTM coordinate) of lower left corner
559       REAL(wp) ::  origin_z                 !< reference height
560       REAL(wp) ::  palm_version             !< PALM version of data set
561       REAL(wp) ::  rotation_angle           !< rotation angle of coordinate system of data set
562    END TYPE global_atts_type
563!
564!-- Define variables
565    TYPE(dims_xy)    ::  dim_static  !< data structure for x, y-dimension in static input file
566
567    TYPE(nest_offl_type) ::  nest_offl  !< data structure for data input at lateral and top boundaries (provided by Inifor) 
568
569    TYPE(init_type) ::  init_3d    !< data structure for the initialization of the 3D flow and soil fields
570    TYPE(init_type) ::  init_model !< data structure for the initialization of the model
571
572!
573!-- Define 2D variables of type NC_BYTE
574    TYPE(int_2d_8bit)  ::  albedo_type_f     !< input variable for albedo type
575    TYPE(int_2d_8bit)  ::  building_type_f   !< input variable for building type
576    TYPE(int_2d_8bit)  ::  pavement_type_f   !< input variable for pavenment type
577    TYPE(int_2d_8bit)  ::  street_crossing_f !< input variable for water type
578    TYPE(int_2d_8bit)  ::  street_type_f     !< input variable for water type
579    TYPE(int_2d_8bit)  ::  vegetation_type_f !< input variable for vegetation type
580    TYPE(int_2d_8bit)  ::  water_type_f      !< input variable for water type
581
582!
583!-- Define 2D variables of type NC_INT
584    TYPE(int_2d_32bit) ::  building_id_f     !< input variable for building ID
585!
586!-- Define 2D variables of type NC_FLOAT
587    TYPE(real_2d) ::  terrain_height_f       !< input variable for terrain height
588!
589!-- Define 3D variables of type NC_FLOAT
590    TYPE(real_3d) ::  basal_area_density_f    !< input variable for basal area density - resolved vegetation
591    TYPE(real_3d) ::  leaf_area_density_f     !< input variable for leaf area density - resolved vegetation
592    TYPE(real_3d) ::  root_area_density_lad_f !< input variable for root area density - resolved vegetation
593    TYPE(real_3d) ::  root_area_density_lsm_f !< input variable for root area density - parametrized vegetation
594
595!
596!-- Define input variable for buildings
597    TYPE(build_in) ::  buildings_f           !< input variable for buildings
598!
599!-- Define input variables for soil_type
600    TYPE(soil_in)  ::  soil_type_f           !< input variable for soil type
601
602    TYPE(fracs) ::  surface_fraction_f       !< input variable for surface fraction
603
604    TYPE(pars)  ::  albedo_pars_f              !< input variable for albedo parameters
605    TYPE(pars)  ::  building_pars_f            !< input variable for building parameters
606    TYPE(pars)  ::  pavement_pars_f            !< input variable for pavement parameters
607    TYPE(pars)  ::  pavement_subsurface_pars_f !< input variable for pavement parameters
608    TYPE(pars)  ::  soil_pars_f                !< input variable for soil parameters
609    TYPE(pars)  ::  vegetation_pars_f          !< input variable for vegetation parameters
610    TYPE(pars)  ::  water_pars_f               !< input variable for water parameters
611
612    TYPE(chem_emis_att_type)                             ::  chem_emis_att    !< Input Information of Chemistry Emission Data from netcdf 
613    TYPE(chem_emis_val_type), ALLOCATABLE, DIMENSION(:)  ::  chem_emis        !< Input Chemistry Emission Data from netcdf 
614
615    CHARACTER(LEN=3)  ::  char_lod  = 'lod'         !< name of level-of-detail attribute in NetCDF file
616
617    CHARACTER(LEN=10) ::  char_fill = '_FillValue'        !< name of fill value attribute in NetCDF file
618
619    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_static  = 'PIDS_STATIC'  !< Name of file which comprises static input data
620    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_dynamic = 'PIDS_DYNAMIC' !< Name of file which comprises dynamic input data
621    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_chem    = 'PIDS_CHEM'    !< Name of file which comprises chemistry input data
622
623    CHARACTER (LEN=25), ALLOCATABLE, DIMENSION(:)    :: string_values  !< output of string variables read from netcdf input files
624 
625    INTEGER(iwp)                                     :: id_emis        !< NetCDF id of input file for chemistry emissions: TBD: It has to be removed
626
627    INTEGER(iwp) ::  nc_stat         !< return value of nf90 function call
628
629    LOGICAL ::  input_pids_static  = .FALSE.   !< Flag indicating whether Palm-input-data-standard file containing static information exists
630    LOGICAL ::  input_pids_dynamic = .FALSE.   !< Flag indicating whether Palm-input-data-standard file containing dynamic information exists
631    LOGICAL ::  input_pids_chem = .FALSE.      !< Flag indicating whether Palm-input-data-standard file containing chemistry information exists
632
633    LOGICAL ::  collective_read = .FALSE.      !< Enable NetCDF collective read
634
635    TYPE(global_atts_type) ::  input_file_atts !< global attributes of input file
636
637    SAVE
638
639    PRIVATE
640
641    INTERFACE netcdf_data_input_interpolate
642       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_interpolate_1d
643       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_interpolate_1d_soil
644       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_interpolate_2d
645       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_interpolate_3d
646    END INTERFACE netcdf_data_input_interpolate
647
648    INTERFACE netcdf_data_input_check_dynamic
649       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_check_dynamic
650    END INTERFACE netcdf_data_input_check_dynamic
651
652    INTERFACE netcdf_data_input_check_static
653       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_check_static
654    END INTERFACE netcdf_data_input_check_static
655
656    INTERFACE netcdf_data_input_chemistry_data                       
657       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_chemistry_data
658    END INTERFACE netcdf_data_input_chemistry_data
659
660    INTERFACE netcdf_data_input_inquire_file
661       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_inquire_file
662    END INTERFACE netcdf_data_input_inquire_file
663
664    INTERFACE netcdf_data_input_init
665       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_init
666    END INTERFACE netcdf_data_input_init
667
668    INTERFACE netcdf_data_input_init_3d
669       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_init_3d
670    END INTERFACE netcdf_data_input_init_3d
671   
672    INTERFACE netcdf_data_input_init_lsm
673       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_init_lsm
674    END INTERFACE netcdf_data_input_init_lsm
675
676    INTERFACE netcdf_data_input_lsf
677       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_lsf
678    END INTERFACE netcdf_data_input_lsf
679
680    INTERFACE netcdf_data_input_surface_data
681       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_surface_data
682    END INTERFACE netcdf_data_input_surface_data
683
684    INTERFACE netcdf_data_input_topo
685       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_topo
686    END INTERFACE netcdf_data_input_topo
687
688    INTERFACE get_variable
689       MODULE PROCEDURE get_variable_string
690       MODULE PROCEDURE get_variable_1d_int
691       MODULE PROCEDURE get_variable_1d_real
692       MODULE PROCEDURE get_variable_2d_int8
693       MODULE PROCEDURE get_variable_2d_int32
694       MODULE PROCEDURE get_variable_2d_real
695       MODULE PROCEDURE get_variable_3d_int8
696       MODULE PROCEDURE get_variable_3d_real
697       MODULE PROCEDURE get_variable_3d_real_dynamic
698       MODULE PROCEDURE get_variable_4d_to_3d_real
699       MODULE PROCEDURE get_variable_4d_real
700       MODULE PROCEDURE get_variable_5d_to_4d_real
701    END INTERFACE get_variable
702
703    INTERFACE get_variable_pr
704       MODULE PROCEDURE get_variable_pr
705    END INTERFACE get_variable_pr
706
707    INTERFACE get_attribute
708       MODULE PROCEDURE get_attribute_real
709       MODULE PROCEDURE get_attribute_int8
710       MODULE PROCEDURE get_attribute_int32
711       MODULE PROCEDURE get_attribute_string
712    END INTERFACE get_attribute
713
714!
715!-- Public variables
716    PUBLIC albedo_pars_f, albedo_type_f, basal_area_density_f, buildings_f,    &
717           building_id_f, building_pars_f, building_type_f,                    &
718           chem_emis, chem_emis_att, chem_emis_att_type, chem_emis_val_type,   &
719           init_3d, init_model, input_file_static, input_pids_static,          &
720           input_pids_dynamic, leaf_area_density_f, nest_offl,                 &
721           pavement_pars_f, pavement_subsurface_pars_f, pavement_type_f,       &
722           root_area_density_lad_f, root_area_density_lsm_f, soil_pars_f,      &
723           soil_type_f, street_crossing_f, street_type_f, surface_fraction_f,  &
724           terrain_height_f, vegetation_pars_f, vegetation_type_f,             &
725           water_pars_f, water_type_f
726
727!
728!-- Public subroutines
729    PUBLIC netcdf_data_input_check_dynamic, netcdf_data_input_check_static,    &
730           netcdf_data_input_chemistry_data, netcdf_data_input_inquire_file,                                     &
731           netcdf_data_input_init, netcdf_data_input_init_lsm,                 &
732           netcdf_data_input_init_3d,                                          &
733           netcdf_data_input_interpolate, netcdf_data_input_lsf,               &
734           netcdf_data_input_surface_data, netcdf_data_input_topo
735
736 CONTAINS
737
738!------------------------------------------------------------------------------!
739! Description:
740! ------------
741!> Inquires whether NetCDF input files according to Palm-input-data standard
742!> exist. Moreover, basic checks are performed.
743!------------------------------------------------------------------------------!
744    SUBROUTINE netcdf_data_input_inquire_file
745
746       USE control_parameters,                                                 &
747           ONLY:  topo_no_distinct
748
749       IMPLICIT NONE
750
751#if defined ( __netcdf )
752       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_static ) // TRIM( coupling_char ),     &
753                EXIST = input_pids_static  )
754       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_dynamic ) // TRIM( coupling_char ),    &
755                EXIST = input_pids_dynamic )
756       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_chem ) // TRIM( coupling_char ),    &
757                EXIST = input_pids_chem )
758
759#endif
760
761!
762!--    As long as topography can be input via ASCII format, no distinction
763!--    between building and terrain can be made. This case, classify all
764!--    surfaces as default type. Same in case land-surface and urban-surface
765!--    model are not applied.
766       IF ( .NOT. input_pids_static )  THEN
767          topo_no_distinct = .TRUE.
768       ENDIF
769
770    END SUBROUTINE netcdf_data_input_inquire_file
771
772!------------------------------------------------------------------------------!
773! Description:
774! ------------
775!> Reads global attributes required for initialization of the model.
776!------------------------------------------------------------------------------!
777    SUBROUTINE netcdf_data_input_init
778
779       IMPLICIT NONE
780
781       INTEGER(iwp) ::  id_mod   !< NetCDF id of input file
782
783       IF ( .NOT. input_pids_static )  RETURN
784
785#if defined ( __netcdf )
786!
787!--    Open file in read-only mode
788       CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //                       &
789                            TRIM( coupling_char ), id_mod )
790!
791!--    Read global attributes
792       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_lat_char,            &
793                           input_file_atts%origin_lat, .TRUE. )
794
795       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_lon_char,            &
796                           input_file_atts%origin_lon, .TRUE. )
797
798       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_time_char,           &
799                           input_file_atts%origin_time, .TRUE. )
800
801       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_x_char,              &
802                           input_file_atts%origin_x, .TRUE. )
803
804       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_y_char,              &
805                           input_file_atts%origin_y, .TRUE. )
806
807       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_z_char,              &
808                           input_file_atts%origin_z, .TRUE. )
809
810       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%rotation_angle_char,        &
811                           input_file_atts%rotation_angle, .TRUE. )
812
813!
814!--    Finally, close input file
815       CALL close_input_file( id_mod )
816#endif
817!
818!--    Copy latitude, longitude, origin_z, rotation angle on init type
819       init_model%latitude        = input_file_atts%origin_lat
820       init_model%longitude       = input_file_atts%origin_lon
821       init_model%origin_time     = input_file_atts%origin_time 
822       init_model%origin_x        = input_file_atts%origin_x
823       init_model%origin_y        = input_file_atts%origin_y
824       init_model%origin_z        = input_file_atts%origin_z 
825       init_model%rotation_angle  = input_file_atts%rotation_angle 
826           
827!
828!--    In case of nested runs, each model domain might have different longitude
829!--    and latitude, which would result in different Coriolis parameters and
830!--    sun-zenith angles. To avoid this, longitude and latitude in each model
831!--    domain will be set to the values of the root model. Please note, this
832!--    synchronization is required already here.
833#if defined( __parallel )
834       CALL MPI_BCAST( init_model%latitude,  1, MPI_REAL, 0,                   &
835                       MPI_COMM_WORLD, ierr )
836       CALL MPI_BCAST( init_model%longitude, 1, MPI_REAL, 0,                   &
837                       MPI_COMM_WORLD, ierr )
838#endif
839
840    END SUBROUTINE netcdf_data_input_init
841
842!------------------------------------------------------------------------------!
843! Description:
844! ------------
845!> Reads Chemistry NETCDF Input data, such as emission values, emission species, etc. .
846!------------------------------------------------------------------------------!
847    SUBROUTINE netcdf_data_input_chemistry_data(emt_att,emt)
848
849       USE chem_modules,                                       &
850           ONLY:  do_emis, mode_emis, time_fac_type,           & 
851                  surface_csflux_name
852
853       USE control_parameters,                                 &
854           ONLY:  message_string
855
856       USE indices,                                            &
857           ONLY:  nz, nx, ny, nxl, nxr, nys, nyn, nzb, nzt
858
859       IMPLICIT NONE
860
861       TYPE(chem_emis_att_type), INTENT(INOUT)                                        :: emt_att
862       TYPE(chem_emis_val_type), ALLOCATABLE, DIMENSION(:), INTENT(INOUT)             :: emt
863   
864       CHARACTER (LEN=80)                               :: units=''              !< units of chemistry inputs
865 
866       INTEGER(iwp)                                     :: ispec                 !< index for number of emission species in input
867
868       INTEGER(iwp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:)          :: dum_var               !< value of variable read from netcdf input
869       INTEGER(iwp)                                     :: errno                 !< error number NF90_???? function
870       INTEGER(iwp)                                     :: id_var                !< variable id
871!       INTEGER(iwp)                                     :: id_emis               !< NetCDF id of input file
872       INTEGER(iwp)                                     :: num_vars              !< number of variables in netcdf input file
873       INTEGER(iwp)                                     :: len_dims,len_dims_2   !< Length of dimensions
874
875       INTEGER(iwp)                                     :: max_string_length=25  !< Variable for the maximum length of a string
876 
877       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE    :: var_names             !< Name of Variables
878
879       REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:)          :: dum_var_3d            !< variable for storing temporary data of 3-dimensional
880                                                                                 !  variables read from netcdf for chemistry emissions
881
882       REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:,:)        :: dum_var_4d            !< variable for storing temporary data of 5-dimensional
883                                                                                 !< variables read from netcdf for chemistry emissions
884!--
885       !> Start the processing of the data
886       CALL location_message( 'starting allocation of chemistry emissions arrays', .FALSE. )
887
888       !> Parameterized mode of the emissions
889       IF (TRIM(mode_emis)=="PARAMETERIZED" .OR. TRIM(mode_emis)=="parameterized") THEN
890
891           ispec=1
892           emt_att%nspec=0
893
894          !number of species
895           DO  WHILE (TRIM( surface_csflux_name( ispec ) ) /= 'novalue' )
896
897             emt_att%nspec=emt_att%nspec+1
898             ispec=ispec+1
899
900           ENDDO
901
902          !-- allocate emission values data type arrays
903          ALLOCATE(emt(emt_att%nspec))
904
905          !-- Read EMISSION SPECIES NAMES
906
907          !Assign values
908          ALLOCATE(emt_att%species_name(emt_att%nspec))
909 
910         DO ispec=1,emt_att%nspec
911            emt_att%species_name(ispec) = TRIM(surface_csflux_name(ispec))
912         ENDDO
913
914          !Assign Constant Values of time factors:
915          emt_att%par_emis_time_factor( : ) = (/ 0.01, 0.01, 0.01, 0.02, 0.03, 0.07, 0.09, 0.09, 0.05, 0.03, 0.03, 0.03, &
916                                                 0.03, 0.03, 0.03, 0.04, 0.05, 0.09, 0.09, 0.09, 0.04, 0.02, 0.01, 0.01 /)
917
918       !> DEFAULT AND PRE-PROCESSED MODE
919       ELSE
920
921#if defined ( __netcdf )       
922          IF ( .NOT. input_pids_chem )  RETURN
923
924          !-- Open file in read-only mode
925          CALL open_read_file( TRIM( input_file_chem ) //                       &
926                               TRIM( coupling_char ), id_emis )
927          !-- inquire number of variables
928          CALL inquire_num_variables( id_emis, num_vars )
929
930          !-- Get General Dimension Lengths: only number of species and number of categories.
931          !                                  the other dimensions depend on the mode of the emissions or on the presence of specific components
932          !nspecies
933          CALL get_dimension_length( id_emis, emt_att%nspec, 'nspecies' )
934
935 
936          !-- Allocate emission values data type arrays
937          ALLOCATE(emt(1:emt_att%nspec))
938
939
940          !-- Read EMISSION SPECIES NAMES
941          !Allocate Arrays
942          ALLOCATE(emt_att%species_name(emt_att%nspec)) 
943
944          !Call get Variable
945          CALL get_variable( id_emis, 'emission_name', string_values, emt_att%nspec )
946          emt_att%species_name=string_values
947          ! If allocated, Deallocate var_string, an array only used for reading-in strings
948          IF (ALLOCATED(string_values)) DEALLOCATE(string_values) 
949
950          !-- Read EMISSION SPECIES INDEX
951          !Allocate Arrays
952          ALLOCATE(emt_att%species_index(emt_att%nspec))
953          !Call get Variable
954          CALL get_variable( id_emis, 'emission_index', emt_att%species_index )
955
956
957          !-- Now the routine has to distinguish between DEFAULT and PRE-PROCESSED chemistry emission modes
958
959          IF (TRIM(mode_emis)=="DEFAULT" .OR. TRIM(mode_emis)=="default") THEN
960 
961             !number of categories
962             CALL get_dimension_length( id_emis, emt_att%ncat, 'ncat' )
963
964             !-- Read EMISSION CATEGORIES INDEX
965             !Allocate Arrays
966             ALLOCATE(emt_att%cat_index(emt_att%ncat))
967             !Call get Variable
968             CALL get_variable( id_emis, 'emission_cat_index', emt_att%cat_index )
969
970 
971             DO ispec=1,emt_att%nspec
972                !-- EMISSION_VOC_NAME (1-DIMENSIONAL)
973                IF (TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="VOC" .OR. TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="voc") THEN
974                   !Allocate Array
975                   CALL get_dimension_length( id_emis, emt_att%nvoc, 'nvoc' )
976                   ALLOCATE(emt_att%voc_name(1:emt_att%nvoc))
977                   !Read-in Variable
978                   CALL get_variable( id_emis,"emission_voc_name",string_values, emt_att%nvoc)
979                   emt_att%voc_name=string_values
980                   IF (ALLOCATED(string_values)) DEALLOCATE(string_values)
981 
982                !-- COMPOSITION VOC (2-DIMENSIONAL)
983                   !Allocate Array
984                   ALLOCATE(emt_att%voc_comp(1:emt_att%ncat,1:emt_att%nvoc))
985                   !Read-in Variable
986!               CALL get_variable(id_emis,"composition_voc",emt%voc_comp,1,1,emt%ncat,emt%nvoc)
987                   CALL get_variable(id_emis,"composition_voc",emt_att%voc_comp,1,emt_att%ncat,1,emt_att%nvoc)
988                ENDIF
989
990                !-- EMISSION_PM_NAME (1-DIMENSIONAL)
991                IF (TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="PM" .OR. TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="pm") THEN
992                   CALL get_dimension_length( id_emis, emt_att%npm, 'npm' )
993                   ALLOCATE(emt_att%pm_name(1:emt_att%npm))
994                   !Read-in Variable
995                   CALL get_variable( id_emis,"pm_name",string_values, emt_att%npm)
996                   emt_att%pm_name=string_values
997                   IF (ALLOCATED(string_values)) DEALLOCATE(string_values)     
998
999                !-- COMPOSITION PM (3-DIMENSIONAL)
1000                   !Allocate
1001                   len_dims=3  !> number of PMs: PM1, PM2.5 and PM10
1002                   ALLOCATE(emt_att%pm_comp(1:emt_att%ncat,1:emt_att%npm,1:len_dims))
1003                   !Read-in Variable
1004                   CALL get_variable(id_emis,"composition_pm",emt_att%pm_comp,1,emt_att%ncat,1,emt_att%npm,1,len_dims)                   
1005                ENDIF
1006
1007                !-- COMPOSITION_NOX (2-DIMENSIONAL)
1008                IF (TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="NOx" .OR. TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="nox") THEN
1009                   !Allocate array
1010                   ALLOCATE(emt_att%nox_comp(1:emt_att%ncat,1:emt_att%nnox))
1011                   !Read-in Variable
1012                   CALL get_variable(id_emis,"composition_nox",emt_att%nox_comp,1,emt_att%ncat,1,emt_att%nnox)
1013                ENDIF
1014
1015                !-- COMPOSITION-SOX (2-DIMENSIONAL)
1016                IF (TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="SOx" .OR. TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="sox") THEN
1017                   ALLOCATE(emt_att%sox_comp(1:emt_att%ncat,1:emt_att%nsox))
1018                   !Read-in Variable
1019                   CALL get_variable(id_emis,"composition_sox",emt_att%sox_comp,1,emt_att%ncat,1,emt_att%nsox)
1020                ENDIF
1021             ENDDO !>ispec
1022
1023!-- For reading the emission time factors, the distinction between HOUR and MDH data is necessary
1024     
1025             !-- EMISSION_TIME_SCALING_FACTORS
1026                !-- HOUR   
1027             IF (TRIM(time_fac_type)=="HOUR" .OR. TRIM(time_fac_type)=="hour") THEN
1028                !-- Allocate Array
1029                CALL get_dimension_length( id_emis, emt_att%nhoursyear, 'nhoursyear' )
1030                ALLOCATE(emt_att%hourly_emis_time_factor(1:emt_att%ncat,1:emt_att%nhoursyear))
1031                !Read-in Variable
1032                CALL get_variable(id_emis,"emission_time_factors",emt_att%hourly_emis_time_factor,1,emt_att%ncat,1,emt_att%nhoursyear)
1033
1034                !-- MDH
1035             ELSE IF (TRIM(time_fac_type) == "MDH" .OR. TRIM(time_fac_type) == "mdh") THEN
1036                !-- Allocate Array
1037                CALL get_dimension_length( id_emis, emt_att%nmonthdayhour, 'nmonthdayhour' )
1038                ALLOCATE(emt_att%mdh_emis_time_factor(1:emt_att%ncat,1:emt_att%nmonthdayhour))
1039                !-- Read-in Variable
1040                CALL get_variable(id_emis,"emission_time_factors",emt_att%mdh_emis_time_factor,1,emt_att%ncat,1,emt_att%nmonthdayhour)
1041
1042             ELSE
1043
1044             message_string = 'We are in the DEFAULT chemistry emissions mode: '            //          &
1045                              '     !no time-factor type specified!'                        //          &
1046                              'Please, specify the value of time_fac_type:'                 //          &
1047                              '         either "MDH" or "HOUR"'                 
1048             CALL message( 'netcdf_data_input_chemistry_data', 'CM0200', 2, 2, 0, 6, 0 ) 
1049 
1050
1051             ENDIF
1052
1053             !-- Finally read-in the emission values and their units (DEFAULT mode)
1054
1055             DO ispec=1,emt_att%nspec
1056
1057                IF ( .NOT. ALLOCATED( emt(ispec)%default_emission_data ) ) ALLOCATE(emt(ispec)%default_emission_data(1:emt_att%ncat,1:ny+1,1:nx+1))
1058
1059                ALLOCATE(dum_var_3d(1:emt_att%ncat,nys+1:nyn+1,nxl+1:nxr+1))
1060
1061                CALL get_variable(id_emis,"emission_values",dum_var_3d,ispec,1,emt_att%ncat,nys,nyn,nxl,nxr)         
1062
1063                emt(ispec)%default_emission_data(:,nys+1:nyn+1,nxl+1:nxr+1)=dum_var_3d(1:emt_att%ncat,nys+1:nyn+1,nxl+1:nxr+1)
1064
1065                DEALLOCATE (dum_var_3d)
1066
1067             ENDDO
1068
1069             !-- UNITS
1070             CALL get_attribute(id_emis,"units",emt_att%units,.FALSE.,"emission_values")
1071
1072
1073          !-- PRE-PROCESSED MODE --
1074
1075          ELSE IF (TRIM(mode_emis)=="PRE-PROCESSED" .OR. TRIM(mode_emis)=="pre-processed") THEN
1076          !-- In the PRE-PROCESSED mode, only the VOC names, the VOC_composition, the emission values and their units remain to be read at this point
1077
1078             DO ispec=1,emt_att%nspec
1079
1080             !-- EMISSION_VOC_NAME (1-DIMENSIONAL)
1081                IF (TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="VOC" .OR. TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="voc") THEN
1082                   !Allocate Array
1083                   CALL get_dimension_length( id_emis, emt_att%nvoc, 'nvoc' )
1084                   ALLOCATE(emt_att%voc_name(1:emt_att%nvoc))
1085                   !Read-in Variable
1086                   CALL get_variable( id_emis,"emission_voc_name",string_values, emt_att%nvoc)
1087                   emt_att%voc_name=string_values
1088                   IF (ALLOCATED(string_values)) DEALLOCATE(string_values)
1089 
1090             !-- COMPOSITION VOC (2-DIMENSIONAL)
1091                   !Allocate Array
1092                   ALLOCATE(emt_att%voc_comp(1:emt_att%ncat,1:emt_att%nvoc))
1093                   !Read-in Variable
1094                   CALL get_variable(id_emis,"composition_voc",emt_att%voc_comp,1,emt_att%ncat,1,emt_att%nvoc)
1095                ENDIF
1096 
1097             ENDDO !> ispec
1098
1099             !-- EMISSION_VALUES (4-DIMENSIONAL)
1100             !Calculate temporal dimension length
1101             CALL get_dimension_length( id_emis, emt_att%dt_emission, 'time' )   
1102         
1103
1104             DO ispec=1,emt_att%nspec
1105
1106                !Allocation for the entire domain has to be done only for the first processor between all the subdomains     
1107                IF ( .NOT. ALLOCATED( emt(ispec)%preproc_emission_data ) ) ALLOCATE(emt(ispec)%preproc_emission_data(emt_att%dt_emission,1,1:ny+1,1:nx+1)) 
1108
1109                !> allocate variable where to pass emission values read from netcdf
1110                ALLOCATE(dum_var_4d(1:emt_att%dt_emission,1,nys+1:nyn+1,nxl+1:nxr+1))
1111
1112                !Read-in Variable
1113                CALL get_variable(id_emis,"emission_values",dum_var_4d,ispec,1,emt_att%dt_emission,1,1,nys,nyn,nxl,nxr)         
1114
1115     
1116                emt(ispec)%preproc_emission_data(:,1,nys+1:nyn+1,nxl+1:nxr+1)=dum_var_4d(1:emt_att%dt_emission,1,nys+1:nyn+1,nxl+1:nxr+1)
1117
1118                DEALLOCATE ( dum_var_4d )
1119
1120             ENDDO
1121
1122             !-- UNITS
1123             CALL get_attribute(id_emis,"units",emt_att%units,.FALSE.,"emission_values")
1124       
1125          ENDIF
1126
1127       CALL close_input_file( id_emis )
1128
1129#endif
1130       ENDIF
1131
1132    END SUBROUTINE netcdf_data_input_chemistry_data
1133
1134!------------------------------------------------------------------------------!
1135! Description:
1136! ------------
1137!> Reads surface classification data, such as vegetation and soil type, etc. .
1138!------------------------------------------------------------------------------!
1139    SUBROUTINE netcdf_data_input_surface_data
1140
1141       USE control_parameters,                                                 &
1142           ONLY:  bc_lr_cyc, bc_ns_cyc, land_surface, plant_canopy,            &
1143                  urban_surface
1144
1145       USE indices,                                                            &
1146           ONLY:  nbgp, nx, nxl, nxlg, nxr, nxrg, ny, nyn, nyng, nys, nysg
1147
1148
1149       IMPLICIT NONE
1150
1151       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names  !< variable names in static input file
1152
1153       INTEGER(iwp) ::  id_surf   !< NetCDF id of input file
1154       INTEGER(iwp) ::  k         !< running index along z-direction
1155       INTEGER(iwp) ::  k2        !< running index
1156       INTEGER(iwp) ::  num_vars  !< number of variables in input file
1157       INTEGER(iwp) ::  nz_soil   !< number of soil layers in file
1158
1159       INTEGER(iwp), DIMENSION(nysg:nyng,nxlg:nxrg) ::  var_exchange_int !< dummy variables used to exchange 32-bit Integer arrays
1160       INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE  ::  var_dum_int_3d !< dummy variables used to exchange real arrays
1161
1162       REAL(wp), DIMENSION(nysg:nyng,nxlg:nxrg) ::  var_exchange_real !< dummy variables used to exchange real arrays
1163
1164       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:),   ALLOCATABLE ::  var_dum_real_3d !< dummy variables used to exchange real arrays
1165       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_dum_real_4d !< dummy variables used to exchange real arrays
1166
1167!
1168!--    If not static input file is available, skip this routine
1169       IF ( .NOT. input_pids_static )  RETURN
1170!
1171!--    Measure CPU time
1172       CALL cpu_log( log_point_s(82), 'NetCDF input', 'start' )
1173!
1174!--    Read plant canopy variables.
1175       IF ( plant_canopy )  THEN
1176#if defined ( __netcdf )
1177!
1178!--       Open file in read-only mode
1179          CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //                    &
1180                               TRIM( coupling_char ) , id_surf )
1181!
1182!--       At first, inquire all variable names.
1183!--       This will be used to check whether an optional input variable
1184!--       exist or not.
1185          CALL inquire_num_variables( id_surf, num_vars )
1186
1187          ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
1188          CALL inquire_variable_names( id_surf, var_names )
1189
1190!
1191!--       Read leaf area density - resolved vegetation
1192          IF ( check_existence( var_names, 'lad' ) )  THEN
1193             leaf_area_density_f%from_file = .TRUE.
1194             CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                           &
1195                                 leaf_area_density_f%fill,                     &
1196                                 .FALSE., 'lad' )
1197!
1198!--          Inquire number of vertical vegetation layer
1199             CALL get_dimension_length( id_surf, leaf_area_density_f%nz,       &
1200                                        'zlad' )
1201!
1202!--          Allocate variable for leaf-area density
1203             ALLOCATE( leaf_area_density_f%var( 0:leaf_area_density_f%nz-1,    &
1204                                                nys:nyn,nxl:nxr) )
1205
1206             CALL get_variable( id_surf, 'lad', leaf_area_density_f%var,       &
1207                                nxl, nxr, nys, nyn,                            &
1208                                0, leaf_area_density_f%nz-1 )
1209
1210          ELSE
1211             leaf_area_density_f%from_file = .FALSE.
1212          ENDIF
1213
1214!
1215!--       Read basal area density - resolved vegetation
1216          IF ( check_existence( var_names, 'bad' ) )  THEN
1217             basal_area_density_f%from_file = .TRUE.
1218             CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                           &
1219                                 basal_area_density_f%fill,                    &
1220                                 .FALSE., 'bad' )
1221!
1222!--          Inquire number of vertical vegetation layer
1223             CALL get_dimension_length( id_surf, basal_area_density_f%nz,      &
1224                                        'zlad' )
1225!
1226!--          Allocate variable
1227             ALLOCATE( basal_area_density_f%var(0:basal_area_density_f%nz-1,   &
1228                                                nys:nyn,nxl:nxr) )
1229
1230             CALL get_variable( id_surf, 'bad', basal_area_density_f%var,      &
1231                                nxl, nxr, nys, nyn,                            &
1232                                0,  basal_area_density_f%nz-1 )
1233          ELSE
1234             basal_area_density_f%from_file = .FALSE.
1235          ENDIF
1236
1237!
1238!--       Read root area density - resolved vegetation
1239          IF ( check_existence( var_names, 'root_area_dens_r' ) )  THEN
1240             root_area_density_lad_f%from_file = .TRUE.
1241             CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                           &
1242                                 root_area_density_lad_f%fill,                 &
1243                                 .FALSE., 'root_area_dens_r' )
1244!
1245!--          Inquire number of vertical soil layers
1246             CALL get_dimension_length( id_surf,                               &
1247                                        root_area_density_lad_f%nz,            &
1248                                        'zsoil' )
1249!
1250!--          Allocate variable
1251             ALLOCATE( root_area_density_lad_f%var                             &
1252                                         (0:root_area_density_lad_f%nz-1,      &
1253                                          nys:nyn,nxl:nxr) )
1254
1255             CALL get_variable( id_surf, 'root_area_dens_r',                   &
1256                                root_area_density_lad_f%var,                   &
1257                                nxl, nxr, nys, nyn,                            &
1258                                0,  root_area_density_lad_f%nz-1 )
1259          ELSE
1260             root_area_density_lad_f%from_file = .FALSE.
1261          ENDIF
1262!
1263!--       Finally, close input file
1264          CALL close_input_file( id_surf )
1265#endif
1266       ENDIF
1267!
1268!--    Deallocate variable list. Will be re-allocated in case further
1269!--    variables are read from file.
1270       IF ( ALLOCATED( var_names ) )  DEALLOCATE( var_names )
1271!
1272!--    Skip the following if no land-surface or urban-surface module are
1273!--    applied. This case, no one of the following variables is used anyway.
1274       IF (  .NOT. land_surface  .OR.  .NOT. urban_surface )  RETURN
1275!
1276!--    Initialize dummy arrays used for ghost-point exchange
1277       var_exchange_int  = 0
1278       var_exchange_real = 0.0_wp
1279
1280#if defined ( __netcdf )
1281!
1282!--    Open file in read-only mode
1283       CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //                       &
1284                            TRIM( coupling_char ) , id_surf )
1285!
1286!--    Inquire all variable names.
1287!--    This will be used to check whether an optional input variable exist
1288!--    or not.
1289       CALL inquire_num_variables( id_surf, num_vars )
1290
1291       ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
1292       CALL inquire_variable_names( id_surf, var_names )
1293!
1294!--    Read vegetation type and required attributes
1295       IF ( check_existence( var_names, 'vegetation_type' ) )  THEN
1296          vegetation_type_f%from_file = .TRUE.
1297          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1298                              vegetation_type_f%fill,                          &
1299                              .FALSE., 'vegetation_type' )
1300
1301          ALLOCATE ( vegetation_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1302
1303          CALL get_variable( id_surf, 'vegetation_type',                       &
1304                             vegetation_type_f%var, nxl, nxr, nys, nyn )
1305       ELSE
1306          vegetation_type_f%from_file = .FALSE.
1307       ENDIF
1308
1309!
1310!--    Read soil type and required attributes
1311       IF ( check_existence( var_names, 'soil_type' ) )  THEN
1312             soil_type_f%from_file = .TRUE.
1313!
1314!--       Note, lod is currently not on file; skip for the moment
1315!           CALL get_attribute( id_surf, char_lod,                       &
1316!                                      soil_type_f%lod,                  &
1317!                                      .FALSE., 'soil_type' )
1318          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1319                              soil_type_f%fill,                                &
1320                              .FALSE., 'soil_type' )
1321
1322          IF ( soil_type_f%lod == 1 )  THEN
1323
1324             ALLOCATE ( soil_type_f%var_2d(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1325
1326             CALL get_variable( id_surf, 'soil_type', soil_type_f%var_2d,      &
1327                                nxl, nxr, nys, nyn )
1328
1329          ELSEIF ( soil_type_f%lod == 2 )  THEN
1330!
1331!--          Obtain number of soil layers from file.
1332             CALL get_dimension_length( id_surf, nz_soil, 'zsoil' )
1333
1334             ALLOCATE ( soil_type_f%var_3d(0:nz_soil,nys:nyn,nxl:nxr) )
1335
1336             CALL get_variable( id_surf, 'soil_type', soil_type_f%var_3d,      &
1337                                nxl, nxr, nys, nyn, 0, nz_soil )
1338 
1339          ENDIF
1340       ELSE
1341          soil_type_f%from_file = .FALSE.
1342       ENDIF
1343
1344!
1345!--    Read pavement type and required attributes
1346       IF ( check_existence( var_names, 'pavement_type' ) )  THEN
1347          pavement_type_f%from_file = .TRUE.
1348          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1349                              pavement_type_f%fill, .FALSE.,                   &
1350                              'pavement_type' )
1351
1352          ALLOCATE ( pavement_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1353
1354          CALL get_variable( id_surf, 'pavement_type', pavement_type_f%var,    &
1355                             nxl, nxr, nys, nyn )
1356       ELSE
1357          pavement_type_f%from_file = .FALSE.
1358       ENDIF
1359
1360!
1361!--    Read water type and required attributes
1362       IF ( check_existence( var_names, 'water_type' ) )  THEN
1363          water_type_f%from_file = .TRUE.
1364          CALL get_attribute( id_surf, char_fill, water_type_f%fill,           &
1365                              .FALSE., 'water_type' )
1366
1367          ALLOCATE ( water_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1368
1369          CALL get_variable( id_surf, 'water_type', water_type_f%var,          &
1370                             nxl, nxr, nys, nyn )
1371
1372       ELSE
1373          water_type_f%from_file = .FALSE.
1374       ENDIF
1375!
1376!--    Read relative surface fractions of vegetation, pavement and water.
1377       IF ( check_existence( var_names, 'surface_fraction' ) )  THEN
1378          surface_fraction_f%from_file = .TRUE.
1379          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1380                              surface_fraction_f%fill,                         &
1381                              .FALSE., 'surface_fraction' )
1382!
1383!--       Inquire number of surface fractions
1384          CALL get_dimension_length( id_surf,                                  &
1385                                     surface_fraction_f%nf,                    &
1386                                     'nsurface_fraction' )
1387!
1388!--       Allocate dimension array and input array for surface fractions
1389          ALLOCATE( surface_fraction_f%nfracs(0:surface_fraction_f%nf-1) )
1390          ALLOCATE( surface_fraction_f%frac(0:surface_fraction_f%nf-1,         &
1391                                            nys:nyn,nxl:nxr) )
1392!
1393!--       Get dimension of surface fractions
1394          CALL get_variable( id_surf, 'nsurface_fraction',                     &
1395                             surface_fraction_f%nfracs )
1396!
1397!--       Read surface fractions
1398          CALL get_variable( id_surf, 'surface_fraction',                      &
1399                             surface_fraction_f%frac, nxl, nxr, nys, nyn,      &
1400                             0, surface_fraction_f%nf-1 )
1401       ELSE
1402          surface_fraction_f%from_file = .FALSE.
1403       ENDIF
1404!
1405!--    Read building parameters and related information
1406       IF ( check_existence( var_names, 'building_pars' ) )  THEN
1407          building_pars_f%from_file = .TRUE.
1408          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1409                              building_pars_f%fill,                            &
1410                              .FALSE., 'building_pars' )
1411!
1412!--       Inquire number of building parameters
1413          CALL get_dimension_length( id_surf,                                  &
1414                                     building_pars_f%np,                       &
1415                                     'nbuilding_pars' )
1416!
1417!--       Allocate dimension array and input array for building parameters
1418          ALLOCATE( building_pars_f%pars(0:building_pars_f%np-1) )
1419          ALLOCATE( building_pars_f%pars_xy(0:building_pars_f%np-1,            &
1420                                            nys:nyn,nxl:nxr) )
1421!
1422!--       Get dimension of building parameters
1423          CALL get_variable( id_surf, 'nbuilding_pars',                        &
1424                             building_pars_f%pars )
1425!
1426!--       Read building_pars
1427          CALL get_variable( id_surf, 'building_pars',                         &
1428                             building_pars_f%pars_xy, nxl, nxr, nys, nyn,      &
1429                             0, building_pars_f%np-1 )
1430       ELSE
1431          building_pars_f%from_file = .FALSE.
1432       ENDIF
1433
1434!
1435!--    Read albedo type and required attributes
1436       IF ( check_existence( var_names, 'albedo_type' ) )  THEN
1437          albedo_type_f%from_file = .TRUE.
1438          CALL get_attribute( id_surf, char_fill, albedo_type_f%fill,          &
1439                              .FALSE.,  'albedo_type' )
1440
1441          ALLOCATE ( albedo_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1442         
1443          CALL get_variable( id_surf, 'albedo_type', albedo_type_f%var,        &
1444                             nxl, nxr, nys, nyn )
1445       ELSE
1446          albedo_type_f%from_file = .FALSE.
1447       ENDIF
1448!
1449!--    Read albedo parameters and related information
1450       IF ( check_existence( var_names, 'albedo_pars' ) )  THEN
1451          albedo_pars_f%from_file = .TRUE.
1452          CALL get_attribute( id_surf, char_fill, albedo_pars_f%fill,          &
1453                              .FALSE., 'albedo_pars' )
1454!
1455!--       Inquire number of albedo parameters
1456          CALL get_dimension_length( id_surf, albedo_pars_f%np,                &
1457                                     'nalbedo_pars' )
1458!
1459!--       Allocate dimension array and input array for albedo parameters
1460          ALLOCATE( albedo_pars_f%pars(0:albedo_pars_f%np-1) )
1461          ALLOCATE( albedo_pars_f%pars_xy(0:albedo_pars_f%np-1,                &
1462                                          nys:nyn,nxl:nxr) )
1463!
1464!--       Get dimension of albedo parameters
1465          CALL get_variable( id_surf, 'nalbedo_pars', albedo_pars_f%pars )
1466
1467          CALL get_variable( id_surf, 'albedo_pars', albedo_pars_f%pars_xy,    &
1468                             nxl, nxr, nys, nyn,                               &
1469                             0, albedo_pars_f%np-1 )
1470       ELSE
1471          albedo_pars_f%from_file = .FALSE.
1472       ENDIF
1473
1474!
1475!--    Read pavement parameters and related information
1476       IF ( check_existence( var_names, 'pavement_pars' ) )  THEN
1477          pavement_pars_f%from_file = .TRUE.
1478          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1479                              pavement_pars_f%fill,                            &
1480                              .FALSE., 'pavement_pars' )
1481!
1482!--       Inquire number of pavement parameters
1483          CALL get_dimension_length( id_surf, pavement_pars_f%np,              &
1484                                     'npavement_pars' )
1485!
1486!--       Allocate dimension array and input array for pavement parameters
1487          ALLOCATE( pavement_pars_f%pars(0:pavement_pars_f%np-1) )
1488          ALLOCATE( pavement_pars_f%pars_xy(0:pavement_pars_f%np-1,            &
1489                                            nys:nyn,nxl:nxr) )
1490!
1491!--       Get dimension of pavement parameters
1492          CALL get_variable( id_surf, 'npavement_pars', pavement_pars_f%pars )
1493
1494          CALL get_variable( id_surf, 'pavement_pars', pavement_pars_f%pars_xy,&
1495                             nxl, nxr, nys, nyn,                               &
1496                             0, pavement_pars_f%np-1 )
1497       ELSE
1498          pavement_pars_f%from_file = .FALSE.
1499       ENDIF
1500
1501!
1502!--    Read pavement subsurface parameters and related information
1503       IF ( check_existence( var_names, 'pavement_subsurface_pars' ) )         &
1504       THEN
1505          pavement_subsurface_pars_f%from_file = .TRUE.
1506          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1507                              pavement_subsurface_pars_f%fill,                 &
1508                              .FALSE., 'pavement_subsurface_pars' )
1509!
1510!--       Inquire number of parameters
1511          CALL get_dimension_length( id_surf,                                  &
1512                                     pavement_subsurface_pars_f%np,            &
1513                                     'npavement_subsurface_pars' )
1514!
1515!--       Inquire number of soil layers
1516          CALL get_dimension_length( id_surf,                                  &
1517                                     pavement_subsurface_pars_f%nz,            &
1518                                     'zsoil' )
1519!
1520!--       Allocate dimension array and input array for pavement parameters
1521          ALLOCATE( pavement_subsurface_pars_f%pars                            &
1522                            (0:pavement_subsurface_pars_f%np-1) )
1523          ALLOCATE( pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz                        &
1524                            (0:pavement_subsurface_pars_f%np-1,                &
1525                             0:pavement_subsurface_pars_f%nz-1,                &
1526                             nys:nyn,nxl:nxr) )
1527!
1528!--       Get dimension of pavement parameters
1529          CALL get_variable( id_surf, 'npavement_subsurface_pars',             &
1530                             pavement_subsurface_pars_f%pars )
1531
1532          CALL get_variable( id_surf, 'pavement_subsurface_pars',              &
1533                             pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz,              &
1534                             nxl, nxr, nys, nyn,                               &
1535                             0, pavement_subsurface_pars_f%nz-1,               &
1536                             0, pavement_subsurface_pars_f%np-1 )
1537       ELSE
1538          pavement_subsurface_pars_f%from_file = .FALSE.
1539       ENDIF
1540
1541
1542!
1543!--    Read vegetation parameters and related information
1544       IF ( check_existence( var_names, 'vegetation_pars' ) )  THEN
1545          vegetation_pars_f%from_file = .TRUE.
1546          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1547                              vegetation_pars_f%fill,                          &
1548                              .FALSE.,  'vegetation_pars' )
1549!
1550!--       Inquire number of vegetation parameters
1551          CALL get_dimension_length( id_surf, vegetation_pars_f%np,            &
1552                                     'nvegetation_pars' )
1553!
1554!--       Allocate dimension array and input array for surface fractions
1555          ALLOCATE( vegetation_pars_f%pars(0:vegetation_pars_f%np-1) )
1556          ALLOCATE( vegetation_pars_f%pars_xy(0:vegetation_pars_f%np-1,        &
1557                                              nys:nyn,nxl:nxr) )
1558!
1559!--       Get dimension of the parameters
1560          CALL get_variable( id_surf, 'nvegetation_pars',                      &
1561                             vegetation_pars_f%pars )
1562
1563          CALL get_variable( id_surf, 'vegetation_pars',                       &
1564                             vegetation_pars_f%pars_xy, nxl, nxr, nys, nyn,    &
1565                             0, vegetation_pars_f%np-1 )
1566       ELSE
1567          vegetation_pars_f%from_file = .FALSE.
1568       ENDIF
1569
1570!
1571!--    Read root parameters/distribution and related information
1572       IF ( check_existence( var_names, 'soil_pars' ) )  THEN
1573          soil_pars_f%from_file = .TRUE.
1574          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1575                              soil_pars_f%fill,                                &
1576                              .FALSE., 'soil_pars' )
1577
1578          CALL get_attribute( id_surf, char_lod,                               &
1579                              soil_pars_f%lod,                                 &
1580                              .FALSE., 'soil_pars' )
1581
1582!
1583!--       Inquire number of soil parameters
1584          CALL get_dimension_length( id_surf,                                  &
1585                                     soil_pars_f%np,                           &
1586                                     'nsoil_pars' )
1587!
1588!--       Read parameters array
1589          ALLOCATE( soil_pars_f%pars(0:soil_pars_f%np-1) )
1590          CALL get_variable( id_surf, 'nsoil_pars', soil_pars_f%pars )
1591
1592!
1593!--       In case of level of detail 2, also inquire number of vertical
1594!--       soil layers, allocate memory and read the respective dimension
1595          IF ( soil_pars_f%lod == 2 )  THEN
1596             CALL get_dimension_length( id_surf, soil_pars_f%nz, 'zsoil' )
1597
1598             ALLOCATE( soil_pars_f%layers(0:soil_pars_f%nz-1) )
1599             CALL get_variable( id_surf, 'zsoil', soil_pars_f%layers )
1600
1601          ENDIF
1602
1603!
1604!--       Read soil parameters, depending on level of detail
1605          IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN
1606             ALLOCATE( soil_pars_f%pars_xy(0:soil_pars_f%np-1,                 &
1607                                           nys:nyn,nxl:nxr) )
1608                 
1609             CALL get_variable( id_surf, 'soil_pars', soil_pars_f%pars_xy,     &
1610                                nxl, nxr, nys, nyn, 0, soil_pars_f%np-1 )
1611
1612          ELSEIF ( soil_pars_f%lod == 2 )  THEN
1613             ALLOCATE( soil_pars_f%pars_xyz(0:soil_pars_f%np-1,                &
1614                                            0:soil_pars_f%nz-1,                &
1615                                            nys:nyn,nxl:nxr) )
1616             CALL get_variable( id_surf, 'soil_pars',                          &
1617                                soil_pars_f%pars_xyz,                          &
1618                                nxl, nxr, nys, nyn, 0, soil_pars_f%nz-1,       &
1619                                0, soil_pars_f%np-1 )
1620
1621          ENDIF
1622       ELSE
1623          soil_pars_f%from_file = .FALSE.
1624       ENDIF
1625
1626!
1627!--    Read water parameters and related information
1628       IF ( check_existence( var_names, 'water_pars' ) )  THEN
1629          water_pars_f%from_file = .TRUE.
1630          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1631                              water_pars_f%fill,                               &
1632                              .FALSE., 'water_pars' )
1633!
1634!--       Inquire number of water parameters
1635          CALL get_dimension_length( id_surf,                                  &
1636                                     water_pars_f%np,                          &
1637                                     'nwater_pars' )
1638!
1639!--       Allocate dimension array and input array for water parameters
1640          ALLOCATE( water_pars_f%pars(0:water_pars_f%np-1) )
1641          ALLOCATE( water_pars_f%pars_xy(0:water_pars_f%np-1,                  &
1642                                         nys:nyn,nxl:nxr) )
1643!
1644!--       Get dimension of water parameters
1645          CALL get_variable( id_surf, 'nwater_pars', water_pars_f%pars )
1646
1647          CALL get_variable( id_surf, 'water_pars', water_pars_f%pars_xy,      &
1648                             nxl, nxr, nys, nyn, 0, water_pars_f%np-1 )
1649       ELSE
1650          water_pars_f%from_file = .FALSE.
1651       ENDIF
1652!
1653!--    Read root area density - parametrized vegetation
1654       IF ( check_existence( var_names, 'root_area_dens_s' ) )  THEN
1655          root_area_density_lsm_f%from_file = .TRUE.
1656          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1657                              root_area_density_lsm_f%fill,                    &
1658                              .FALSE., 'root_area_dens_s' )
1659!
1660!--       Obtain number of soil layers from file and allocate variable
1661          CALL get_dimension_length( id_surf, root_area_density_lsm_f%nz,      &
1662                                     'zsoil' )
1663          ALLOCATE( root_area_density_lsm_f%var                                &
1664                                        (0:root_area_density_lsm_f%nz-1,       &
1665                                         nys:nyn,nxl:nxr) )
1666
1667!
1668!--       Read root-area density
1669          CALL get_variable( id_surf, 'root_area_dens_s',                      &
1670                             root_area_density_lsm_f%var,                      &
1671                             nxl, nxr, nys, nyn,                               &
1672                             0, root_area_density_lsm_f%nz-1 )
1673
1674       ELSE
1675          root_area_density_lsm_f%from_file = .FALSE.
1676       ENDIF
1677!
1678!--    Read street type and street crossing
1679       IF ( check_existence( var_names, 'street_type' ) )  THEN
1680          street_type_f%from_file = .TRUE.
1681          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1682                              street_type_f%fill, .FALSE.,                     &
1683                              'street_type' )
1684
1685          ALLOCATE ( street_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1686         
1687          CALL get_variable( id_surf, 'street_type', street_type_f%var,        &
1688                             nxl, nxr, nys, nyn )
1689       ELSE
1690          street_type_f%from_file = .FALSE.
1691       ENDIF
1692
1693       IF ( check_existence( var_names, 'street_crossing' ) )  THEN
1694          street_crossing_f%from_file = .TRUE.
1695          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1696                              street_crossing_f%fill, .FALSE.,                 &
1697                              'street_crossing' )
1698
1699          ALLOCATE ( street_crossing_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1700
1701          CALL get_variable( id_surf, 'street_crossing',                       &
1702                             street_crossing_f%var, nxl, nxr, nys, nyn )
1703
1704       ELSE
1705          street_crossing_f%from_file = .FALSE.
1706       ENDIF
1707!
1708!--    Still missing: root_resolved and building_surface_pars.
1709!--    Will be implemented as soon as they are available.
1710
1711!
1712!--    Finally, close input file
1713       CALL close_input_file( id_surf )
1714#endif
1715!
1716!--    End of CPU measurement
1717       CALL cpu_log( log_point_s(82), 'NetCDF input', 'stop' )
1718!
1719!--    Exchange 1 ghost points for surface variables. Please note, ghost point
1720!--    exchange for 3D parameter lists should be revised by using additional
1721!--    MPI datatypes or rewriting exchange_horiz.
1722!--    Moreover, varialbes will be resized in the following, including ghost
1723!--    points.
1724!--    Start with 2D Integer variables. Please note, for 8-bit integer
1725!--    variables must be swapt to 32-bit integer before calling exchange_horiz.
1726       IF ( albedo_type_f%from_file )  THEN
1727          var_exchange_int                  = INT( albedo_type_f%fill, KIND = 1 )
1728          var_exchange_int(nys:nyn,nxl:nxr) =                                  &
1729                            INT( albedo_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr), KIND = 4 )
1730          CALL exchange_horiz_2d_int( var_exchange_int, nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
1731          DEALLOCATE( albedo_type_f%var )
1732          ALLOCATE( albedo_type_f%var(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1733          albedo_type_f%var = INT( var_exchange_int, KIND = 1 )
1734       ENDIF
1735       IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
1736          var_exchange_int                  = INT( pavement_type_f%fill, KIND = 1 )
1737          var_exchange_int(nys:nyn,nxl:nxr) =                                  &
1738                          INT( pavement_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr), KIND = 4 )
1739          CALL exchange_horiz_2d_int( var_exchange_int, nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
1740          DEALLOCATE( pavement_type_f%var )
1741          ALLOCATE( pavement_type_f%var(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1742          pavement_type_f%var = INT( var_exchange_int, KIND = 1 )
1743       ENDIF
1744       IF ( soil_type_f%from_file  .AND.  ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
1745          var_exchange_int                  = INT( soil_type_f%fill, KIND = 1 )
1746          var_exchange_int(nys:nyn,nxl:nxr) =                                  &
1747                            INT( soil_type_f%var_2d(nys:nyn,nxl:nxr), KIND = 4 )
1748          CALL exchange_horiz_2d_int( var_exchange_int, nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
1749          DEALLOCATE( soil_type_f%var_2d )
1750          ALLOCATE( soil_type_f%var_2d(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1751          soil_type_f%var_2d = INT( var_exchange_int, KIND = 1 )
1752       ENDIF
1753       IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
1754          var_exchange_int                  = INT( vegetation_type_f%fill, KIND = 1 )
1755          var_exchange_int(nys:nyn,nxl:nxr) =                                  &
1756                        INT( vegetation_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr), KIND = 4 )
1757          CALL exchange_horiz_2d_int( var_exchange_int, nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
1758          DEALLOCATE( vegetation_type_f%var )
1759          ALLOCATE( vegetation_type_f%var(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1760          vegetation_type_f%var = INT( var_exchange_int, KIND = 1 )
1761       ENDIF
1762       IF ( water_type_f%from_file )  THEN
1763          var_exchange_int                  = INT( water_type_f%fill, KIND = 1 )
1764          var_exchange_int(nys:nyn,nxl:nxr) =                                  &
1765                         INT( water_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr), KIND = 4 )
1766          CALL exchange_horiz_2d_int( var_exchange_int, nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
1767          DEALLOCATE( water_type_f%var )
1768          ALLOCATE( water_type_f%var(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1769          water_type_f%var = INT( var_exchange_int, KIND = 1 )
1770       ENDIF
1771!
1772!--    Exchange 1 ghost point for 3/4-D variables. For the sake of simplicity,
1773!--    loop further dimensions to use 2D exchange routines.
1774!--    This should be revised later by introducing new MPI datatypes.
1775       IF ( soil_type_f%from_file  .AND.  ALLOCATED( soil_type_f%var_3d ) )    &
1776       THEN
1777          ALLOCATE( var_dum_int_3d(0:nz_soil,nys:nyn,nxl:nxr) )
1778          var_dum_int_3d = soil_type_f%var_3d
1779          DEALLOCATE( soil_type_f%var_3d )
1780          ALLOCATE( soil_type_f%var_3d(0:nz_soil,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1781          soil_type_f%var_3d = soil_type_f%fill
1782
1783          DO  k = 0, nz_soil
1784             var_exchange_int(nys:nyn,nxl:nxr) = var_dum_int_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
1785             CALL exchange_horiz_2d_int( var_exchange_int, nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
1786             soil_type_f%var_3d(k,:,:) = INT( var_exchange_int(:,:), KIND = 1 )
1787          ENDDO
1788          DEALLOCATE( var_dum_int_3d )
1789       ENDIF
1790
1791       IF ( surface_fraction_f%from_file )  THEN
1792          ALLOCATE( var_dum_real_3d(0:surface_fraction_f%nf-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
1793          var_dum_real_3d = surface_fraction_f%frac
1794          DEALLOCATE( surface_fraction_f%frac )
1795          ALLOCATE( surface_fraction_f%frac(0:surface_fraction_f%nf-1,         &
1796                                            nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1797          surface_fraction_f%frac = surface_fraction_f%fill
1798
1799          DO  k = 0, surface_fraction_f%nf-1
1800             var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) = var_dum_real_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
1801             CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
1802             surface_fraction_f%frac(k,:,:) = var_exchange_real(:,:)
1803          ENDDO
1804          DEALLOCATE( var_dum_real_3d )
1805       ENDIF
1806
1807       IF ( building_pars_f%from_file )  THEN
1808          ALLOCATE( var_dum_real_3d(0:building_pars_f%np-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
1809          var_dum_real_3d = building_pars_f%pars_xy
1810          DEALLOCATE( building_pars_f%pars_xy )
1811          ALLOCATE( building_pars_f%pars_xy(0:building_pars_f%np-1,            &
1812                                            nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1813          building_pars_f%pars_xy = building_pars_f%fill
1814          DO  k = 0, building_pars_f%np-1
1815             var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                              &
1816                                              var_dum_real_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
1817             CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
1818             building_pars_f%pars_xy(k,:,:) = var_exchange_real(:,:)
1819          ENDDO
1820          DEALLOCATE( var_dum_real_3d )
1821       ENDIF
1822
1823       IF ( albedo_pars_f%from_file )  THEN
1824          ALLOCATE( var_dum_real_3d(0:albedo_pars_f%np-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
1825          var_dum_real_3d = albedo_pars_f%pars_xy
1826          DEALLOCATE( albedo_pars_f%pars_xy )
1827          ALLOCATE( albedo_pars_f%pars_xy(0:albedo_pars_f%np-1,                &
1828                                          nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1829          albedo_pars_f%pars_xy = albedo_pars_f%fill
1830          DO  k = 0, albedo_pars_f%np-1
1831             var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                              &
1832                                              var_dum_real_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
1833             CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
1834             albedo_pars_f%pars_xy(k,:,:) = var_exchange_real(:,:)
1835          ENDDO
1836          DEALLOCATE( var_dum_real_3d )
1837       ENDIF
1838
1839       IF ( pavement_pars_f%from_file )  THEN
1840          ALLOCATE( var_dum_real_3d(0:pavement_pars_f%np-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
1841          var_dum_real_3d = pavement_pars_f%pars_xy
1842          DEALLOCATE( pavement_pars_f%pars_xy )
1843          ALLOCATE( pavement_pars_f%pars_xy(0:pavement_pars_f%np-1,            &
1844                                            nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1845          pavement_pars_f%pars_xy = pavement_pars_f%fill
1846          DO  k = 0, pavement_pars_f%np-1
1847             var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                              &
1848                                              var_dum_real_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
1849             CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
1850             pavement_pars_f%pars_xy(k,:,:) = var_exchange_real(:,:)
1851          ENDDO
1852          DEALLOCATE( var_dum_real_3d )
1853       ENDIF
1854
1855       IF ( vegetation_pars_f%from_file )  THEN
1856          ALLOCATE( var_dum_real_3d(0:vegetation_pars_f%np-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
1857          var_dum_real_3d = vegetation_pars_f%pars_xy
1858          DEALLOCATE( vegetation_pars_f%pars_xy )
1859          ALLOCATE( vegetation_pars_f%pars_xy(0:vegetation_pars_f%np-1,        &
1860                                            nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1861          vegetation_pars_f%pars_xy = vegetation_pars_f%fill
1862          DO  k = 0, vegetation_pars_f%np-1
1863             var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                              &
1864                                              var_dum_real_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
1865             CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
1866             vegetation_pars_f%pars_xy(k,:,:) = var_exchange_real(:,:)
1867          ENDDO
1868          DEALLOCATE( var_dum_real_3d )
1869       ENDIF
1870
1871       IF ( water_pars_f%from_file )  THEN
1872          ALLOCATE( var_dum_real_3d(0:water_pars_f%np-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
1873          var_dum_real_3d = water_pars_f%pars_xy
1874          DEALLOCATE( water_pars_f%pars_xy )
1875          ALLOCATE( water_pars_f%pars_xy(0:water_pars_f%np-1,                  &
1876                                         nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1877          water_pars_f%pars_xy = water_pars_f%fill
1878          DO  k = 0, water_pars_f%np-1
1879             var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                              &
1880                                              var_dum_real_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
1881             CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
1882             water_pars_f%pars_xy(k,:,:) = var_exchange_real(:,:)
1883          ENDDO
1884          DEALLOCATE( var_dum_real_3d )
1885       ENDIF
1886
1887       IF ( root_area_density_lsm_f%from_file )  THEN
1888          ALLOCATE( var_dum_real_3d(0:root_area_density_lsm_f%nz-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
1889          var_dum_real_3d = root_area_density_lsm_f%var
1890          DEALLOCATE( root_area_density_lsm_f%var )
1891          ALLOCATE( root_area_density_lsm_f%var(0:root_area_density_lsm_f%nz-1,&
1892                                                nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1893          root_area_density_lsm_f%var = root_area_density_lsm_f%fill
1894
1895          DO  k = 0, root_area_density_lsm_f%nz-1
1896             var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                              &
1897                                              var_dum_real_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
1898             CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
1899             root_area_density_lsm_f%var(k,:,:) = var_exchange_real(:,:)
1900          ENDDO
1901          DEALLOCATE( var_dum_real_3d )
1902       ENDIF
1903
1904       IF ( soil_pars_f%from_file )  THEN
1905          IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN
1906
1907             ALLOCATE( var_dum_real_3d(0:soil_pars_f%np-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
1908             var_dum_real_3d = soil_pars_f%pars_xy
1909             DEALLOCATE( soil_pars_f%pars_xy )
1910             ALLOCATE( soil_pars_f%pars_xy(0:soil_pars_f%np-1,                 &
1911                                            nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1912             soil_pars_f%pars_xy = soil_pars_f%fill
1913
1914             DO  k = 0, soil_pars_f%np-1
1915                var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                           &
1916                                              var_dum_real_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
1917                CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
1918                soil_pars_f%pars_xy(k,:,:) = var_exchange_real(:,:)
1919             ENDDO
1920             DEALLOCATE( var_dum_real_3d )
1921          ELSEIF ( soil_pars_f%lod == 2 )  THEN
1922             ALLOCATE( var_dum_real_4d(0:soil_pars_f%np-1,                     &
1923                                       0:soil_pars_f%nz-1,                     &
1924                                       nys:nyn,nxl:nxr) )
1925             var_dum_real_4d = soil_pars_f%pars_xyz
1926             DEALLOCATE( soil_pars_f%pars_xyz )
1927             ALLOCATE( soil_pars_f%pars_xyz(0:soil_pars_f%np-1,                &
1928                                            0:soil_pars_f%nz-1,                &
1929                                            nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1930             soil_pars_f%pars_xyz = soil_pars_f%fill
1931
1932             DO  k2 = 0, soil_pars_f%nz-1
1933                DO  k = 0, soil_pars_f%np-1
1934                   var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                        &
1935                                           var_dum_real_4d(k,k2,nys:nyn,nxl:nxr)
1936                   CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
1937
1938                   soil_pars_f%pars_xyz(k,k2,:,:) = var_exchange_real(:,:)
1939                ENDDO
1940             ENDDO
1941             DEALLOCATE( var_dum_real_4d )
1942          ENDIF
1943       ENDIF
1944
1945       IF ( pavement_subsurface_pars_f%from_file )  THEN
1946          ALLOCATE( var_dum_real_4d(0:pavement_subsurface_pars_f%np-1,         &
1947                                    0:pavement_subsurface_pars_f%nz-1,         &
1948                                    nys:nyn,nxl:nxr) )
1949          var_dum_real_4d = pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz
1950          DEALLOCATE( pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz )
1951          ALLOCATE( pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz                        &
1952                                          (0:pavement_subsurface_pars_f%np-1,  &
1953                                           0:pavement_subsurface_pars_f%nz-1,  &
1954                                           nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1955          pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz = pavement_subsurface_pars_f%fill
1956
1957          DO  k2 = 0, pavement_subsurface_pars_f%nz-1
1958             DO  k = 0, pavement_subsurface_pars_f%np-1
1959                var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                           &
1960                                          var_dum_real_4d(k,k2,nys:nyn,nxl:nxr)
1961                CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
1962                pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(k,k2,:,:) =                &
1963                                                        var_exchange_real(:,:)
1964             ENDDO
1965          ENDDO
1966          DEALLOCATE( var_dum_real_4d )
1967       ENDIF
1968
1969!
1970!--    In case of non-cyclic boundary conditions, set Neumann conditions at the
1971!--    lateral boundaries.
1972       IF ( .NOT. bc_ns_cyc )  THEN
1973          IF ( nys == 0  )  THEN
1974             IF ( albedo_type_f%from_file )                                    &
1975                albedo_type_f%var(-1,:) = albedo_type_f%var(0,:)
1976             IF ( pavement_type_f%from_file )                                  &
1977                pavement_type_f%var(-1,:) = pavement_type_f%var(0,:)
1978             IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
1979                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
1980                   soil_type_f%var_2d(-1,:) = soil_type_f%var_2d(0,:)
1981                ELSE
1982                   soil_type_f%var_3d(:,-1,:) = soil_type_f%var_3d(:,0,:)
1983                ENDIF
1984             ENDIF
1985             IF ( vegetation_type_f%from_file )                                &
1986                vegetation_type_f%var(-1,:) = vegetation_type_f%var(0,:)
1987             IF ( water_type_f%from_file )                                     &
1988                water_type_f%var(-1,:) = water_type_f%var(0,:)
1989             IF ( surface_fraction_f%from_file )                               &
1990                surface_fraction_f%frac(:,-1,:) = surface_fraction_f%frac(:,0,:)
1991             IF ( building_pars_f%from_file )                                  &
1992                building_pars_f%pars_xy(:,-1,:) = building_pars_f%pars_xy(:,0,:)
1993             IF ( albedo_pars_f%from_file )                                    &
1994                albedo_pars_f%pars_xy(:,-1,:) = albedo_pars_f%pars_xy(:,0,:)
1995             IF ( pavement_pars_f%from_file )                                  &
1996                pavement_pars_f%pars_xy(:,-1,:) = pavement_pars_f%pars_xy(:,0,:)
1997             IF ( vegetation_pars_f%from_file )                                &
1998                vegetation_pars_f%pars_xy(:,-1,:) =                            &
1999                                               vegetation_pars_f%pars_xy(:,0,:)
2000             IF ( water_pars_f%from_file )                                     &
2001                water_pars_f%pars_xy(:,-1,:) = water_pars_f%pars_xy(:,0,:)
2002             IF ( root_area_density_lsm_f%from_file )                          &
2003                root_area_density_lsm_f%var(:,-1,:) =                          &
2004                                            root_area_density_lsm_f%var(:,0,:)
2005             IF ( soil_pars_f%from_file )  THEN
2006                IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN
2007                   soil_pars_f%pars_xy(:,-1,:) = soil_pars_f%pars_xy(:,0,:)
2008                ELSE
2009                   soil_pars_f%pars_xyz(:,:,-1,:) = soil_pars_f%pars_xyz(:,:,0,:)
2010                ENDIF
2011             ENDIF
2012             IF ( pavement_subsurface_pars_f%from_file )                       &
2013                pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,-1,:) =                &
2014                                   pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,0,:)
2015          ENDIF
2016
2017          IF ( nyn == ny )  THEN
2018             IF ( albedo_type_f%from_file )                                    &
2019                albedo_type_f%var(ny+1,:) = albedo_type_f%var(ny,:)
2020             IF ( pavement_type_f%from_file )                                  &
2021                pavement_type_f%var(ny+1,:) = pavement_type_f%var(ny,:)
2022             IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
2023                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
2024                   soil_type_f%var_2d(ny+1,:) = soil_type_f%var_2d(ny,:)
2025                ELSE
2026                   soil_type_f%var_3d(:,ny+1,:) = soil_type_f%var_3d(:,ny,:)
2027                ENDIF
2028             ENDIF
2029             IF ( vegetation_type_f%from_file )                                &
2030                vegetation_type_f%var(ny+1,:) = vegetation_type_f%var(ny,:)
2031             IF ( water_type_f%from_file )                                     &
2032                water_type_f%var(ny+1,:) = water_type_f%var(ny,:)
2033             IF ( surface_fraction_f%from_file )                               &
2034                surface_fraction_f%frac(:,ny+1,:) =                            &
2035                                             surface_fraction_f%frac(:,ny,:)
2036             IF ( building_pars_f%from_file )                                  &
2037                building_pars_f%pars_xy(:,ny+1,:) =                            &
2038                                             building_pars_f%pars_xy(:,ny,:)
2039             IF ( albedo_pars_f%from_file )                                    &
2040                albedo_pars_f%pars_xy(:,ny+1,:) = albedo_pars_f%pars_xy(:,ny,:)
2041             IF ( pavement_pars_f%from_file )                                  &
2042                pavement_pars_f%pars_xy(:,ny+1,:) =                            &
2043                                             pavement_pars_f%pars_xy(:,ny,:)
2044             IF ( vegetation_pars_f%from_file )                                &
2045                vegetation_pars_f%pars_xy(:,ny+1,:) =                          &
2046                                               vegetation_pars_f%pars_xy(:,ny,:)
2047             IF ( water_pars_f%from_file )                                     &
2048                water_pars_f%pars_xy(:,ny+1,:) = water_pars_f%pars_xy(:,ny,:)
2049             IF ( root_area_density_lsm_f%from_file )                          &
2050                root_area_density_lsm_f%var(:,ny+1,:) =                        &
2051                                            root_area_density_lsm_f%var(:,ny,:)
2052             IF ( soil_pars_f%from_file )  THEN
2053                IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN
2054                   soil_pars_f%pars_xy(:,ny+1,:) = soil_pars_f%pars_xy(:,ny,:)
2055                ELSE
2056                   soil_pars_f%pars_xyz(:,:,ny+1,:) =                          &
2057                                              soil_pars_f%pars_xyz(:,:,ny,:)
2058                ENDIF
2059             ENDIF
2060             IF ( pavement_subsurface_pars_f%from_file )                       &
2061                pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,ny+1,:) =              &
2062                                   pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,ny,:)
2063          ENDIF
2064       ENDIF
2065
2066       IF ( .NOT. bc_lr_cyc )  THEN
2067          IF ( nxl == 0 )  THEN
2068            IF ( albedo_type_f%from_file )                                     &
2069                albedo_type_f%var(:,-1) = albedo_type_f%var(:,0)
2070             IF ( pavement_type_f%from_file )                                  &
2071                pavement_type_f%var(:,-1) = pavement_type_f%var(:,0)
2072             IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
2073                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
2074                   soil_type_f%var_2d(:,-1) = soil_type_f%var_2d(:,0)
2075                ELSE
2076                   soil_type_f%var_3d(:,:,-1) = soil_type_f%var_3d(:,:,0)
2077                ENDIF
2078             ENDIF
2079             IF ( vegetation_type_f%from_file )                                &
2080                vegetation_type_f%var(:,-1) = vegetation_type_f%var(:,0)
2081             IF ( water_type_f%from_file )                                     &
2082                water_type_f%var(:,-1) = water_type_f%var(:,0)
2083             IF ( surface_fraction_f%from_file )                               &
2084                surface_fraction_f%frac(:,:,-1) = surface_fraction_f%frac(:,:,0)
2085             IF ( building_pars_f%from_file )                                  &
2086                building_pars_f%pars_xy(:,:,-1) = building_pars_f%pars_xy(:,:,0)
2087             IF ( albedo_pars_f%from_file )                                    &
2088                albedo_pars_f%pars_xy(:,:,-1) = albedo_pars_f%pars_xy(:,:,0)
2089             IF ( pavement_pars_f%from_file )                                  &
2090                pavement_pars_f%pars_xy(:,:,-1) = pavement_pars_f%pars_xy(:,:,0)
2091             IF ( vegetation_pars_f%from_file )                                &
2092                vegetation_pars_f%pars_xy(:,:,-1) =                            &
2093                                               vegetation_pars_f%pars_xy(:,:,0)
2094             IF ( water_pars_f%from_file )                                     &
2095                water_pars_f%pars_xy(:,:,-1) = water_pars_f%pars_xy(:,:,0)
2096             IF ( root_area_density_lsm_f%from_file )                          &
2097                root_area_density_lsm_f%var(:,:,-1) =                          &
2098                                            root_area_density_lsm_f%var(:,:,0)
2099             IF ( soil_pars_f%from_file )  THEN
2100                IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN
2101                   soil_pars_f%pars_xy(:,:,-1) = soil_pars_f%pars_xy(:,:,0)
2102                ELSE
2103                   soil_pars_f%pars_xyz(:,:,:,-1) = soil_pars_f%pars_xyz(:,:,:,0)
2104                ENDIF
2105             ENDIF
2106             IF ( pavement_subsurface_pars_f%from_file )                       &
2107                pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,:,-1) =                &
2108                                    pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,:,0)
2109          ENDIF
2110
2111          IF ( nxr == nx )  THEN
2112             IF ( albedo_type_f%from_file )                                    &
2113                albedo_type_f%var(:,nx+1) = albedo_type_f%var(:,nx)
2114             IF ( pavement_type_f%from_file )                                  &
2115                pavement_type_f%var(:,nx+1) = pavement_type_f%var(:,nx)
2116             IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
2117                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
2118                   soil_type_f%var_2d(:,nx+1) = soil_type_f%var_2d(:,nx)
2119                ELSE
2120                   soil_type_f%var_3d(:,:,nx+1) = soil_type_f%var_3d(:,:,nx)
2121                ENDIF
2122             ENDIF
2123             IF ( vegetation_type_f%from_file )                                &
2124                vegetation_type_f%var(:,nx+1) = vegetation_type_f%var(:,nx)
2125             IF ( water_type_f%from_file )                                     &
2126                water_type_f%var(:,nx+1) = water_type_f%var(:,nx)
2127             IF ( surface_fraction_f%from_file )                               &
2128                surface_fraction_f%frac(:,:,nx+1) =                            &
2129                                             surface_fraction_f%frac(:,:,nx)
2130             IF ( building_pars_f%from_file )                                  &
2131                building_pars_f%pars_xy(:,:,nx+1) =                            &
2132                                             building_pars_f%pars_xy(:,:,nx)
2133             IF ( albedo_pars_f%from_file )                                    &
2134                albedo_pars_f%pars_xy(:,:,nx+1) = albedo_pars_f%pars_xy(:,:,nx)
2135             IF ( pavement_pars_f%from_file )                                  &
2136                pavement_pars_f%pars_xy(:,:,nx+1) =                            &
2137                                             pavement_pars_f%pars_xy(:,:,nx)
2138             IF ( vegetation_pars_f%from_file )                                &
2139                vegetation_pars_f%pars_xy(:,:,nx+1) =                          &
2140                                               vegetation_pars_f%pars_xy(:,:,nx)
2141             IF ( water_pars_f%from_file )                                     &
2142                water_pars_f%pars_xy(:,:,nx+1) = water_pars_f%pars_xy(:,:,nx)
2143             IF ( root_area_density_lsm_f%from_file )                          &
2144                root_area_density_lsm_f%var(:,:,nx+1) =                        &
2145                                            root_area_density_lsm_f%var(:,:,nx)
2146             IF ( soil_pars_f%from_file )  THEN
2147                IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN
2148                   soil_pars_f%pars_xy(:,:,nx+1) = soil_pars_f%pars_xy(:,:,nx)
2149                ELSE
2150                   soil_pars_f%pars_xyz(:,:,:,nx+1) =                          &
2151                                              soil_pars_f%pars_xyz(:,:,:,nx)
2152                ENDIF
2153             ENDIF
2154             IF ( pavement_subsurface_pars_f%from_file )                       &
2155                pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,:,nx+1) =              &
2156                                   pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,:,nx)
2157          ENDIF
2158       ENDIF
2159
2160    END SUBROUTINE netcdf_data_input_surface_data
2161
2162!------------------------------------------------------------------------------!
2163! Description:
2164! ------------
2165!> Reads orography and building information.
2166!------------------------------------------------------------------------------!
2167    SUBROUTINE netcdf_data_input_topo
2168
2169       USE control_parameters,                                                 &
2170           ONLY:  bc_lr_cyc, bc_ns_cyc, message_string, topography
2171
2172       USE indices,                                                            &
2173           ONLY:  nbgp, nx, nxl, nxr, ny, nyn, nys, nzb
2174
2175
2176       IMPLICIT NONE
2177
2178       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names  !< variable names in static input file
2179
2180
2181       INTEGER(iwp) ::  i             !< running index along x-direction
2182       INTEGER(iwp) ::  ii            !< running index for IO blocks
2183       INTEGER(iwp) ::  id_topo       !< NetCDF id of topograhy input file
2184       INTEGER(iwp) ::  j             !< running index along y-direction
2185       INTEGER(iwp) ::  num_vars      !< number of variables in netcdf input file
2186       INTEGER(iwp) ::  skip_n_rows   !< counting variable to skip rows while reading topography file
2187
2188       INTEGER(iwp), DIMENSION(nys-nbgp:nyn+nbgp,nxl-nbgp:nxr+nbgp) ::  var_exchange_int !< dummy variables used to exchange 32-bit Integer arrays
2189
2190       REAL(wp) ::  dum           !< dummy variable to skip columns while reading topography file
2191!
2192!--    CPU measurement
2193       CALL cpu_log( log_point_s(83), 'NetCDF/ASCII input topo', 'start' )
2194
2195!
2196!--    Input via palm-input data standard
2197       IF ( input_pids_static )  THEN
2198#if defined ( __netcdf )
2199!
2200!--       Open file in read-only mode
2201          CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //                    &
2202                               TRIM( coupling_char ), id_topo )
2203!
2204!--       At first, inquire all variable names.
2205!--       This will be used to check whether an  input variable exist
2206!--       or not.
2207          CALL inquire_num_variables( id_topo, num_vars )
2208!
2209!--       Allocate memory to store variable names and inquire them.
2210          ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
2211          CALL inquire_variable_names( id_topo, var_names )
2212!
2213!--       Read x, y - dimensions. Only required for consistency checks.
2214          CALL get_dimension_length( id_topo, dim_static%nx, 'x' )
2215          CALL get_dimension_length( id_topo, dim_static%ny, 'y' )
2216          ALLOCATE( dim_static%x(0:dim_static%nx-1) )
2217          ALLOCATE( dim_static%y(0:dim_static%ny-1) )
2218          CALL get_variable( id_topo, 'x', dim_static%x )
2219          CALL get_variable( id_topo, 'y', dim_static%y )
2220!
2221!--       Terrain height. First, get variable-related _FillValue attribute
2222          IF ( check_existence( var_names, 'zt' ) )  THEN
2223             terrain_height_f%from_file = .TRUE.
2224             CALL get_attribute( id_topo, char_fill, terrain_height_f%fill,    &
2225                                 .FALSE., 'zt' )
2226!
2227!--          Input 2D terrain height.
2228             ALLOCATE ( terrain_height_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
2229             
2230             CALL get_variable( id_topo, 'zt', terrain_height_f%var,           &
2231                                nxl, nxr, nys, nyn )
2232
2233          ELSE
2234             terrain_height_f%from_file = .FALSE.
2235          ENDIF
2236
2237!
2238!--       Read building height. First, read its _FillValue attribute,
2239!--       as well as lod attribute
2240          buildings_f%from_file = .FALSE.
2241          IF ( check_existence( var_names, 'buildings_2d' ) )  THEN
2242             buildings_f%from_file = .TRUE.
2243             CALL get_attribute( id_topo, char_lod, buildings_f%lod,           &
2244                                 .FALSE., 'buildings_2d' )
2245
2246             CALL get_attribute( id_topo, char_fill, buildings_f%fill1,        &
2247                                 .FALSE., 'buildings_2d' )
2248
2249!
2250!--          Read 2D buildings
2251             IF ( buildings_f%lod == 1 )  THEN
2252                ALLOCATE ( buildings_f%var_2d(nys:nyn,nxl:nxr) )
2253
2254                CALL get_variable( id_topo, 'buildings_2d',                    &
2255                                   buildings_f%var_2d,                         &
2256                                   nxl, nxr, nys, nyn )
2257             ELSE
2258                message_string = 'NetCDF attribute lod ' //                    &
2259                                 '(level of detail) is not set ' //            &
2260                                 'properly for buildings_2d.'
2261                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0540',               &
2262                               1, 2, 0, 6, 0 )
2263             ENDIF
2264          ENDIF
2265!
2266!--       If available, also read 3D building information. If both are
2267!--       available, use 3D information.
2268          IF ( check_existence( var_names, 'buildings_3d' ) )  THEN
2269             buildings_f%from_file = .TRUE.
2270             CALL get_attribute( id_topo, char_lod, buildings_f%lod,           &
2271                                 .FALSE., 'buildings_3d' )     
2272
2273             CALL get_attribute( id_topo, char_fill, buildings_f%fill2,        &
2274                                 .FALSE., 'buildings_3d' )
2275
2276             CALL get_dimension_length( id_topo, buildings_f%nz, 'z' )
2277!
2278!--          Read 3D buildings
2279             IF ( buildings_f%lod == 2 )  THEN
2280                ALLOCATE( buildings_f%z(nzb:buildings_f%nz-1) )
2281                CALL get_variable( id_topo, 'z', buildings_f%z )
2282
2283                ALLOCATE( buildings_f%var_3d(nzb:buildings_f%nz-1,             &
2284                                             nys:nyn,nxl:nxr) )
2285                buildings_f%var_3d = 0
2286               
2287                CALL get_variable( id_topo, 'buildings_3d',                    &
2288                                   buildings_f%var_3d,                         &
2289                                   nxl, nxr, nys, nyn, 0, buildings_f%nz-1 )
2290             ELSE
2291                message_string = 'NetCDF attribute lod ' //                    &
2292                                 '(level of detail) is not set ' //            &
2293                                 'properly for buildings_3d.'
2294                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0541',               &
2295                               1, 2, 0, 6, 0 )
2296             ENDIF
2297          ENDIF
2298!
2299!--       Read building IDs and its FillValue attribute. Further required
2300!--       for mapping buildings on top of orography.
2301          IF ( check_existence( var_names, 'building_id' ) )  THEN
2302             building_id_f%from_file = .TRUE.
2303             CALL get_attribute( id_topo, char_fill,                           &
2304                                 building_id_f%fill, .FALSE.,                  &
2305                                 'building_id' )
2306
2307             ALLOCATE ( building_id_f%var(nys:nyn,nxl:nxr) )
2308             
2309             CALL get_variable( id_topo, 'building_id', building_id_f%var,     &
2310                                nxl, nxr, nys, nyn )
2311          ELSE
2312             building_id_f%from_file = .FALSE.
2313          ENDIF
2314!
2315!--       Read building_type and required attributes.
2316          IF ( check_existence( var_names, 'building_type' ) )  THEN
2317             building_type_f%from_file = .TRUE.
2318             CALL get_attribute( id_topo, char_fill,                           &
2319                                 building_type_f%fill, .FALSE.,                &
2320                                 'building_type' )
2321
2322             ALLOCATE ( building_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr) )
2323
2324             CALL get_variable( id_topo, 'building_type', building_type_f%var, &
2325                                nxl, nxr, nys, nyn )
2326
2327          ELSE
2328             building_type_f%from_file = .FALSE.
2329          ENDIF
2330!
2331!--       Close topography input file
2332          CALL close_input_file( id_topo )
2333#else
2334          CONTINUE
2335#endif
2336!
2337!--    ASCII input
2338       ELSEIF ( TRIM( topography ) == 'read_from_file' )  THEN
2339             
2340          DO  ii = 0, io_blocks-1
2341             IF ( ii == io_group )  THEN
2342
2343                OPEN( 90, FILE='TOPOGRAPHY_DATA'//TRIM( coupling_char ),       &
2344                      STATUS='OLD', FORM='FORMATTED', ERR=10 )
2345!
2346!--             Read topography PE-wise. Rows are read from nyn to nys, columns
2347!--             are read from nxl to nxr. At first, ny-nyn rows need to be skipped.
2348                skip_n_rows = 0
2349                DO WHILE ( skip_n_rows < ny - nyn )
2350                   READ( 90, * )
2351                   skip_n_rows = skip_n_rows + 1
2352                ENDDO
2353!
2354!--             Read data from nyn to nys and nxl to nxr. Therefore, skip
2355!--             column until nxl-1 is reached
2356                ALLOCATE ( buildings_f%var_2d(nys:nyn,nxl:nxr) )
2357                DO  j = nyn, nys, -1
2358                   READ( 90, *, ERR=11, END=11 )                               &
2359                                   ( dum, i = 0, nxl-1 ),                      &
2360                                   ( buildings_f%var_2d(j,i), i = nxl, nxr )
2361                ENDDO
2362
2363                GOTO 12
2364
2365 10             message_string = 'file TOPOGRAPHY_DATA'//                      &
2366                                 TRIM( coupling_char )// ' does not exist'
2367                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0208', 1, 2, 0, 6, 0 )
2368
2369 11             message_string = 'errors in file TOPOGRAPHY_DATA'//            &
2370                                 TRIM( coupling_char )
2371                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0209', 2, 2, 0, 6, 0 )
2372
2373 12             CLOSE( 90 )
2374                buildings_f%from_file = .TRUE.
2375
2376             ENDIF
2377#if defined( __parallel )
2378             CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
2379#endif
2380          ENDDO
2381
2382       ENDIF
2383!
2384!--    End of CPU measurement
2385       CALL cpu_log( log_point_s(83), 'NetCDF/ASCII input topo', 'stop' )
2386!
2387!--    Check for minimum requirement to setup building topography. If buildings
2388!--    are provided, also an ID and a type are required.
2389!--    Note, doing this check in check_parameters
2390!--    will be too late (data will be used for grid inititialization before).
2391       IF ( input_pids_static )  THEN
2392          IF ( buildings_f%from_file  .AND.                                    &
2393               .NOT. building_id_f%from_file )  THEN
2394             message_string = 'If building heigths are prescribed in ' //      &
2395                              'static input file, also an ID is required.'
2396             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0542', 1, 2, 0, 6, 0 )
2397          ENDIF
2398       ENDIF
2399!
2400!--    In case no terrain height is provided by static input file, allocate
2401!--    array nevertheless and set terrain height to 0, which simplifies
2402!--    topography initialization.
2403       IF ( .NOT. terrain_height_f%from_file )  THEN
2404          ALLOCATE ( terrain_height_f%var(nys:nyn,nxl:nxr) )
2405          terrain_height_f%var = 0.0_wp
2406       ENDIF
2407!
2408!--    Finally, exchange 1 ghost point for building ID and type.
2409!--    In case of non-cyclic boundary conditions set Neumann conditions at the
2410!--    lateral boundaries.
2411       IF ( building_id_f%from_file )  THEN
2412          var_exchange_int                  = building_id_f%fill
2413          var_exchange_int(nys:nyn,nxl:nxr) = building_id_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)
2414          CALL exchange_horiz_2d_int( var_exchange_int, nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
2415          DEALLOCATE( building_id_f%var )
2416          ALLOCATE( building_id_f%var(nys-nbgp:nyn+nbgp,nxl-nbgp:nxr+nbgp) )
2417          building_id_f%var = var_exchange_int
2418
2419          IF ( .NOT. bc_ns_cyc )  THEN
2420             IF ( nys == 0  )  building_id_f%var(-1,:)   = building_id_f%var(0,:)
2421             IF ( nyn == ny )  building_id_f%var(ny+1,:) = building_id_f%var(ny,:)
2422          ENDIF
2423          IF ( .NOT. bc_lr_cyc )  THEN
2424             IF ( nxl == 0  )  building_id_f%var(:,-1)   = building_id_f%var(:,0)
2425             IF ( nxr == nx )  building_id_f%var(:,nx+1) = building_id_f%var(:,nx)
2426          ENDIF
2427       ENDIF
2428
2429       IF ( building_type_f%from_file )  THEN
2430          var_exchange_int                  = INT( building_type_f%fill, KIND = 4 )
2431          var_exchange_int(nys:nyn,nxl:nxr) =                                  &
2432                          INT( building_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr), KIND = 4 )
2433          CALL exchange_horiz_2d_int( var_exchange_int, nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
2434          DEALLOCATE( building_type_f%var )
2435          ALLOCATE( building_type_f%var(nys-nbgp:nyn+nbgp,nxl-nbgp:nxr+nbgp) )
2436          building_type_f%var = INT( var_exchange_int, KIND = 1 )
2437
2438          IF ( .NOT. bc_ns_cyc )  THEN
2439             IF ( nys == 0  )  building_type_f%var(-1,:)   = building_type_f%var(0,:)
2440             IF ( nyn == ny )  building_type_f%var(ny+1,:) = building_type_f%var(ny,:)
2441          ENDIF
2442          IF ( .NOT. bc_lr_cyc )  THEN
2443             IF ( nxl == 0  )  building_type_f%var(:,-1)   = building_type_f%var(:,0)
2444             IF ( nxr == nx )  building_type_f%var(:,nx+1) = building_type_f%var(:,nx)
2445          ENDIF
2446       ENDIF
2447
2448    END SUBROUTINE netcdf_data_input_topo
2449
2450!------------------------------------------------------------------------------!
2451! Description:
2452! ------------
2453!> Reads initialization data of u, v, w, pt, q, geostrophic wind components,
2454!> as well as soil moisture and soil temperature, derived from larger-scale
2455!> model (COSMO) by Inifor.
2456!------------------------------------------------------------------------------!
2457    SUBROUTINE netcdf_data_input_init_3d
2458
2459       USE arrays_3d,                                                          &
2460           ONLY:  q, pt, u, v, w, zu, zw
2461
2462       USE control_parameters,                                                 &
2463           ONLY:  bc_lr_cyc, bc_ns_cyc, humidity, message_string, neutral
2464
2465       USE indices,                                                            &
2466           ONLY:  nx, nxl, nxlu, nxr, ny, nyn, nys, nysv, nzb, nz, nzt
2467
2468       IMPLICIT NONE
2469
2470       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names
2471
2472       LOGICAL      ::  dynamic_3d = .TRUE. !< flag indicating that 3D data is read from dynamic file
2473       
2474       INTEGER(iwp) ::  id_dynamic !< NetCDF id of dynamic input file
2475       INTEGER(iwp) ::  num_vars   !< number of variables in netcdf input file
2476
2477       LOGICAL      ::  check_passed !< flag indicating if a check passed
2478
2479!
2480!--    Skip routine if no input file with dynamic input data is available.
2481       IF ( .NOT. input_pids_dynamic )  RETURN
2482!
2483!--    Please note, Inifor is designed to provide initial data for u and v for
2484!--    the prognostic grid points in case of lateral Dirichlet conditions.
2485!--    This means that Inifor provides data from nxlu:nxr (for u) and
2486!--    from nysv:nyn (for v) at the left and south domain boundary, respectively.
2487!--    However, as work-around for the moment, PALM will run with cyclic
2488!--    conditions and will be initialized with data provided by Inifor
2489!--    boundaries in case of Dirichlet.
2490!--    Hence, simply set set nxlu/nysv to 1 (will be reset to its original value
2491!--    at the end of this routine.
2492       IF ( bc_lr_cyc  .AND.  nxl == 0 )  nxlu = 1
2493       IF ( bc_ns_cyc  .AND.  nys == 0 )  nysv = 1
2494
2495!
2496!--    CPU measurement
2497       CALL cpu_log( log_point_s(85), 'NetCDF input init', 'start' )
2498
2499#if defined ( __netcdf )
2500!
2501!--    Open file in read-only mode
2502       CALL open_read_file( TRIM( input_file_dynamic ) //                      &
2503                            TRIM( coupling_char ), id_dynamic )
2504
2505!
2506!--    At first, inquire all variable names.
2507       CALL inquire_num_variables( id_dynamic, num_vars )
2508!
2509!--    Allocate memory to store variable names.
2510       ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
2511       CALL inquire_variable_names( id_dynamic, var_names )
2512!
2513!--    Read vertical dimension of scalar und w grid.
2514       CALL get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nzu, 'z'     )
2515       CALL get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nzw, 'zw'    )
2516!
2517!--    Read also the horizontal dimensions. These are used just used fo
2518!--    checking the compatibility with the PALM grid before reading.
2519       CALL get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nx,  'x'  )
2520       CALL get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nxu, 'xu' )
2521       CALL get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%ny,  'y'  )
2522       CALL get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nyv, 'yv' )
2523
2524!
2525!--    Check for correct horizontal and vertical dimension. Please note,
2526!--    checks are performed directly here and not called from
2527!--    check_parameters as some varialbes are still not allocated there.
2528!--    Moreover, please note, u- and v-grid has 1 grid point less on
2529!--    Inifor grid.
2530       IF ( init_3d%nx-1 /= nx  .OR.  init_3d%nxu-1 /= nx - 1  .OR.            &
2531            init_3d%ny-1 /= ny  .OR.  init_3d%nyv-1 /= ny - 1 )  THEN
2532          message_string = 'Number of inifor horizontal grid points  '//       &
2533                           'does not match the number of numeric grid '//      &
2534                           'points.'
2535          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0543', 1, 2, 0, 6, 0 )
2536       ENDIF
2537
2538       IF ( init_3d%nzu /= nz )  THEN
2539          message_string = 'Number of inifor vertical grid points ' //         &
2540                           'does not match the number of numeric grid '//      &
2541                           'points.'
2542          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0543', 1, 2, 0, 6, 0 )
2543       ENDIF
2544!
2545!--    Read vertical dimensions. Later, these are required for eventual
2546!--    inter- and extrapolations of the initialization data.
2547       IF ( check_existence( var_names, 'z' ) )  THEN
2548          ALLOCATE( init_3d%zu_atmos(1:init_3d%nzu) )
2549          CALL get_variable( id_dynamic, 'z', init_3d%zu_atmos )
2550       ENDIF
2551       IF ( check_existence( var_names, 'zw' ) )  THEN
2552          ALLOCATE( init_3d%zw_atmos(1:init_3d%nzw) )
2553          CALL get_variable( id_dynamic, 'zw', init_3d%zw_atmos )
2554       ENDIF
2555!
2556!--    Check for consistency between vertical coordinates in dynamic
2557!--    driver and numeric grid.
2558!--    Please note, depending on compiler options both may be
2559!--    equal up to a certain threshold, and differences between
2560!--    the numeric grid and vertical coordinate in the driver can built-
2561!--    up to 10E-1-10E-0 m. For this reason, the check is performed not
2562!--    for exactly matching values.
2563       IF ( ANY( ABS( zu(1:nzt)   - init_3d%zu_atmos(1:init_3d%nzu) )    &
2564                      > 10E-1 )  .OR.                                    &
2565            ANY( ABS( zw(1:nzt-1) - init_3d%zw_atmos(1:init_3d%nzw) )    &
2566                      > 10E-1 ) )  THEN
2567          message_string = 'Vertical grid in dynamic driver does not '// &
2568                           'match the numeric grid.'
2569          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0543', 1, 2, 0, 6, 0 )
2570       ENDIF
2571!
2572!--    Read initial geostrophic wind components at
2573!--    t = 0 (index 1 in file).
2574       IF ( check_existence( var_names, 'ls_forcing_ug' ) )  THEN
2575          ALLOCATE( init_3d%ug_init(nzb:nzt+1) )
2576          init_3d%ug_init = 0.0_wp
2577
2578          CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_ug', 1,          &
2579                                init_3d%ug_init(1:nzt) )
2580!
2581!--       Set top-boundary condition (Neumann)
2582          init_3d%ug_init(nzt+1) = init_3d%ug_init(nzt)
2583
2584          init_3d%from_file_ug = .TRUE.
2585       ELSE
2586          init_3d%from_file_ug = .FALSE.
2587       ENDIF
2588       IF ( check_existence( var_names, 'ls_forcing_vg' ) )  THEN
2589          ALLOCATE( init_3d%vg_init(nzb:nzt+1) )
2590          init_3d%vg_init = 0.0_wp
2591
2592          CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_vg', 1,          &
2593                                init_3d%vg_init(1:nzt) )
2594!
2595!--       Set top-boundary condition (Neumann)
2596          init_3d%vg_init(nzt+1) = init_3d%vg_init(nzt)
2597
2598          init_3d%from_file_vg = .TRUE.
2599       ELSE
2600          init_3d%from_file_vg = .FALSE.
2601       ENDIF
2602!
2603!--    Read inital 3D data of u, v, w, pt and q,
2604!--    derived from COSMO model. Read PE-wise yz-slices.
2605!--    Please note, the u-, v- and w-component are defined on different
2606!--    grids with one element less in the x-, y-,
2607!--    and z-direction, respectively. Hence, reading is subdivided
2608!--    into separate loops. 
2609!--    Read u-component
2610       IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_u' ) )  THEN
2611!
2612!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
2613          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_u,           &
2614                              .FALSE., 'init_atmosphere_u' )
2615          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_u,             &
2616                              .FALSE., 'init_atmosphere_u' )
2617!
2618!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
2619          IF ( init_3d%lod_u == 1 )  THEN
2620             ALLOCATE( init_3d%u_init(nzb:nzt+1) )
2621             init_3d%u_init = 0.0_wp
2622
2623             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_u',               &
2624                                init_3d%u_init(nzb+1:nzt) )
2625!
2626!--          Set top-boundary condition (Neumann)
2627             init_3d%u_init(nzt+1) = init_3d%u_init(nzt)
2628!
2629!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
2630          ELSEIF ( init_3d%lod_u == 2 )  THEN
2631             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_u',               &
2632                                u(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxlu:nxr),                 &
2633                                nxlu, nys+1, nzb+1,                            &
2634                                nxr-nxlu+1, nyn-nys+1, init_3d%nzu,            &
2635                                dynamic_3d )
2636!
2637!--          Set value at leftmost model grid point nxl = 0. This is because
2638!--          Inifor provides data only from 1:nx-1 since it assumes non-cyclic
2639!--          conditions.
2640             IF ( nxl == 0 )                                                   &
2641                u(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl) = u(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxlu)
2642!
2643!--          Set bottom and top-boundary
2644             u(nzb,:,:)   = u(nzb+1,:,:)
2645             u(nzt+1,:,:) = u(nzt,:,:)
2646             
2647          ENDIF
2648          init_3d%from_file_u = .TRUE.
2649       ELSE
2650          message_string = 'Missing initial data for u-component'
2651          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
2652       ENDIF
2653!
2654!--    Read v-component
2655       IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_v' ) )  THEN
2656!
2657!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
2658          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_v,           &
2659                              .FALSE., 'init_atmosphere_v' )
2660          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_v,             &
2661                              .FALSE., 'init_atmosphere_v' )
2662!
2663!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
2664          IF ( init_3d%lod_v == 1 )  THEN
2665             ALLOCATE( init_3d%v_init(nzb:nzt+1) )
2666             init_3d%v_init = 0.0_wp
2667
2668             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_v',               &
2669                                init_3d%v_init(nzb+1:nzt) )
2670!
2671!--          Set top-boundary condition (Neumann)
2672             init_3d%v_init(nzt+1) = init_3d%v_init(nzt)
2673!
2674!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
2675          ELSEIF ( init_3d%lod_v == 2 )  THEN
2676         
2677             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_v',               &
2678                                v(nzb+1:nzt,nysv:nyn,nxl:nxr),                 &
2679                                nxl+1, nysv, nzb+1,                            &
2680                                nxr-nxl+1, nyn-nysv+1, init_3d%nzu,            &
2681                                dynamic_3d )
2682!
2683!--          Set value at southmost model grid point nys = 0. This is because
2684!--          Inifor provides data only from 1:ny-1 since it assumes non-cyclic
2685!--          conditions.
2686             IF ( nys == 0 )                                                   &
2687                v(nzb+1:nzt,nys,nxl:nxr) = v(nzb+1:nzt,nysv,nxl:nxr)                               
2688!
2689!--          Set bottom and top-boundary
2690             v(nzb,:,:)   = v(nzb+1,:,:)
2691             v(nzt+1,:,:) = v(nzt,:,:)
2692             
2693          ENDIF
2694          init_3d%from_file_v = .TRUE.
2695       ELSE
2696          message_string = 'Missing initial data for v-component'
2697          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
2698       ENDIF
2699!
2700!--    Read w-component
2701       IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_w' ) )  THEN
2702!
2703!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
2704          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_w,           &
2705                              .FALSE., 'init_atmosphere_w' )
2706          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_w,             &
2707                              .FALSE., 'init_atmosphere_w' )
2708!
2709!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
2710          IF ( init_3d%lod_w == 1 )  THEN
2711             ALLOCATE( init_3d%w_init(nzb:nzt+1) )
2712             init_3d%w_init = 0.0_wp
2713
2714             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_w',               &
2715                                init_3d%w_init(nzb+1:nzt-1) )
2716!
2717!--          Set top-boundary condition (Neumann)
2718             init_3d%w_init(nzt:nzt+1) = init_3d%w_init(nzt-1)
2719!
2720!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
2721          ELSEIF ( init_3d%lod_w == 2 )  THEN
2722
2723             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_w',                &
2724                                w(nzb+1:nzt-1,nys:nyn,nxl:nxr),                 &
2725                                nxl+1, nys+1, nzb+1,                            &
2726                                nxr-nxl+1, nyn-nys+1, init_3d%nzw,              &
2727                                dynamic_3d )
2728!
2729!--          Set bottom and top-boundary                               
2730             w(nzb,:,:)   = 0.0_wp 
2731             w(nzt,:,:)   = w(nzt-1,:,:)
2732             w(nzt+1,:,:) = w(nzt-1,:,:)
2733
2734          ENDIF
2735          init_3d%from_file_w = .TRUE.
2736       ELSE
2737          message_string = 'Missing initial data for w-component'
2738          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
2739       ENDIF
2740!
2741!--    Read potential temperature
2742       IF ( .NOT. neutral )  THEN
2743          IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_pt' ) )  THEN
2744!
2745!--          Read attributes for the fill value and level-of-detail
2746             CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_pt,       &
2747                                 .FALSE., 'init_atmosphere_pt' )
2748             CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_pt,         &
2749                                 .FALSE., 'init_atmosphere_pt' )
2750!
2751!--          level-of-detail 1 - read initialization profile
2752             IF ( init_3d%lod_pt == 1 )  THEN
2753                ALLOCATE( init_3d%pt_init(nzb:nzt+1) )
2754
2755                CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_pt',           &
2756                                   init_3d%pt_init(nzb+1:nzt) )
2757!
2758!--             Set Neumann top and surface boundary condition for initial
2759!--             profil
2760                init_3d%pt_init(nzb)   = init_3d%pt_init(nzb+1)
2761                init_3d%pt_init(nzt+1) = init_3d%pt_init(nzt)
2762!
2763!--          level-of-detail 2 - read 3D initialization data
2764             ELSEIF ( init_3d%lod_pt == 2 )  THEN
2765
2766                CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_pt',           &
2767                                   pt(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl:nxr),              &
2768                                   nxl+1, nys+1, nzb+1,                        &
2769                                   nxr-nxl+1, nyn-nys+1, init_3d%nzu,          &
2770                                   dynamic_3d )
2771                                   
2772!
2773!--             Set bottom and top-boundary
2774                pt(nzb,:,:)   = pt(nzb+1,:,:)
2775                pt(nzt+1,:,:) = pt(nzt,:,:)             
2776
2777             ENDIF
2778             init_3d%from_file_pt = .TRUE.
2779          ELSE
2780             message_string = 'Missing initial data for ' //                   &
2781                              'potential temperature'
2782             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
2783          ENDIF
2784       ENDIF
2785!
2786!--    Read mixing ratio
2787       IF ( humidity )  THEN
2788          IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_qv' ) )  THEN
2789!
2790!--          Read attributes for the fill value and level-of-detail
2791             CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_q,        &
2792                                 .FALSE., 'init_atmosphere_qv' )
2793             CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_q,          &
2794                                 .FALSE., 'init_atmosphere_qv' )
2795!
2796!--          level-of-detail 1 - read initialization profile
2797             IF ( init_3d%lod_q == 1 )  THEN
2798                ALLOCATE( init_3d%q_init(nzb:nzt+1) )
2799
2800                CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_qv',           &
2801                                    init_3d%q_init(nzb+1:nzt) )
2802!
2803!--             Set bottom and top boundary condition (Neumann)
2804                init_3d%q_init(nzb)   = init_3d%q_init(nzb+1)
2805                init_3d%q_init(nzt+1) = init_3d%q_init(nzt)
2806!
2807!--          level-of-detail 2 - read 3D initialization data
2808             ELSEIF ( init_3d%lod_q == 2 )  THEN
2809             
2810                CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_qv',           &
2811                                   q(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl:nxr),               &
2812                                   nxl+1, nys+1, nzb+1,                        &
2813                                   nxr-nxl+1, nyn-nys+1, init_3d%nzu,          &
2814                                   dynamic_3d )
2815                                   
2816!
2817!--             Set bottom and top-boundary
2818                q(nzb,:,:)   = q(nzb+1,:,:)
2819                q(nzt+1,:,:) = q(nzt,:,:)
2820               
2821             ENDIF
2822             init_3d%from_file_q = .TRUE.
2823          ELSE
2824             message_string = 'Missing initial data for ' //                   &
2825                              'mixing ratio'
2826             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
2827          ENDIF
2828       ENDIF
2829!
2830!--    Close input file
2831       CALL close_input_file( id_dynamic )
2832#endif
2833!
2834!--    End of CPU measurement
2835       CALL cpu_log( log_point_s(85), 'NetCDF input init', 'stop' )
2836!
2837!--    Finally, check if the input data has any fill values. Please note,
2838!--    checks depend on the LOD of the input data.
2839       IF ( init_3d%from_file_u )  THEN
2840          check_passed = .TRUE.
2841          IF ( init_3d%lod_u == 1 )  THEN
2842             IF ( ANY( init_3d%u_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_u ) )       &
2843                check_passed = .FALSE.
2844          ELSEIF ( init_3d%lod_u == 2 )  THEN
2845             IF ( ANY( u(nzb+1:nzt+1,nys:nyn,nxlu:nxr) == init_3d%fill_u ) )   &
2846                check_passed = .FALSE.
2847          ENDIF
2848          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
2849             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_u must ' //    &
2850                              'not contain any _FillValues'
2851             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
2852          ENDIF
2853       ENDIF
2854
2855       IF ( init_3d%from_file_v )  THEN
2856          check_passed = .TRUE.
2857          IF ( init_3d%lod_v == 1 )  THEN
2858             IF ( ANY( init_3d%v_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_v ) )       &
2859                check_passed = .FALSE.
2860          ELSEIF ( init_3d%lod_v == 2 )  THEN
2861             IF ( ANY( v(nzb+1:nzt+1,nysv:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_v ) )   &
2862                check_passed = .FALSE.
2863          ENDIF
2864          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
2865             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_v must ' //    &
2866                              'not contain any _FillValues'
2867             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
2868          ENDIF
2869       ENDIF
2870
2871       IF ( init_3d%from_file_w )  THEN
2872          check_passed = .TRUE.
2873          IF ( init_3d%lod_w == 1 )  THEN
2874             IF ( ANY( init_3d%w_init(nzb+1:nzt) == init_3d%fill_w ) )         &
2875                check_passed = .FALSE.
2876          ELSEIF ( init_3d%lod_w == 2 )  THEN
2877             IF ( ANY( w(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_w ) )      &
2878                check_passed = .FALSE.
2879          ENDIF
2880          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
2881             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_w must ' //    &
2882                              'not contain any _FillValues'
2883             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
2884          ENDIF
2885       ENDIF
2886
2887       IF ( init_3d%from_file_pt )  THEN
2888          check_passed = .TRUE.
2889          IF ( init_3d%lod_pt == 1 )  THEN
2890             IF ( ANY( init_3d%pt_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_pt ) )     &
2891                check_passed = .FALSE.
2892          ELSEIF ( init_3d%lod_pt == 2 )  THEN
2893             IF ( ANY( pt(nzb+1:nzt+1,nys:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_pt ) )  &
2894                check_passed = .FALSE.
2895          ENDIF
2896          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
2897             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_pt must ' //   &
2898                              'not contain any _FillValues'
2899             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
2900          ENDIF
2901       ENDIF
2902
2903       IF ( init_3d%from_file_q )  THEN
2904          check_passed = .TRUE.
2905          IF ( init_3d%lod_q == 1 )  THEN
2906             IF ( ANY( init_3d%q_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_q ) )       &
2907                check_passed = .FALSE.
2908          ELSEIF ( init_3d%lod_q == 2 )  THEN
2909             IF ( ANY( q(nzb+1:nzt+1,nys:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_q ) )    &
2910                check_passed = .FALSE.
2911          ENDIF
2912          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
2913             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_q must ' //    &
2914                              'not contain any _FillValues'
2915             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
2916          ENDIF
2917       ENDIF
2918!
2919!--    Workaround for cyclic conditions. Please see above for further explanation.
2920       IF ( bc_lr_cyc  .AND.  nxl == 0 )  nxlu = nxl
2921       IF ( bc_ns_cyc  .AND.  nys == 0 )  nysv = nys
2922
2923    END SUBROUTINE netcdf_data_input_init_3d
2924   
2925!------------------------------------------------------------------------------!
2926! Description:
2927! ------------
2928!> Reads initialization data of u, v, w, pt, q, geostrophic wind components,
2929!> as well as soil moisture and soil temperature, derived from larger-scale
2930!> model (COSMO) by Inifor.
2931!------------------------------------------------------------------------------!
2932    SUBROUTINE netcdf_data_input_init_lsm
2933
2934       USE control_parameters,                                                 &
2935           ONLY:  message_string
2936
2937       USE indices,                                                            &
2938           ONLY:  nx, nxl, nxr, ny, nyn, nys
2939
2940       IMPLICIT NONE
2941
2942       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names
2943     
2944       INTEGER(iwp) ::  id_dynamic !< NetCDF id of dynamic input file
2945       INTEGER(iwp) ::  num_vars   !< number of variables in netcdf input file
2946
2947!
2948!--    Skip routine if no input file with dynamic input data is available.
2949       IF ( .NOT. input_pids_dynamic )  RETURN
2950!
2951!--    CPU measurement
2952       CALL cpu_log( log_point_s(85), 'NetCDF input init', 'start' )
2953
2954#if defined ( __netcdf )
2955!
2956!--    Open file in read-only mode
2957       CALL open_read_file( TRIM( input_file_dynamic ) //                      &
2958                            TRIM( coupling_char ), id_dynamic )
2959
2960!
2961!--    At first, inquire all variable names.
2962       CALL inquire_num_variables( id_dynamic, num_vars )
2963!
2964!--    Allocate memory to store variable names.
2965       ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
2966       CALL inquire_variable_names( id_dynamic, var_names )
2967!
2968!--    Read vertical dimension for soil depth.
2969       IF ( check_existence( var_names, 'zsoil' ) )                            &
2970          CALL get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nzs, 'zsoil' )
2971!
2972!--    Read also the horizontal dimensions required for soil initialization.
2973!--    Please note, in case of non-nested runs or in case of root domain,
2974!--    these data is already available, but will be read again for the sake
2975!--    of clearness.
2976       CALL get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nx,  'x'  )
2977       CALL get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%ny,  'y'  )
2978!
2979!--    Check for correct horizontal and vertical dimension. Please note,
2980!--    in case of non-nested runs or in case of root domain, these checks
2981!--    are already performed
2982       IF ( init_3d%nx-1 /= nx  .OR.  init_3d%ny-1 /= ny )  THEN
2983          message_string = 'Number of inifor horizontal grid points  '//       &
2984                           'does not match the number of numeric grid points.'
2985          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0543', 1, 2, 0, 6, 0 )
2986       ENDIF
2987!
2988!--    Read vertical dimensions. Later, these are required for eventual
2989!--    inter- and extrapolations of the initialization data.
2990       IF ( check_existence( var_names, 'zsoil' ) )  THEN
2991          ALLOCATE( init_3d%z_soil(1:init_3d%nzs) )
2992          CALL get_variable( id_dynamic, 'zsoil', init_3d%z_soil )
2993       ENDIF
2994!
2995!--    Read initial data for soil moisture
2996       IF ( check_existence( var_names, 'init_soil_m' ) )  THEN
2997!
2998!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
2999          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill,                           &
3000                              init_3d%fill_msoil,                              &
3001                              .FALSE., 'init_soil_m' )
3002          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod,                            &
3003                              init_3d%lod_msoil,                               &
3004                              .FALSE., 'init_soil_m' )
3005!
3006!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
3007          IF ( init_3d%lod_msoil == 1 )  THEN
3008             ALLOCATE( init_3d%msoil_1d(0:init_3d%nzs-1) )
3009
3010             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_soil_m',                     &
3011                                init_3d%msoil_1d(0:init_3d%nzs-1) )
3012!
3013!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3014          ELSEIF ( init_3d%lod_msoil == 2 )  THEN
3015             ALLOCATE ( init_3d%msoil_3d(0:init_3d%nzs-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
3016
3017            CALL get_variable( id_dynamic, 'init_soil_m',                      &   
3018                             init_3d%msoil_3d(0:init_3d%nzs-1,nys:nyn,nxl:nxr),&
3019                             nxl, nxr, nys, nyn, 0, init_3d%nzs-1 )
3020
3021          ENDIF
3022          init_3d%from_file_msoil = .TRUE.
3023       ENDIF
3024!
3025!--    Read soil temperature
3026       IF ( check_existence( var_names, 'init_soil_t' ) )  THEN
3027!
3028!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
3029          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill,                           &
3030                              init_3d%fill_tsoil,                              &
3031                              .FALSE., 'init_soil_t' )
3032          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod,                            &
3033                              init_3d%lod_tsoil,                               &
3034                              .FALSE., 'init_soil_t' )
3035!
3036!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
3037          IF ( init_3d%lod_tsoil == 1 )  THEN
3038             ALLOCATE( init_3d%tsoil_1d(0:init_3d%nzs-1) )
3039
3040             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_soil_t',                     &
3041                                init_3d%tsoil_1d(0:init_3d%nzs-1) )
3042
3043!
3044!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3045          ELSEIF ( init_3d%lod_tsoil == 2 )  THEN
3046             ALLOCATE ( init_3d%tsoil_3d(0:init_3d%nzs-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
3047             
3048             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_soil_t',                     &   
3049                             init_3d%tsoil_3d(0:init_3d%nzs-1,nys:nyn,nxl:nxr),&
3050                             nxl, nxr, nys, nyn, 0, init_3d%nzs-1 )
3051          ENDIF
3052          init_3d%from_file_tsoil = .TRUE.
3053       ENDIF
3054!
3055!--    Close input file
3056       CALL close_input_file( id_dynamic )
3057#endif
3058!
3059!--    End of CPU measurement
3060       CALL cpu_log( log_point_s(85), 'NetCDF input init', 'stop' )
3061
3062    END SUBROUTINE netcdf_data_input_init_lsm   
3063
3064!------------------------------------------------------------------------------!
3065! Description:
3066! ------------
3067!> Reads data at lateral and top boundaries derived from larger-scale model
3068!> (COSMO) by Inifor.
3069!------------------------------------------------------------------------------!
3070    SUBROUTINE netcdf_data_input_lsf
3071
3072       USE control_parameters,                                                 &
3073           ONLY:  bc_dirichlet_l, bc_dirichlet_n, bc_dirichlet_r,              &
3074                  bc_dirichlet_s, bc_lr_cyc, bc_ns_cyc, humidity,              &
3075                  neutral, nesting_offline, time_since_reference_point
3076
3077       USE indices,                                                            &
3078           ONLY:  nxl, nxlu, nxr, nyn, nys, nysv, nzb, nzt
3079
3080       IMPLICIT NONE
3081       
3082       INTEGER(iwp) ::  id_dynamic !< NetCDF id of dynamic input file
3083       INTEGER(iwp) ::  num_vars   !< number of variables in netcdf input file
3084       INTEGER(iwp) ::  t          !< running index time dimension
3085
3086       nest_offl%from_file = MERGE( .TRUE., .FALSE., input_pids_dynamic ) 
3087!
3088!--    Skip input if no forcing from larger-scale models is applied.
3089       IF ( .NOT. nesting_offline )  RETURN
3090
3091!
3092!--    CPU measurement
3093       CALL cpu_log( log_point_s(86), 'NetCDF input forcing', 'start' )
3094
3095#if defined ( __netcdf )
3096!
3097!--    Open file in read-only mode
3098       CALL open_read_file( TRIM( input_file_dynamic ) //                      &
3099                            TRIM( coupling_char ), id_dynamic )
3100!
3101!--    Initialize INIFOR forcing.
3102       IF ( .NOT. nest_offl%init )  THEN
3103!
3104!--       At first, inquire all variable names.
3105          CALL inquire_num_variables( id_dynamic, num_vars )
3106!
3107!--       Allocate memory to store variable names.
3108          ALLOCATE( nest_offl%var_names(1:num_vars) )
3109          CALL inquire_variable_names( id_dynamic, nest_offl%var_names )
3110!
3111!--       Read time dimension, allocate memory and finally read time array
3112          CALL get_dimension_length( id_dynamic, nest_offl%nt, 'time' )
3113
3114          IF ( check_existence( nest_offl%var_names, 'time' ) )  THEN
3115             ALLOCATE( nest_offl%time(0:nest_offl%nt-1) )
3116             CALL get_variable( id_dynamic, 'time', nest_offl%time )
3117          ENDIF
3118!
3119!--       Read vertical dimension of scalar und w grid
3120          CALL get_dimension_length( id_dynamic, nest_offl%nzu, 'z' )
3121          CALL get_dimension_length( id_dynamic, nest_offl%nzw, 'zw' )
3122
3123          IF ( check_existence( nest_offl%var_names, 'z' ) )  THEN
3124             ALLOCATE( nest_offl%zu_atmos(1:nest_offl%nzu) )
3125             CALL get_variable( id_dynamic, 'z', nest_offl%zu_atmos )
3126          ENDIF
3127          IF ( check_existence( nest_offl%var_names, 'zw' ) )  THEN
3128             ALLOCATE( nest_offl%zw_atmos(1:nest_offl%nzw) )
3129             CALL get_variable( id_dynamic, 'zw', nest_offl%zw_atmos )
3130          ENDIF
3131
3132!
3133!--       Read surface pressure
3134          IF ( check_existence( nest_offl%var_names,                           &
3135                                'surface_forcing_surface_pressure' ) )  THEN
3136             ALLOCATE( nest_offl%surface_pressure(0:nest_offl%nt-1) )
3137             CALL get_variable( id_dynamic,                                    &
3138                                'surface_forcing_surface_pressure',            &
3139                                nest_offl%surface_pressure )
3140          ENDIF
3141!
3142!--       Set control flag to indicate that initialization is already done
3143          nest_offl%init = .TRUE.
3144
3145       ENDIF
3146
3147!
3148!--    Obtain time index for current input starting at 0.
3149!--    @todo: At the moment time, in INIFOR and simulated time correspond
3150!--           to each other. If required, adjust to daytime.
3151       nest_offl%tind = MINLOC( ABS( nest_offl%time -                          &
3152                                     time_since_reference_point ), DIM = 1 )   &
3153                        - 1
3154       nest_offl%tind_p = nest_offl%tind + 1       
3155!
3156!--    Read geostrophic wind components. In case of forcing, this is only
3157!--    required if cyclic boundary conditions are applied.
3158       IF ( bc_lr_cyc  .AND.  bc_ns_cyc )  THEN
3159          DO  t = nest_offl%tind, nest_offl%tind_p
3160!              CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'tend_ug', t+1,           &
3161!                                    nest_offl%ug(t-nest_offl%tind,:) )
3162!              CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'tend_vg', t+1,           &
3163!                                    nest_offl%ug(t-nest_offl%tind,:) )
3164             CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_ug', t+1,           &
3165                                   nest_offl%ug(t-nest_offl%tind,:) )
3166             CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_vg', t+1,           &
3167                                   nest_offl%ug(t-nest_offl%tind,:) )
3168          ENDDO
3169       ENDIF
3170!
3171!--    Read data at lateral and top boundaries. Please note, at left and
3172!--    right domain boundary, yz-layers are read for u, v, w, pt and q.
3173!--    For the v-component, the data starts at nysv, while for the other
3174!--    quantities the data starts at nys. This is equivalent at the north
3175!--    and south domain boundary for the u-component.
3176!--    Further, lateral data is not accessed by parallel IO, indicated by the
3177!--    last passed flag in the subroutine get_variable(). This is because
3178!--    not every PE participates in this collective blocking read operation.
3179       IF ( bc_dirichlet_l )  THEN
3180          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_u',                  &
3181                           nest_offl%u_left(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn),            &
3182                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3183                           nyn-nys+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3184     
3185          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_v',                  &
3186                           nest_offl%v_left(0:1,nzb+1:nzt,nysv:nyn),           &
3187                           nysv, nzb+1, nest_offl%tind+1,                      &
3188                           nyn-nysv+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3189
3190          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_w',                  &
3191                           nest_offl%w_left(0:1,nzb+1:nzt-1,nys:nyn),          &
3192                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3193                           nyn-nys+1, nest_offl%nzw, 2, .FALSE. )
3194
3195          IF ( .NOT. neutral )  THEN
3196             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_pt',              &
3197                           nest_offl%pt_left(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn),           &
3198                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3199                           nyn-nys+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3200          ENDIF
3201
3202          IF ( humidity )  THEN
3203             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_qv',              &
3204                           nest_offl%q_left(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn),            &
3205                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3206                           nyn-nys+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3207          ENDIF
3208
3209       ENDIF
3210
3211       IF ( bc_dirichlet_r )  THEN
3212          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_u',                 &
3213                           nest_offl%u_right(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn),           &
3214                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3215                           nyn-nys+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3216                           
3217          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_v',                 &
3218                           nest_offl%v_right(0:1,nzb+1:nzt,nysv:nyn),          &
3219                           nysv, nzb+1, nest_offl%tind+1,                      &
3220                           nyn-nysv+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3221                           
3222          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_w',                 &
3223                           nest_offl%w_right(0:1,nzb+1:nzt-1,nys:nyn),         &
3224                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3225                           nyn-nys+1, nest_offl%nzw, 2, .FALSE. )
3226                           
3227          IF ( .NOT. neutral )  THEN
3228             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_pt',             &
3229                           nest_offl%pt_right(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn),          &
3230                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3231                           nyn-nys+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3232          ENDIF
3233          IF ( humidity )  THEN
3234             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_qv',             &
3235                           nest_offl%q_right(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn),           &
3236                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3237                           nyn-nys+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3238          ENDIF
3239       ENDIF
3240
3241       IF ( bc_dirichlet_n )  THEN
3242       
3243          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_u',                 &
3244                           nest_offl%u_north(0:1,nzb+1:nzt,nxlu:nxr),          &
3245                           nxlu, nzb+1, nest_offl%tind+1,                      &
3246                           nxr-nxlu+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3247                           
3248          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_v',                 &
3249                           nest_offl%v_north(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr),           &
3250                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3251                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3252                           
3253          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_w',                 &
3254                           nest_offl%w_north(0:1,nzb+1:nzt-1,nxl:nxr),         &
3255                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3256                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzw, 2, .FALSE. )
3257                           
3258          IF ( .NOT. neutral )  THEN
3259             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_pt',             &
3260                           nest_offl%pt_north(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr),          &
3261                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3262                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3263          ENDIF
3264          IF ( humidity )  THEN
3265             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_qv',             &
3266                           nest_offl%q_north(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr),           &
3267                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3268                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3269          ENDIF
3270       ENDIF
3271
3272       IF ( bc_dirichlet_s )  THEN
3273          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_u',                 &
3274                           nest_offl%u_south(0:1,nzb+1:nzt,nxlu:nxr),          &
3275                           nxlu, nzb+1, nest_offl%tind+1,                      &
3276                           nxr-nxlu+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3277
3278          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_v',                 &
3279                           nest_offl%v_south(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr),           &
3280                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3281                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3282                           
3283          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_w',                 &
3284                           nest_offl%w_south(0:1,nzb+1:nzt-1,nxl:nxr),         &
3285                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3286                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzw, 2, .FALSE. )
3287                           
3288          IF ( .NOT. neutral )  THEN
3289             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_pt',             &
3290                           nest_offl%pt_south(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr),          &
3291                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3292                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3293          ENDIF
3294          IF ( humidity )  THEN
3295             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_qv',             &
3296                           nest_offl%q_south(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr),           &
3297                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3298                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3299          ENDIF
3300       ENDIF
3301
3302!
3303!--    Top boundary
3304       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_u',                      &
3305                             nest_offl%u_top(0:1,nys:nyn,nxlu:nxr),            &
3306                             nxlu, nys+1, nest_offl%tind+1,                    &
3307                             nxr-nxlu+1, nyn-nys+1, 2, .TRUE. )
3308
3309       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_v',                      &
3310                             nest_offl%v_top(0:1,nysv:nyn,nxl:nxr),            &
3311                             nxl+1, nysv, nest_offl%tind+1,                    &
3312                             nxr-nxl+1, nyn-nysv+1, 2, .TRUE. )
3313                             
3314       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_w',                      &
3315                             nest_offl%w_top(0:1,nys:nyn,nxl:nxr),             &
3316                             nxl+1, nys+1, nest_offl%tind+1,                   &
3317                             nxr-nxl+1, nyn-nys+1, 2, .TRUE. )
3318                             
3319       IF ( .NOT. neutral )  THEN
3320          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_pt',                  &
3321                                nest_offl%pt_top(0:1,nys:nyn,nxl:nxr),         &
3322                                nxl+1, nys+1, nest_offl%tind+1,                &
3323                                nxr-nxl+1, nyn-nys+1, 2, .TRUE. )
3324       ENDIF
3325       IF ( humidity )  THEN
3326          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_qv',                  &
3327                                nest_offl%q_top(0:1,nys:nyn,nxl:nxr),          &
3328                                nxl+1, nys+1, nest_offl%tind+1,                &
3329                                nxr-nxl+1, nyn-nys+1, 2, .TRUE. )
3330       ENDIF
3331
3332!
3333!--    Close input file
3334       CALL close_input_file( id_dynamic )
3335#endif
3336!
3337!--    End of CPU measurement
3338       CALL cpu_log( log_point_s(86), 'NetCDF input forcing', 'stop' )
3339
3340    END SUBROUTINE netcdf_data_input_lsf
3341
3342
3343!------------------------------------------------------------------------------!
3344! Description:
3345! ------------
3346!> Checks input file for consistency and minimum requirements.
3347!------------------------------------------------------------------------------!
3348    SUBROUTINE netcdf_data_input_check_dynamic
3349
3350       USE control_parameters,                                                 &
3351           ONLY:  initializing_actions, message_string, nesting_offline
3352
3353       IMPLICIT NONE
3354
3355!
3356!--    In case of forcing, check whether dynamic input file is present
3357       IF ( .NOT. input_pids_dynamic  .AND.  nesting_offline  )  THEN
3358          message_string = 'nesting_offline = .TRUE. requires dynamic '  //    &
3359                            'input file ' //                                   &
3360                            TRIM( input_file_dynamic ) // TRIM( coupling_char )
3361          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0546', 1, 2, 0, 6, 0 )
3362       ENDIF
3363!
3364!--    Dynamic input file must also be present if initialization via inifor is
3365!--    prescribed.
3366       IF ( .NOT. input_pids_dynamic  .AND.                                    &
3367            TRIM( initializing_actions ) == 'inifor' )  THEN
3368          message_string = 'initializing_actions = inifor requires dynamic ' //&
3369                           'input file ' // TRIM( input_file_dynamic ) //      &
3370                           TRIM( coupling_char )
3371          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0547', 1, 2, 0, 6, 0 )
3372       ENDIF
3373
3374    END SUBROUTINE netcdf_data_input_check_dynamic
3375
3376!------------------------------------------------------------------------------!
3377! Description:
3378! ------------
3379!> Checks input file for consistency and minimum requirements.
3380!------------------------------------------------------------------------------!
3381    SUBROUTINE netcdf_data_input_check_static
3382
3383       USE arrays_3d,                                                          &
3384           ONLY:  zu
3385
3386       USE control_parameters,                                                 &
3387           ONLY:  land_surface, message_string, urban_surface
3388
3389       USE grid_variables,                                                     &
3390           ONLY:  dx, dy
3391
3392       USE indices,                                                            &
3393           ONLY:  nx, nxl, nxr, ny, nyn, nys
3394
3395       IMPLICIT NONE
3396
3397       INTEGER(iwp) ::  i      !< loop index along x-direction
3398       INTEGER(iwp) ::  j      !< loop index along y-direction
3399       INTEGER(iwp) ::  n_surf !< number of different surface types at given location
3400
3401       LOGICAL      ::  check_passed !< flag indicating if a check passed
3402
3403!
3404!--    Return if no static input file is available
3405       IF ( .NOT. input_pids_static )  RETURN
3406!
3407!--    Check whether dimension size in input file matches the model dimensions
3408       IF ( dim_static%nx-1 /= nx  .OR.  dim_static%ny-1 /= ny )  THEN
3409          message_string = 'Static input file: horizontal dimension in ' //    &
3410                           'x- and/or y-direction ' //                         &
3411                           'do not match the respective model dimension'
3412          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0548', 1, 2, 0, 6, 0 )
3413       ENDIF
3414!
3415!--    Check if grid spacing of provided input data matches the respective
3416!--    grid spacing in the model.
3417       IF ( ABS( dim_static%x(1) - dim_static%x(0) - dx ) > 10E-6_wp  .OR.     &
3418            ABS( dim_static%y(1) - dim_static%y(0) - dy ) > 10E-6_wp )  THEN
3419          message_string = 'Static input file: horizontal grid spacing ' //    &
3420                           'in x- and/or y-direction ' //                      &
3421                           'do not match the respective model grid spacing.'
3422          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0549', 1, 2, 0, 6, 0 )
3423       ENDIF
3424!
3425!--    Check for correct dimension of surface_fractions, should run from 0-2.
3426       IF ( surface_fraction_f%from_file )  THEN
3427          IF ( surface_fraction_f%nf-1 > 2 )  THEN
3428             message_string = 'nsurface_fraction must not be larger than 3.' 
3429             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0580', 1, 2, 0, 6, 0 )
3430          ENDIF
3431       ENDIF
3432!
3433!--    Check orography for fill-values. For the moment, give an error message.
3434!--    More advanced methods, e.g. a nearest neighbor algorithm as used in GIS
3435!--    systems might be implemented later.
3436!--    Please note, if no terrain height is provided, it is set to 0.
3437       IF ( ANY( terrain_height_f%var == terrain_height_f%fill ) )  THEN
3438          message_string = 'NetCDF variable zt is not ' //                     &
3439                           'allowed to have missing data'
3440          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0550', 2, 2, myid, 6, 0 )
3441       ENDIF
3442!
3443!--    Check for negative terrain heights
3444       IF ( ANY( terrain_height_f%var < 0.0_wp ) )  THEN
3445          message_string = 'NetCDF variable zt is not ' //                     &
3446                           'allowed to have negative values'
3447          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0551', 2, 2, myid, 6, 0 )
3448       ENDIF
3449!
3450!--    If 3D buildings are read, check if building information is consistent
3451!--    to numeric grid.
3452       IF ( buildings_f%from_file )  THEN
3453          IF ( buildings_f%lod == 2 )  THEN
3454             IF ( buildings_f%nz > SIZE( zu ) )  THEN
3455                message_string = 'Reading 3D building data - too much ' //     &
3456                                 'data points along the vertical coordinate.'
3457                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0552', 2, 2, 0, 6, 0 )
3458             ENDIF
3459
3460             IF ( ANY( buildings_f%z(0:buildings_f%nz-1) /=                    &
3461                       zu(0:buildings_f%nz-1) ) )  THEN
3462                message_string = 'Reading 3D building data - vertical ' //     &
3463                                 'coordinate do not match numeric grid.'
3464                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0553', 2, 2, 0, 6, 0 )
3465             ENDIF
3466          ENDIF
3467       ENDIF
3468
3469!
3470!--    Skip further checks concerning buildings and natural surface properties
3471!--    if no urban surface and land surface model are applied.
3472       IF (  .NOT. land_surface  .OR.  .NOT. urban_surface )  RETURN
3473!
3474!--    Check for minimum requirement of surface-classification data in case
3475!--    static input file is used.
3476       IF ( ( .NOT. vegetation_type_f%from_file  .OR.                          &
3477              .NOT. pavement_type_f%from_file    .OR.                          &
3478              .NOT. water_type_f%from_file       .OR.                          &
3479              .NOT. soil_type_f%from_file             ) .OR.                   &
3480             ( urban_surface  .AND.  .NOT. building_type_f%from_file ) )  THEN
3481          message_string = 'Minimum requirement for surface classification ' //&
3482                           'is not fulfilled. At least ' //                    &
3483                           'vegetation_type, pavement_type, ' //               &
3484                           'soil_type and water_type are '//                   &
3485                           'required. If urban-surface model is applied, ' //  &
3486                           'also building_type ist required'
3487          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0554', 1, 2, 0, 6, 0 )
3488       ENDIF
3489!
3490!--    Check for general availability of input variables.
3491!--    If vegetation_type is 0 at any location, vegetation_pars as well as
3492!--    root_area_dens_s are required.
3493       IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
3494          IF ( ANY( vegetation_type_f%var == 0 ) )  THEN
3495             IF ( .NOT. vegetation_pars_f%from_file )  THEN
3496                message_string = 'If vegetation_type = 0 at any location, ' // &
3497                                 'vegetation_pars is required'
3498                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0555', 2, 2, -1, 6, 0 )
3499             ENDIF
3500             IF ( .NOT. root_area_density_lsm_f%from_file )  THEN
3501                message_string = 'If vegetation_type = 0 at any location, ' // &
3502                                 'root_area_dens_s is required'
3503                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0556', 2, 2, myid, 6, 0 )
3504             ENDIF
3505          ENDIF
3506       ENDIF
3507!
3508!--    If soil_type is zero at any location, soil_pars is required.
3509       IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
3510          check_passed = .TRUE.
3511          IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
3512             IF ( ANY( soil_type_f%var_2d == 0 ) )  THEN
3513                IF ( .NOT. soil_pars_f%from_file )  check_passed = .FALSE.
3514             ENDIF
3515          ELSE
3516             IF ( ANY( soil_type_f%var_3d == 0 ) )  THEN
3517                IF ( .NOT. soil_pars_f%from_file )  check_passed = .FALSE.
3518             ENDIF
3519          ENDIF
3520          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3521             message_string = 'If soil_type = 0 at any location, ' //          &
3522                              'soil_pars is required'
3523             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0557', 2, 2, myid, 6, 0 )
3524          ENDIF
3525       ENDIF
3526!
3527!--    If building_type is zero at any location, building_pars is required.
3528       IF ( building_type_f%from_file )  THEN
3529          IF ( ANY( building_type_f%var == 0 ) )  THEN
3530             IF ( .NOT. building_pars_f%from_file )  THEN
3531                message_string = 'If building_type = 0 at any location, ' //   &
3532                                 'building_pars is required'
3533                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0558', 2, 2, myid, 6, 0 )
3534             ENDIF
3535          ENDIF
3536       ENDIF
3537!
3538!--    If albedo_type is zero at any location, albedo_pars is required.
3539       IF ( albedo_type_f%from_file )  THEN
3540          IF ( ANY( albedo_type_f%var == 0 ) )  THEN
3541             IF ( .NOT. albedo_pars_f%from_file )  THEN
3542                message_string = 'If albedo_type = 0 at any location, ' //     &
3543                                 'albedo_pars is required'
3544                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0559', 2, 2, myid, 6, 0 )
3545             ENDIF
3546          ENDIF
3547       ENDIF
3548!
3549!--    If pavement_type is zero at any location, pavement_pars is required.
3550       IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
3551          IF ( ANY( pavement_type_f%var == 0 ) )  THEN
3552             IF ( .NOT. pavement_pars_f%from_file )  THEN
3553                message_string = 'If pavement_type = 0 at any location, ' //   &
3554                                 'pavement_pars is required'
3555                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0560', 2, 2, myid, 6, 0 )
3556             ENDIF
3557          ENDIF
3558       ENDIF
3559!
3560!--    If pavement_type is zero at any location, also pavement_subsurface_pars
3561!--    is required.
3562       IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
3563          IF ( ANY( pavement_type_f%var == 0 ) )  THEN
3564             IF ( .NOT. pavement_subsurface_pars_f%from_file )  THEN
3565                message_string = 'If pavement_type = 0 at any location, ' //   &
3566                                 'pavement_subsurface_pars is required'
3567                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0561', 2, 2, myid, 6, 0 )
3568             ENDIF
3569          ENDIF
3570       ENDIF
3571!
3572!--    If water_type is zero at any location, water_pars is required.
3573       IF ( water_type_f%from_file )  THEN
3574          IF ( ANY( water_type_f%var == 0 ) )  THEN
3575             IF ( .NOT. water_pars_f%from_file )  THEN
3576                message_string = 'If water_type = 0 at any location, ' //      &
3577                                 'water_pars is required'
3578                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0562', 2, 2,myid, 6, 0 )
3579             ENDIF
3580          ENDIF
3581       ENDIF
3582!
3583!--    Check for local consistency of the input data.
3584       DO  i = nxl, nxr
3585          DO  j = nys, nyn
3586!
3587!--          For each (y,x)-location at least one of the parameters
3588!--          vegetation_type, pavement_type, building_type, or water_type
3589!--          must be set to a non­missing value.
3590             IF ( vegetation_type_f%var(j,i) == vegetation_type_f%fill  .AND.  &
3591                  pavement_type_f%var(j,i)   == pavement_type_f%fill    .AND.  &
3592                  building_type_f%var(j,i)   == building_type_f%fill    .AND.  &
3593                  water_type_f%var(j,i)      == water_type_f%fill )  THEN
3594                WRITE( message_string, * ) 'At least one of the parameters '// &
3595                                 'vegetation_type, pavement_type, '     //     &
3596                                 'building_type, or water_type must be set '// &
3597                                 'to a non-missing value. Grid point: ', j, i
3598                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0563', 2, 2, myid, 6, 0 )
3599             ENDIF
3600!
3601!--          Note that a soil_type is required for each location (y,x) where
3602!--          either vegetation_type or pavement_type is a non­missing value.
3603             IF ( ( vegetation_type_f%var(j,i) /= vegetation_type_f%fill  .OR. &
3604                    pavement_type_f%var(j,i)   /= pavement_type_f%fill ) )  THEN
3605                check_passed = .TRUE.
3606                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
3607                   IF ( soil_type_f%var_2d(j,i) == soil_type_f%fill )          &
3608                      check_passed = .FALSE.
3609                ELSE
3610                   IF ( ANY( soil_type_f%var_3d(:,j,i) == soil_type_f%fill) )  &
3611                      check_passed = .FALSE.
3612                ENDIF
3613
3614                IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3615                   message_string = 'soil_type is required for each '//        &
3616                                 'location (y,x) where vegetation_type or ' // &
3617                                 'pavement_type is a non-missing value.'
3618                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0564',            &
3619                                  2, 2, myid, 6, 0 )
3620                ENDIF
3621             ENDIF
3622!
3623!--          Check for consistency of surface fraction. If more than one type
3624!--          is set, surface fraction need to be given and the sum must not
3625!--          be larger than 1.
3626             n_surf = 0
3627             IF ( vegetation_type_f%var(j,i) /= vegetation_type_f%fill )       &
3628                n_surf = n_surf + 1
3629             IF ( water_type_f%var(j,i)      /= water_type_f%fill )            &
3630                n_surf = n_surf + 1
3631             IF ( pavement_type_f%var(j,i)   /= pavement_type_f%fill )         &
3632                n_surf = n_surf + 1
3633
3634             IF ( n_surf > 1 )  THEN
3635                IF ( .NOT. surface_fraction_f%from_file )  THEN
3636                   message_string = 'If more than one surface type is ' //     &
3637                                 'given at a location, surface_fraction ' //   &
3638                                 'must be provided.'
3639                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0565',            &
3640                                  2, 2, myid, 6, 0 )
3641                ELSEIF ( ANY ( surface_fraction_f%frac(:,j,i) ==               &
3642                               surface_fraction_f%fill ) )  THEN
3643                   message_string = 'If more than one surface type is ' //     &
3644                                 'given at a location, surface_fraction ' //   &
3645                                 'must be provided.'
3646                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0565',            &
3647                                  2, 2, myid, 6, 0 )
3648                ENDIF
3649             ENDIF
3650!
3651!--          Check for further mismatches. e.g. relative fractions exceed 1 or
3652!--          vegetation_type is set but surface vegetation fraction is zero,
3653!--          etc..
3654             IF ( surface_fraction_f%from_file )  THEN
3655!
3656!--             Sum of relative fractions must not exceed 1.
3657                IF ( SUM ( surface_fraction_f%frac(0:2,j,i) ) > 1.0_wp )  THEN
3658                   message_string = 'surface_fraction must not exceed 1'
3659                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0566',            &
3660                                  2, 2, myid, 6, 0 )
3661                ENDIF
3662!
3663!--             Relative fraction for a type must not be zero at locations where
3664!--             this type is set.
3665                IF (                                                           &
3666                  ( vegetation_type_f%var(j,i) /= vegetation_type_f%fill  .AND.&
3667                 ( surface_fraction_f%frac(ind_veg_wall,j,i) == 0.0_wp .OR.    &
3668                   surface_fraction_f%frac(ind_veg_wall,j,i) ==                &
3669                                                     surface_fraction_f%fill ) &
3670                  )  .OR.                                                      &
3671                  ( pavement_type_f%var(j,i) /= pavement_type_f%fill     .AND. &
3672                 ( surface_fraction_f%frac(ind_pav_green,j,i) == 0.0_wp .OR.   &
3673                   surface_fraction_f%frac(ind_pav_green,j,i) ==               &
3674                                                     surface_fraction_f%fill ) &
3675                  )  .OR.                                                      &
3676                  ( water_type_f%var(j,i) /= water_type_f%fill           .AND. &
3677                 ( surface_fraction_f%frac(ind_wat_win,j,i) == 0.0_wp .OR.     &
3678                   surface_fraction_f%frac(ind_wat_win,j,i) ==                 &
3679                                                     surface_fraction_f%fill ) &
3680                  ) )  THEN
3681                   WRITE( message_string, * ) 'Mismatch in setting of '     // &
3682                             'surface_fraction. Vegetation-, pavement-, or '// &
3683                             'water surface is given at (i,j) = ( ', i, j,     &
3684                             ' ), but surface fraction is 0 for the given type.'
3685                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0567',            &
3686                                  2, 2, myid, 6, 0 )
3687                ENDIF
3688!
3689!--             Relative fraction for a type must not contain non-zero values
3690!--             if this type is not set.
3691                IF (                                                           &
3692                  ( vegetation_type_f%var(j,i) == vegetation_type_f%fill  .AND.&
3693                 ( surface_fraction_f%frac(ind_veg_wall,j,i) /= 0.0_wp .AND.   &
3694                   surface_fraction_f%frac(ind_veg_wall,j,i) /=                &
3695                                                     surface_fraction_f%fill ) &
3696                  )  .OR.                                                      &
3697                  ( pavement_type_f%var(j,i) == pavement_type_f%fill     .AND. &
3698                 ( surface_fraction_f%frac(ind_pav_green,j,i) /= 0.0_wp .AND.  &
3699                   surface_fraction_f%frac(ind_pav_green,j,i) /=               &
3700                                                     surface_fraction_f%fill ) &
3701                  )  .OR.                                                      &
3702                  ( water_type_f%var(j,i) == water_type_f%fill           .AND. &
3703                 ( surface_fraction_f%frac(ind_wat_win,j,i) /= 0.0_wp .AND.    &
3704                   surface_fraction_f%frac(ind_wat_win,j,i) /=                 &
3705                                                     surface_fraction_f%fill ) &
3706                  ) )  THEN
3707                   WRITE( message_string, * ) 'Mismatch in setting of '     // &
3708                             'surface_fraction. Vegetation-, pavement-, or '// &
3709                             'water surface is not given at (i,j) = ( ', i, j, &
3710                             ' ), but surface fraction is not 0 for the ' //   &
3711                             'given type.'
3712                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0568',            &
3713                                  2, 2, myid, 6, 0 )
3714                ENDIF
3715             ENDIF
3716!
3717!--          Check vegetation_pars. If vegetation_type is 0, all parameters
3718!--          need to be set, otherwise, single parameters set by
3719!--          vegetation_type can be overwritten.
3720             IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
3721                IF ( vegetation_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
3722                   IF ( ANY( vegetation_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==               &
3723                             vegetation_pars_f%fill ) )  THEN
3724                      message_string = 'If vegetation_type(y,x) = 0, all '  // &
3725                                       'parameters of vegetation_pars at '//   &
3726                                       'this location must be set.'
3727                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0569',         &
3728                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3729                   ENDIF
3730                ENDIF
3731             ENDIF
3732!
3733!--          Check root distribution. If vegetation_type is 0, all levels must
3734!--          be set.
3735             IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
3736                IF ( vegetation_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
3737                   IF ( ANY( root_area_density_lsm_f%var(:,j,i) ==             &
3738                             root_area_density_lsm_f%fill ) )  THEN
3739                      message_string = 'If vegetation_type(y,x) = 0, all ' //  &
3740                                       'levels of root_area_dens_s ' //        &
3741                                       'must be set at this location.'
3742                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0570',         &
3743                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3744                   ENDIF
3745                ENDIF
3746             ENDIF
3747!
3748!--          Check soil parameters. If soil_type is 0, all parameters
3749!--          must be set.
3750             IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
3751                check_passed = .TRUE.
3752                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
3753                   IF ( soil_type_f%var_2d(j,i) == 0 )  THEN
3754                      IF ( ANY( soil_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                  &
3755                                soil_pars_f%fill ) )  check_passed = .FALSE.
3756                   ENDIF
3757                ELSE
3758                   IF ( ANY( soil_type_f%var_3d(:,j,i) == 0 ) )  THEN
3759                      IF ( ANY( soil_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                  &
3760                                soil_pars_f%fill ) )  check_passed = .FALSE.
3761                   ENDIF
3762                ENDIF
3763                IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3764                   message_string = 'If soil_type(y,x) = 0, all levels of '  //&
3765                                    'soil_pars at this location must be set.'
3766                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0571',            &
3767                                  2, 2, myid, 6, 0 )
3768                ENDIF
3769             ENDIF
3770
3771!
3772!--          Check building parameters. If building_type is 0, all parameters
3773!--          must be set.
3774             IF ( building_type_f%from_file )  THEN
3775                IF ( building_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
3776                   IF ( ANY( building_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                 &
3777                             building_pars_f%fill ) )  THEN
3778                      message_string = 'If building_type(y,x) = 0, all ' //    &
3779                                       'parameters of building_pars at this '//&
3780                                       'location must be set.'
3781                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0572',         &
3782                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3783                   ENDIF
3784                ENDIF
3785             ENDIF
3786!
3787!--          Check if building_type is set at each building and vice versa.
3788             IF ( building_type_f%from_file  .AND.  buildings_f%from_file )  THEN
3789                IF ( buildings_f%lod == 1 )  THEN
3790                   IF ( buildings_f%var_2d(j,i)  /= buildings_f%fill1  .AND.   &
3791                        building_type_f%var(j,i) == building_type_f%fill )  THEN
3792                      WRITE( message_string, * ) 'Each location where a ' //   &
3793                                         'building is set requires a type ' // &
3794                                         '( and vice versa ) in case the ' //  &
3795                                         'urban-surface model is applied. ' // &
3796                                         'i, j = ', i, j
3797                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0573',         &
3798                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3799                   ENDIF
3800                ENDIF
3801                IF ( buildings_f%lod == 2 )  THEN
3802                   IF ( ANY( buildings_f%var_3d(:,j,i) == 1 )  .AND.           &
3803                        building_type_f%var(j,i) == building_type_f%fill )  THEN
3804                      WRITE( message_string, * ) 'Each location where a ' //   &
3805                                         'building is set requires a type ' // &
3806                                         '( and vice versa ) in case the ' //  &
3807                                         'urban-surface model is applied. ' // &
3808                                         'i, j = ', i, j
3809                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0573',         &
3810                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3811                   ENDIF
3812                ENDIF
3813             ENDIF
3814!
3815!--          Check if at each location where a building is present also an ID
3816!--          is set and vice versa.
3817             IF ( buildings_f%from_file )  THEN
3818                IF ( buildings_f%lod == 1 )  THEN
3819                   IF ( buildings_f%var_2d(j,i) /= buildings_f%fill1  .AND.    &
3820                        building_id_f%var(j,i)  == building_id_f%fill )  THEN
3821                      WRITE( message_string, * ) 'Each location where a ' //   &
3822                                         'building is set requires an ID ' //  &
3823                                         '( and vice versa ). i, j = ', i, j
3824                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0574',         &
3825                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3826                   ENDIF
3827                ELSEIF ( buildings_f%lod == 2 )  THEN
3828                   IF ( ANY( buildings_f%var_3d(:,j,i) == 1 )  .AND.           &
3829                        building_id_f%var(j,i) == building_id_f%fill )  THEN
3830                      WRITE( message_string, * ) 'Each location where a ' //   &
3831                                         'building is set requires an ID ' //  &
3832                                         '( and vice versa ). i, j = ', i, j
3833                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0574',         &
3834                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3835                   ENDIF
3836                ENDIF
3837             ENDIF
3838!
3839!--          Check if building ID is set where a bulding is defined.
3840             IF ( buildings_f%from_file )  THEN
3841                IF ( buildings_f%lod == 1 )  THEN
3842                   IF ( buildings_f%var_2d(j,i) /= buildings_f%fill1  .AND.   &
3843                        building_id_f%var(j,i)  == building_id_f%fill )  THEN
3844                      WRITE( message_string, * ) 'Each building grid point '// &
3845                                                 'requires an ID.', i, j
3846                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0575',         &
3847                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3848                   ENDIF
3849                ELSEIF ( buildings_f%lod == 2 )  THEN
3850                   IF ( ANY( buildings_f%var_3d(:,j,i) == 1 )  .AND.           &
3851                        building_id_f%var(j,i) == building_id_f%fill )  THEN
3852                      WRITE( message_string, * ) 'Each building grid point '// &
3853                                                 'requires an ID.', i, j
3854                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0575',         &
3855                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3856                   ENDIF
3857                ENDIF
3858             ENDIF
3859!
3860!--          Check albedo parameters. If albedo_type is 0, all parameters
3861!--          must be set.
3862             IF ( albedo_type_f%from_file )  THEN
3863                IF ( albedo_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
3864                   IF ( ANY( albedo_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                   &
3865                             albedo_pars_f%fill ) )  THEN
3866                      message_string = 'If albedo_type(y,x) = 0, all ' //      &
3867                                       'parameters of albedo_pars at this ' // &
3868                                       'location must be set.'
3869                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0576',         &
3870                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3871                   ENDIF
3872                ENDIF
3873             ENDIF
3874
3875!
3876!--          Check pavement parameters. If pavement_type is 0, all parameters
3877!--          of pavement_pars must be set at this location.
3878             IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
3879                IF ( pavement_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
3880                   IF ( ANY( pavement_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                 &
3881                             pavement_pars_f%fill ) )  THEN
3882                      message_string = 'If pavement_type(y,x) = 0, all ' //    &
3883                                       'parameters of pavement_pars at this '//&
3884                                       'location must be set.'
3885                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0577',         &
3886                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3887                   ENDIF
3888                ENDIF
3889             ENDIF
3890!
3891!--          Check pavement-subsurface parameters. If pavement_type is 0,
3892!--          all parameters of pavement_subsurface_pars must be set  at this
3893!--          location.
3894             IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
3895                IF ( pavement_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
3896                   IF ( ANY( pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,j,i) ==   &
3897                             pavement_subsurface_pars_f%fill ) )  THEN
3898                      message_string = 'If pavement_type(y,x) = 0, all ' //    &
3899                                       'parameters of '                  //    &
3900                                       'pavement_subsurface_pars at this '//   &
3901                                       'location must be set.'
3902                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0578',         &
3903                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3904                   ENDIF
3905                ENDIF
3906             ENDIF
3907
3908!
3909!--          Check water parameters. If water_type is 0, all parameters
3910!--          must be set  at this location.
3911             IF ( water_type_f%from_file )  THEN
3912                IF ( water_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
3913                   IF ( ANY( water_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                    &
3914                             water_pars_f%fill ) )  THEN
3915                      message_string = 'If water_type(y,x) = 0, all ' //       &
3916                                       'parameters of water_pars at this ' //  &
3917                                       'location must be set.'
3918                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0579',         &
3919                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3920                   ENDIF
3921                ENDIF
3922             ENDIF
3923
3924          ENDDO
3925       ENDDO
3926
3927    END SUBROUTINE netcdf_data_input_check_static
3928
3929!------------------------------------------------------------------------------!
3930! Description:
3931! ------------
3932!> Vertical interpolation and extrapolation of 1D variables.
3933!------------------------------------------------------------------------------!
3934    SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_1d( var, z_grid, z_file)
3935
3936       IMPLICIT NONE
3937
3938       INTEGER(iwp) ::  k       !< running index z-direction file
3939       INTEGER(iwp) ::  kk      !< running index z-direction stretched model grid
3940       INTEGER(iwp) ::  kl      !< lower index bound along z-direction
3941       INTEGER(iwp) ::  ku      !< upper index bound along z-direction
3942
3943       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_grid                  !< grid levels on numeric grid
3944       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_file                  !< grid levels on file grid
3945       REAL(wp), DIMENSION(:), INTENT(INOUT) ::  var      !< treated variable
3946       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE   ::  var_tmp  !< temporary variable
3947
3948
3949       kl = LBOUND(var,1)
3950       ku = UBOUND(var,1)
3951       ALLOCATE( var_tmp(kl:ku) )
3952
3953       DO  k = kl, ku
3954
3955          kk = MINLOC( ABS( z_file - z_grid(k) ), DIM = 1 )
3956
3957          IF ( kk < ku )  THEN
3958             IF ( z_file(kk) - z_grid(k) <= 0.0_wp )  THEN
3959                var_tmp(k) = var(kk) +                                         &
3960                                       ( var(kk+1)        - var(kk)    ) /     &
3961                                       ( z_file(kk+1)     - z_file(kk) ) *     &
3962                                       ( z_grid(k)        - z_file(kk) )
3963
3964             ELSEIF ( z_file(kk) - z_grid(k) > 0.0_wp )  THEN
3965                var_tmp(k) = var(kk-1) +                                       &
3966                                         ( var(kk)     - var(kk-1)    ) /      &
3967                                         ( z_file(kk)  - z_file(kk-1) ) *      &
3968                                         ( z_grid(k)   - z_file(kk-1) )
3969             ENDIF
3970!
3971!--       Extrapolate
3972          ELSE
3973
3974             var_tmp(k) = var(ku) +   ( var(ku)    - var(ku-1)      ) /        &
3975                                      ( z_file(ku) - z_file(ku-1)   ) *        &
3976                                      ( z_grid(k)  - z_file(ku)     )
3977
3978          ENDIF
3979
3980       ENDDO
3981       var(:) = var_tmp(:)
3982
3983       DEALLOCATE( var_tmp )
3984
3985
3986    END SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_1d
3987
3988
3989!------------------------------------------------------------------------------!
3990! Description:
3991! ------------
3992!> Vertical interpolation and extrapolation of 1D variables from Inifor grid
3993!> onto Palm grid, where both have same dimension. Please note, the passed
3994!> paramter list in 1D version is different compared to 2D version.
3995!------------------------------------------------------------------------------!
3996    SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_1d_soil( var, var_file,           &
3997                                                      z_grid, z_file,          &
3998                                                      nzb_var, nzt_var,        &
3999                                                      nzb_file, nzt_file )
4000
4001       IMPLICIT NONE
4002
4003       INTEGER(iwp) ::  k        !< running index z-direction file
4004       INTEGER(iwp) ::  kk       !< running index z-direction stretched model grid
4005       INTEGER(iwp) ::  ku       !< upper index bound along z-direction for varialbe from file
4006       INTEGER(iwp) ::  nzb_var  !< lower bound of final array
4007       INTEGER(iwp) ::  nzt_var  !< upper bound of final array
4008       INTEGER(iwp) ::  nzb_file !< lower bound of file array
4009       INTEGER(iwp) ::  nzt_file !< upper bound of file array
4010
4011!        LOGICAL, OPTIONAL ::  zsoil !< flag indicating reverse z-axis, i.e. zsoil instead of height, e.g. in case of ocean or soil
4012
4013       REAL(wp), DIMENSION(nzb_var:nzt_var)   ::  z_grid   !< grid levels on numeric grid
4014       REAL(wp), DIMENSION(nzb_file:nzt_file) ::  z_file   !< grid levels on file grid
4015       REAL(wp), DIMENSION(nzb_var:nzt_var)   ::  var      !< treated variable
4016       REAL(wp), DIMENSION(nzb_file:nzt_file) ::  var_file !< temporary variable
4017
4018       ku = nzt_file
4019
4020       DO  k = nzb_var, nzt_var
4021!
4022!--       Determine index on Inifor grid which is closest to the actual height
4023          kk = MINLOC( ABS( z_file - z_grid(k) ), DIM = 1 )
4024!
4025!--       If closest index on Inifor grid is smaller than top index,
4026!--       interpolate the data
4027          IF ( kk < nzt_file )  THEN
4028             IF ( z_file(kk) - z_grid(k) <= 0.0_wp )  THEN
4029                var(k) = var_file(kk) + ( var_file(kk+1) - var_file(kk) ) /    &
4030                                        ( z_file(kk+1)   - z_file(kk)   ) *    &
4031                                        ( z_grid(k)      - z_file(kk)   )
4032
4033             ELSEIF ( z_file(kk) - z_grid(k) > 0.0_wp )  THEN
4034                var(k) = var_file(kk-1) + ( var_file(kk) - var_file(kk-1) ) /  &
4035                                          ( z_file(kk)   - z_file(kk-1)   ) *  &
4036                                          ( z_grid(k)    - z_file(kk-1)   )
4037             ENDIF
4038!
4039!--       Extrapolate if actual height is above the highest Inifor level
4040          ELSE
4041             var(k) = var_file(ku) + ( var_file(ku) - var_file(ku-1) ) /       &
4042                                     ( z_file(ku)   - z_file(ku-1)   ) *       &
4043                                     ( z_grid(k)    - z_file(ku)     )
4044
4045          ENDIF
4046
4047       ENDDO
4048
4049    END SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_1d_soil
4050
4051!------------------------------------------------------------------------------!
4052! Description:
4053! ------------
4054!> Vertical interpolation and extrapolation of 2D variables at lateral boundaries.
4055!------------------------------------------------------------------------------!
4056    SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_2d( var, z_grid, z_file)
4057
4058       IMPLICIT NONE
4059
4060       INTEGER(iwp) ::  i       !< running index x- or y -direction
4061       INTEGER(iwp) ::  il      !< lower index bound along x- or y-direction
4062       INTEGER(iwp) ::  iu      !< upper index bound along x- or y-direction
4063       INTEGER(iwp) ::  k       !< running index z-direction file
4064       INTEGER(iwp) ::  kk      !< running index z-direction stretched model grid
4065       INTEGER(iwp) ::  kl      !< lower index bound along z-direction
4066       INTEGER(iwp) ::  ku      !< upper index bound along z-direction
4067
4068       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_grid                  !< grid levels on numeric grid
4069       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_file                  !< grid levels on file grid
4070       REAL(wp), DIMENSION(:,:), INTENT(INOUT) ::  var    !< treated variable
4071       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE   ::  var_tmp  !< temporary variable
4072
4073
4074       il = LBOUND(var,2)
4075       iu = UBOUND(var,2)
4076       kl = LBOUND(var,1)
4077       ku = UBOUND(var,1)
4078       ALLOCATE( var_tmp(kl:ku) )
4079
4080       DO  i = il, iu
4081          DO  k = kl, ku
4082
4083             kk = MINLOC( ABS( z_file - z_grid(k) ), DIM = 1 )
4084
4085             IF ( kk < ku )  THEN
4086                IF ( z_file(kk) - z_grid(k) <= 0.0_wp )  THEN
4087                   var_tmp(k) = var(kk,i) +                                    &
4088                                          ( var(kk+1,i)      - var(kk,i)  ) /  &
4089                                          ( z_file(kk+1)     - z_file(kk) ) *  &
4090                                          ( z_grid(k)        - z_file(kk) )
4091
4092                ELSEIF ( z_file(kk) - z_grid(k) > 0.0_wp )  THEN
4093                   var_tmp(k) = var(kk-1,i) +                                  &
4094                                            ( var(kk,i)   - var(kk-1,i)  ) /   &
4095                                            ( z_file(kk)  - z_file(kk-1) ) *   &
4096                                            ( z_grid(k)   - z_file(kk-1) )
4097                ENDIF
4098!
4099!--          Extrapolate
4100             ELSE
4101
4102                var_tmp(k) = var(ku,i) + ( var(ku,i)  - var(ku-1,i)    ) /     &
4103                                         ( z_file(ku) - z_file(ku-1)   ) *     &
4104                                         ( z_grid(k)  - z_file(ku)     )
4105
4106             ENDIF
4107
4108          ENDDO
4109          var(:,i) = var_tmp(:)
4110
4111       ENDDO
4112
4113       DEALLOCATE( var_tmp )
4114
4115
4116    END SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_2d
4117
4118!------------------------------------------------------------------------------!
4119! Description:
4120! ------------
4121!> Vertical interpolation and extrapolation of 3D variables.
4122!------------------------------------------------------------------------------!
4123    SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_3d( var, z_grid, z_file )
4124
4125       IMPLICIT NONE
4126
4127       INTEGER(iwp) ::  i       !< running index x-direction
4128       INTEGER(iwp) ::  il      !< lower index bound along x-direction
4129       INTEGER(iwp) ::  iu      !< upper index bound along x-direction
4130       INTEGER(iwp) ::  j       !< running index y-direction
4131       INTEGER(iwp) ::  jl      !< lower index bound along x-direction
4132       INTEGER(iwp) ::  ju      !< upper index bound along x-direction
4133       INTEGER(iwp) ::  k       !< running index z-direction file
4134       INTEGER(iwp) ::  kk      !< running index z-direction stretched model grid
4135       INTEGER(iwp) ::  kl      !< lower index bound along z-direction
4136       INTEGER(iwp) ::  ku      !< upper index bound along z-direction
4137
4138       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_grid                      !< grid levels on numeric grid
4139       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_file                      !< grid levels on file grid
4140       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(INOUT) ::  var      !< treated variable
4141       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE       ::  var_tmp  !< temporary variable
4142
4143       il = LBOUND(var,3)
4144       iu = UBOUND(var,3)
4145       jl = LBOUND(var,2)
4146       ju = UBOUND(var,2)
4147       kl = LBOUND(var,1)
4148       ku = UBOUND(var,1)
4149
4150       ALLOCATE( var_tmp(kl:ku) )
4151
4152       DO  i = il, iu
4153          DO  j = jl, ju
4154             DO  k = kl, ku
4155
4156                kk = MINLOC( ABS( z_file - z_grid(k) ), DIM = 1 )
4157
4158                IF ( kk < ku )  THEN
4159                   IF ( z_file(kk) - z_grid(k) <= 0.0_wp )  THEN
4160                      var_tmp(k) = var(kk,j,i) +                               &
4161                                             ( var(kk+1,j,i) - var(kk,j,i) ) / &
4162                                             ( z_file(kk+1)  - z_file(kk)  ) * &
4163                                             ( z_grid(k)     - z_file(kk)  )
4164
4165                   ELSEIF ( z_file(kk) - z_grid(k) > 0.0_wp )  THEN
4166                      var_tmp(k) = var(kk-1,j,i) +                             &
4167                                             ( var(kk,j,i) - var(kk-1,j,i) ) / &
4168                                             ( z_file(kk)  - z_file(kk-1)  ) * &
4169                                             ( z_grid(k)   - z_file(kk-1)  )
4170                   ENDIF
4171!
4172!--             Extrapolate
4173                ELSE
4174                   var_tmp(k) = var(ku,j,i) +                                  &
4175                                       ( var(ku,j,i)  - var(ku-1,j,i)   ) /    &
4176                                       ( z_file(ku)   - z_file(ku-1)    ) *    &
4177                                       ( z_grid(k)    - z_file(ku)      )
4178
4179                ENDIF
4180             ENDDO
4181             var(:,j,i) = var_tmp(:)
4182          ENDDO
4183       ENDDO
4184
4185       DEALLOCATE( var_tmp )
4186
4187
4188    END SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_3d
4189
4190!------------------------------------------------------------------------------!
4191! Description:
4192! ------------
4193!> Checks if a given variables is on file
4194!------------------------------------------------------------------------------!
4195    FUNCTION check_existence( vars_in_file, var_name )
4196
4197       IMPLICIT NONE
4198
4199       CHARACTER(LEN=*) ::  var_name                   !< variable to be checked
4200       CHARACTER(LEN=*), DIMENSION(:) ::  vars_in_file !< list of variables in file
4201
4202       INTEGER(iwp) ::  i                              !< loop variable
4203
4204       LOGICAL ::  check_existence                     !< flag indicating whether a variable exist or not - actual return value
4205
4206       i = 1
4207       check_existence = .FALSE.
4208       DO  WHILE ( i <= SIZE( vars_in_file ) )
4209          check_existence = TRIM( vars_in_file(i) ) == TRIM( var_name )  .OR.  &
4210                            check_existence
4211          i = i + 1
4212       ENDDO
4213
4214       RETURN
4215
4216    END FUNCTION check_existence
4217
4218
4219!------------------------------------------------------------------------------!
4220! Description:
4221! ------------
4222!> Closes an existing netCDF file.
4223!------------------------------------------------------------------------------!
4224    SUBROUTINE close_input_file( id )
4225#if defined( __netcdf )
4226
4227       USE pegrid
4228
4229       IMPLICIT NONE
4230
4231       INTEGER(iwp), INTENT(INOUT)        ::  id        !< file id
4232
4233       nc_stat = NF90_CLOSE( id )
4234       CALL handle_error( 'close', 540 )
4235#endif
4236    END SUBROUTINE close_input_file
4237
4238!------------------------------------------------------------------------------!
4239! Description:
4240! ------------
4241!> Opens an existing netCDF file for reading only and returns its id.
4242!------------------------------------------------------------------------------!
4243    SUBROUTINE open_read_file( filename, id )
4244#if defined( __netcdf )
4245
4246       USE pegrid
4247
4248       IMPLICIT NONE
4249
4250       CHARACTER (LEN=*), INTENT(IN) ::  filename  !< filename
4251       INTEGER(iwp), INTENT(INOUT)   ::  id        !< file id
4252
4253#if defined( __netcdf4_parallel )
4254!      if __netcdf4_parallel is defined, parrallel NetCDF will be used unconditionally
4255       nc_stat = NF90_OPEN( filename, IOR( NF90_WRITE, NF90_MPIIO ), id,  &
4256                            COMM = comm2d, INFO = MPI_INFO_NULL )
4257       IF(nc_stat /= NF90_NOERR )  THEN                                       !possible NetCDF 3 file
4258           nc_stat = NF90_OPEN( filename, NF90_NOWRITE, id )
4259           collective_read = .FALSE.
4260       ELSE
4261           collective_read = .TRUE.
4262       END IF
4263#else
4264!      All MPI processes open und read
4265       nc_stat = NF90_OPEN( filename, NF90_NOWRITE, id )
4266#endif
4267
4268       CALL handle_error( 'open_read_file', 539 )
4269
4270#endif
4271    END SUBROUTINE open_read_file
4272
4273!------------------------------------------------------------------------------!
4274! Description:
4275! ------------
4276!> Reads global or variable-related attributes of type INTEGER (32-bit)
4277!------------------------------------------------------------------------------!
4278     SUBROUTINE get_attribute_int32( id, attribute_name, value, global,        &
4279                                     variable_name )
4280
4281       USE pegrid
4282
4283       IMPLICIT NONE
4284
4285       CHARACTER(LEN=*)            ::  attribute_name   !< attribute name
4286       CHARACTER(LEN=*), OPTIONAL  ::  variable_name    !< variable name
4287
4288       INTEGER(iwp), INTENT(IN)    ::  id               !< file id
4289       INTEGER(iwp)                ::  id_var           !< variable id
4290       INTEGER(iwp), INTENT(INOUT) ::  value            !< read value
4291
4292       LOGICAL, INTENT(IN) ::  global                   !< flag indicating global attribute
4293#if defined( __netcdf )
4294
4295!
4296!--    Read global attribute
4297       IF ( global )  THEN
4298          nc_stat = NF90_GET_ATT( id, NF90_GLOBAL, TRIM( attribute_name ), value )
4299          CALL handle_error( 'get_attribute_int32 global', 522, attribute_name )
4300!
4301!--    Read attributes referring to a single variable. Therefore, first inquire
4302!--    variable id
4303       ELSE
4304          nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4305          CALL handle_error( 'get_attribute_int32', 522, attribute_name )
4306          nc_stat = NF90_GET_ATT( id, id_var, TRIM( attribute_name ), value )
4307          CALL handle_error( 'get_attribute_int32', 522, attribute_name )
4308       ENDIF
4309#endif
4310    END SUBROUTINE get_attribute_int32
4311
4312!------------------------------------------------------------------------------!
4313! Description:
4314! ------------
4315!> Reads global or variable-related attributes of type INTEGER (8-bit)
4316!------------------------------------------------------------------------------!
4317     SUBROUTINE get_attribute_int8( id, attribute_name, value, global,         &
4318                                    variable_name )
4319
4320       USE pegrid
4321
4322       IMPLICIT NONE
4323
4324       CHARACTER(LEN=*)            ::  attribute_name   !< attribute name
4325       CHARACTER(LEN=*), OPTIONAL  ::  variable_name    !< variable name
4326
4327       INTEGER(iwp), INTENT(IN)    ::  id               !< file id
4328       INTEGER(iwp)                ::  id_var           !< variable id
4329       INTEGER(KIND=1), INTENT(INOUT) ::  value         !< read value
4330
4331       LOGICAL, INTENT(IN) ::  global                   !< flag indicating global attribute
4332#if defined( __netcdf )
4333
4334!
4335!--    Read global attribute
4336       IF ( global )  THEN
4337          nc_stat = NF90_GET_ATT( id, NF90_GLOBAL, TRIM( attribute_name ), value )
4338          CALL handle_error( 'get_attribute_int8 global', 523, attribute_name )
4339!
4340!--    Read attributes referring to a single variable. Therefore, first inquire
4341!--    variable id
4342       ELSE
4343          nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4344          CALL handle_error( 'get_attribute_int8', 523, attribute_name )
4345          nc_stat = NF90_GET_ATT( id, id_var, TRIM( attribute_name ), value )
4346          CALL handle_error( 'get_attribute_int8', 523, attribute_name )
4347       ENDIF
4348#endif
4349    END SUBROUTINE get_attribute_int8
4350
4351!------------------------------------------------------------------------------!
4352! Description:
4353! ------------
4354!> Reads global or variable-related attributes of type REAL
4355!------------------------------------------------------------------------------!
4356     SUBROUTINE get_attribute_real( id, attribute_name, value, global,         &
4357                                    variable_name )
4358
4359       USE pegrid
4360
4361       IMPLICIT NONE
4362
4363       CHARACTER(LEN=*)            ::  attribute_name   !< attribute name
4364       CHARACTER(LEN=*), OPTIONAL  ::  variable_name    !< variable name
4365
4366       INTEGER(iwp), INTENT(IN)    ::  id               !< file id
4367       INTEGER(iwp)                ::  id_var           !< variable id
4368
4369       LOGICAL, INTENT(IN) ::  global                   !< flag indicating global attribute
4370
4371       REAL(wp), INTENT(INOUT)     ::  value            !< read value
4372#if defined( __netcdf )
4373
4374
4375!
4376!-- Read global attribute
4377       IF ( global )  THEN
4378          nc_stat = NF90_GET_ATT( id, NF90_GLOBAL, TRIM( attribute_name ), value )
4379          CALL handle_error( 'get_attribute_real global', 524, attribute_name )
4380!
4381!-- Read attributes referring to a single variable. Therefore, first inquire
4382!-- variable id
4383       ELSE
4384          nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4385          CALL handle_error( 'get_attribute_real', 524, attribute_name )
4386          nc_stat = NF90_GET_ATT( id, id_var, TRIM( attribute_name ), value )
4387          CALL handle_error( 'get_attribute_real', 524, attribute_name )
4388       ENDIF
4389#endif
4390    END SUBROUTINE get_attribute_real
4391
4392!------------------------------------------------------------------------------!
4393! Description:
4394! ------------
4395!> Reads global or variable-related attributes of type CHARACTER
4396!> Remark: reading attributes of type NF_STRING return an error code 56 -
4397!> Attempt to convert between text & numbers.
4398!------------------------------------------------------------------------------!
4399     SUBROUTINE get_attribute_string( id, attribute_name, value, global,       &
4400                                      variable_name )
4401
4402       USE pegrid
4403
4404       IMPLICIT NONE
4405
4406       CHARACTER(LEN=*)                ::  attribute_name   !< attribute name
4407       CHARACTER(LEN=*), OPTIONAL      ::  variable_name    !< variable name
4408       CHARACTER(LEN=*), INTENT(INOUT) ::  value            !< read value
4409
4410       INTEGER(iwp), INTENT(IN)    ::  id               !< file id
4411       INTEGER(iwp)                ::  id_var           !< variable id
4412
4413       LOGICAL, INTENT(IN) ::  global                   !< flag indicating global attribute
4414#if defined( __netcdf )
4415
4416!
4417!--    Read global attribute
4418       IF ( global )  THEN
4419          nc_stat = NF90_GET_ATT( id, NF90_GLOBAL, TRIM( attribute_name ), value )
4420          CALL handle_error( 'get_attribute_string global', 525, attribute_name )
4421!
4422!--    Read attributes referring to a single variable. Therefore, first inquire
4423!--    variable id
4424       ELSE
4425          nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4426          CALL handle_error( 'get_attribute_string', 525, attribute_name )
4427
4428          nc_stat = NF90_GET_ATT( id, id_var, TRIM( attribute_name ), value )
4429          CALL handle_error( 'get_attribute_string',525, attribute_name )
4430
4431       ENDIF
4432#endif
4433    END SUBROUTINE get_attribute_string
4434
4435
4436
4437!------------------------------------------------------------------------------!
4438! Description:
4439! ------------
4440!> Get dimension array for a given dimension
4441!------------------------------------------------------------------------------!
4442     SUBROUTINE get_dimension_length( id, dim_len, variable_name )
4443#if defined( __netcdf )
4444
4445       USE pegrid
4446
4447       IMPLICIT NONE
4448
4449       CHARACTER(LEN=*)            ::  variable_name    !< dimension name
4450       CHARACTER(LEN=100)          ::  dum              !< dummy variable to receive return character
4451
4452       INTEGER(iwp)                ::  dim_len          !< dimension size
4453       INTEGER(iwp), INTENT(IN)    ::  id               !< file id
4454       INTEGER(iwp)                ::  id_dim           !< dimension id
4455
4456!
4457!--    First, inquire dimension ID
4458       nc_stat = NF90_INQ_DIMID( id, TRIM( variable_name ), id_dim )
4459       CALL handle_error( 'get_dimension_length', 526, variable_name )
4460!
4461!--    Inquire dimension length
4462       nc_stat = NF90_INQUIRE_DIMENSION( id, id_dim, dum, LEN = dim_len )
4463       CALL handle_error( 'get_dimension_length', 526, variable_name )
4464
4465#endif
4466    END SUBROUTINE get_dimension_length
4467
4468!------------------------------------------------------------------------------!
4469! Description:
4470! ------------
4471!> Routine for reading-in a character string from the chem emissions netcdf input file. 
4472!------------------------------------------------------------------------------!
4473 
4474 SUBROUTINE get_variable_string( id, variable_name, var_string, names_number)
4475#if defined( __netcdf )
4476
4477    USE indices
4478    USE pegrid
4479
4480    IMPLICIT NONE
4481
4482    CHARACTER (LEN=25), ALLOCATABLE, DIMENSION(:), INTENT(INOUT)  :: var_string
4483
4484    CHARACTER(LEN=*)                                              :: variable_name          !> variable name
4485
4486    CHARACTER (LEN=1), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)                :: tmp_var_string         !> variable to be read
4487
4488
4489    INTEGER(iwp), INTENT(IN)                                      :: id                     !> file id
4490
4491    INTEGER(iwp), INTENT(IN)                                      :: names_number           !> number of names
4492
4493    INTEGER(iwp)                                                  :: id_var                 !> variable id
4494
4495    INTEGER(iwp)                                                  :: i,j                    !> index to go through the length of the dimensions
4496
4497    INTEGER(iwp)                                                  :: max_string_length=25   !> this is both the maximum length of a name, but also 
4498                                                                                            ! the number of the components of the first dimensions
4499                                                                                            ! (rows)
4500
4501
4502    ALLOCATE(tmp_var_string(max_string_length,names_number))
4503
4504    ALLOCATE(var_string(names_number))
4505
4506    !-- Inquire variable id
4507    nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4508
4509
4510    !-- Get variable
4511    !-- Start cycle over the emission species
4512    DO i = 1, names_number
4513       !-- read the first letter of each component
4514       nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, var_string(i), start = (/ 1,i /), &
4515                                 count = (/ 1,1 /) )
4516       CALL handle_error( 'get_variable_string', 701 )
4517
4518       !-- Start cycle over charachters
4519       DO j = 1, max_string_length
4520                       
4521          !-- read the rest of the components of the name
4522          nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, tmp_var_string(j,i), start = (/ j,i /),&
4523                                     count = (/ 1,1 /) )
4524          CALL handle_error( 'get_variable_string', 702 )
4525
4526          IF ( iachar(tmp_var_string(j,i) ) == 0 ) THEN
4527               tmp_var_string(j,i)=''
4528          ENDIF
4529
4530          IF ( j>1 ) THEN
4531          !-- Concatenate first letter of the name and the others
4532             var_string(i)=TRIM(var_string(i)) // TRIM(tmp_var_string(j,i))
4533
4534          ENDIF
4535       ENDDO
4536    ENDDO
4537
4538#endif
4539 END SUBROUTINE get_variable_string
4540
4541
4542!------------------------------------------------------------------------------!
4543! Description:
4544! ------------
4545!> Reads a 1D integer variable from file.
4546!------------------------------------------------------------------------------!
4547     SUBROUTINE get_variable_1d_int( id, variable_name, var )
4548
4549       USE pegrid
4550
4551       IMPLICIT NONE
4552
4553       CHARACTER(LEN=*)            ::  variable_name    !< variable name
4554
4555       INTEGER(iwp), INTENT(IN)    ::  id               !< file id
4556       INTEGER(iwp)                ::  id_var           !< dimension id
4557
4558       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), INTENT(INOUT) ::  var  !< variable to be read
4559#if defined( __netcdf )
4560
4561!
4562!--    First, inquire variable ID
4563       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4564       CALL handle_error( 'get_variable_1d_int', 527, variable_name )
4565!
4566!--    Inquire dimension length
4567       nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, var )
4568       CALL handle_error( 'get_variable_1d_int', 527, variable_name )
4569
4570#endif
4571    END SUBROUTINE get_variable_1d_int
4572
4573!------------------------------------------------------------------------------!
4574! Description:
4575! ------------
4576!> Reads a 1D float variable from file.
4577!------------------------------------------------------------------------------!
4578     SUBROUTINE get_variable_1d_real( id, variable_name, var )
4579
4580       USE pegrid
4581
4582       IMPLICIT NONE
4583
4584       CHARACTER(LEN=*)            ::  variable_name    !< variable name
4585
4586       INTEGER(iwp), INTENT(IN)    ::  id               !< file id
4587       INTEGER(iwp)                ::  id_var           !< dimension id
4588
4589       REAL(wp), DIMENSION(:), INTENT(INOUT) ::  var  !< variable to be read
4590#if defined( __netcdf )
4591
4592!
4593!--    First, inquire variable ID
4594       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4595       CALL handle_error( 'get_variable_1d_real', 528, variable_name )
4596!
4597!--    Inquire dimension length
4598       nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, var )
4599       CALL handle_error( 'get_variable_1d_real', 528, variable_name )
4600
4601#endif
4602    END SUBROUTINE get_variable_1d_real
4603
4604
4605!------------------------------------------------------------------------------!
4606! Description:
4607! ------------
4608!> Reads a time-dependent 1D float variable from file.
4609!------------------------------------------------------------------------------!
4610    SUBROUTINE get_variable_pr( id, variable_name, t, var )
4611#if defined( __netcdf )
4612
4613       USE pegrid
4614
4615       IMPLICIT NONE
4616
4617       CHARACTER(LEN=*)                      ::  variable_name    !< variable name
4618
4619       INTEGER(iwp), INTENT(IN)              ::  id               !< file id
4620       INTEGER(iwp), DIMENSION(1:2)          ::  id_dim           !< dimension ids
4621       INTEGER(iwp)                          ::  id_var           !< dimension id
4622       INTEGER(iwp)                          ::  n_file           !< number of data-points in file along z dimension
4623       INTEGER(iwp), INTENT(IN)              ::  t                !< timestep number
4624
4625       REAL(wp), DIMENSION(:), INTENT(INOUT) ::  var  !< variable to be read
4626
4627!
4628!--    First, inquire variable ID
4629       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4630!
4631!--    Inquire dimension size of vertical dimension
4632       nc_stat = NF90_INQUIRE_VARIABLE( id, id_var, DIMIDS = id_dim )
4633       nc_stat = NF90_INQUIRE_DIMENSION( id, id_dim(1), LEN = n_file )
4634!
4635!--    Read variable.
4636       nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, var,                                &
4637                               start = (/ 1,      t     /),                    &
4638                               count = (/ n_file, 1     /) )
4639       CALL handle_error( 'get_variable_pr', 529, variable_name )
4640
4641#endif
4642    END SUBROUTINE get_variable_pr
4643
4644
4645!------------------------------------------------------------------------------!
4646! Description:
4647! ------------
4648!> Reads a 2D REAL variable from a file. Reading is done processor-wise,
4649!> i.e. each core reads its own domain in slices along x.
4650!------------------------------------------------------------------------------!
4651    SUBROUTINE get_variable_2d_real( id, variable_name, var, is, ie, js, je )
4652
4653       USE indices
4654       USE pegrid
4655
4656       IMPLICIT NONE
4657
4658       CHARACTER(LEN=*)              ::  variable_name   !< variable name
4659
4660       INTEGER(iwp)                  ::  i               !< running index along x direction
4661       INTEGER(iwp)                  ::  ie              !< start index for subdomain input along x direction
4662       INTEGER(iwp)                  ::  is              !< end index for subdomain input along x direction
4663       INTEGER(iwp), INTENT(IN)      ::  id              !< file id
4664       INTEGER(iwp)                  ::  id_var          !< variable id
4665       INTEGER(iwp)                  ::  j               !< running index along y direction
4666       INTEGER(iwp)                  ::  je              !< start index for subdomain input along y direction
4667       INTEGER(iwp)                  ::  js              !< end index for subdomain input along y direction
4668       
4669       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  tmp   !< temporary variable to read data from file according
4670                                                         !< to its reverse memory access
4671       REAL(wp), DIMENSION(:,:), INTENT(INOUT) ::  var   !< variable to be read
4672#if defined( __netcdf )
4673!
4674!--    Inquire variable id
4675       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4676!
4677!--    Check for collective read-operation and set respective NetCDF flags if
4678!--    required.
4679       IF ( collective_read )  THEN
4680#if defined( __netcdf4_parallel )
4681          nc_stat = NF90_VAR_PAR_ACCESS (id, id_var, NF90_COLLECTIVE)
4682#endif
4683       ENDIF
4684
4685
4686       !Temporary solution for reading emission chemistry files: TBD: we should discuss whether remove it or not
4687       IF ( id==id_emis ) THEN
4688
4689          !--    Allocate temporary variable according to memory access on file.
4690          ALLOCATE( tmp(is:ie,js:je) )
4691
4692          !--    Get variable
4693          nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, tmp,                                &
4694                                  start = (/ is,      js /),                  &
4695                                  count = (/ ie-is+1 , je-js+1 /) ) 
4696
4697          var=tmp
4698
4699          CALL handle_error( 'get_variable_2d_real', 530, variable_name ) !TBD: the error number shuld be changed, but since the solution is
4700                                                                          ! provisory, we give the same as below
4701 
4702          DEALLOCATE( tmp )
4703       
4704       !>  Original Subroutine part
4705       ELSE
4706!
4707!--    Allocate temporary variable according to memory access on file.
4708       ALLOCATE( tmp(is:ie,js:je) )
4709!
4710!--    Get variable
4711          nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, tmp,                                &
4712                               start = (/ is+1,      js+1 /),                  &
4713                               count = (/ ie-is + 1, je-js+1 /) )   
4714                               
4715          CALL handle_error( 'get_variable_2d_real', 530, variable_name )
4716!
4717!--    Resort data. Please note, dimension subscripts of var all start at 1.
4718          DO  i = is, ie
4719             DO  j = js, je
4720                var(j-js+1,i-is+1) = tmp(i,j)
4721             ENDDO
4722          ENDDO
4723       
4724          DEALLOCATE( tmp )
4725
4726       ENDIF
4727#endif
4728    END SUBROUTINE get_variable_2d_real
4729
4730!------------------------------------------------------------------------------!
4731! Description:
4732! ------------
4733!> Reads a 2D 32-bit INTEGER variable from file. Reading is done processor-wise,
4734!> i.e. each core reads its own domain in slices along x.
4735!------------------------------------------------------------------------------!
4736    SUBROUTINE get_variable_2d_int32( id, variable_name, var, is, ie, js, je )
4737
4738       USE indices
4739       USE pegrid
4740
4741       IMPLICIT NONE
4742
4743       CHARACTER(LEN=*)              ::  variable_name   !< variable name
4744
4745       INTEGER(iwp)                  ::  i               !< running index along x direction
4746       INTEGER(iwp)                  ::  ie              !< start index for subdomain input along x direction
4747       INTEGER(iwp)                  ::  is              !< end index for subdomain input along x direction
4748       INTEGER(iwp), INTENT(IN)      ::  id              !< file id
4749       INTEGER(iwp)                  ::  id_var          !< variable id
4750       INTEGER(iwp)                  ::  j               !< running index along y direction
4751       INTEGER(iwp)                  ::  je              !< start index for subdomain input along y direction
4752       INTEGER(iwp)                  ::  js              !< end index for subdomain input along y direction
4753       
4754       INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  tmp  !< temporary variable to read data from file according
4755                                                            !< to its reverse memory access
4756       INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), INTENT(INOUT) ::  var  !< variable to be read
4757#if defined( __netcdf )
4758!
4759!--    Inquire variable id
4760       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4761!
4762!--    Check for collective read-operation and set respective NetCDF flags if
4763!--    required.
4764       IF ( collective_read )  THEN
4765#if defined( __netcdf4_parallel )       
4766          nc_stat = NF90_VAR_PAR_ACCESS (id, id_var, NF90_COLLECTIVE)
4767#endif
4768       ENDIF
4769!
4770!--    Allocate temporary variable according to memory access on file.
4771       ALLOCATE( tmp(is:ie,js:je) )
4772!
4773!--    Get variable
4774       nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, tmp,                                &
4775                               start = (/ is+1,      js+1 /),                  &
4776                               count = (/ ie-is + 1, je-js+1 /) )   
4777                               
4778       CALL handle_error( 'get_variable_2d_int32', 531, variable_name )                             
4779!
4780!--    Resort data. Please note, dimension subscripts of var all start at 1.
4781       DO  i = is, ie
4782          DO  j = js, je
4783             var(j-js+1,i-is+1) = tmp(i,j)
4784          ENDDO
4785       ENDDO
4786       
4787       DEALLOCATE( tmp )
4788
4789#endif
4790    END SUBROUTINE get_variable_2d_int32
4791
4792!------------------------------------------------------------------------------!
4793! Description:
4794! ------------
4795!> Reads a 2D 8-bit INTEGER variable from file. Reading is done processor-wise,
4796!> i.e. each core reads its own domain in slices along x.
4797!------------------------------------------------------------------------------!
4798    SUBROUTINE get_variable_2d_int8( id, variable_name, var, is, ie, js, je )
4799
4800       USE indices
4801       USE pegrid
4802
4803       IMPLICIT NONE
4804
4805       CHARACTER(LEN=*)              ::  variable_name   !< variable name
4806
4807       INTEGER(iwp)                  ::  i               !< running index along x direction
4808       INTEGER(iwp)                  ::  ie              !< start index for subdomain input along x direction
4809       INTEGER(iwp)                  ::  is              !< end index for subdomain input along x direction
4810       INTEGER(iwp), INTENT(IN)      ::  id              !< file id
4811       INTEGER(iwp)                  ::  id_var          !< variable id
4812       INTEGER(iwp)                  ::  j               !< running index along y direction
4813       INTEGER(iwp)                  ::  je              !< start index for subdomain input along y direction
4814       INTEGER(iwp)                  ::  js              !< end index for subdomain input along y direction
4815       
4816       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  tmp  !< temporary variable to read data from file according
4817                                                               !< to its reverse memory access
4818       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:), INTENT(INOUT) ::  var  !< variable to be read
4819#if defined( __netcdf )
4820!
4821!--    Inquire variable id
4822       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4823!
4824!--    Check for collective read-operation and set respective NetCDF flags if
4825!--    required.
4826       IF ( collective_read )  THEN
4827#if defined( __netcdf4_parallel )       
4828          nc_stat = NF90_VAR_PAR_ACCESS (id, id_var, NF90_COLLECTIVE)
4829#endif         
4830       ENDIF
4831!
4832!--    Allocate temporary variable according to memory access on file.
4833       ALLOCATE( tmp(is:ie,js:je) )
4834!
4835!--    Get variable
4836       nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, tmp,                                &
4837                               start = (/ is+1,      js+1 /),                  &
4838                               count = (/ ie-is + 1, je-js+1 /) )   
4839                               
4840       CALL handle_error( 'get_variable_2d_int8', 532, variable_name )
4841!
4842!--    Resort data. Please note, dimension subscripts of var all start at 1.
4843       DO  i = is, ie
4844          DO  j = js, je
4845             var(j-js+1,i-is+1) = tmp(i,j)
4846          ENDDO
4847       ENDDO
4848       
4849       DEALLOCATE( tmp )
4850
4851#endif
4852    END SUBROUTINE get_variable_2d_int8
4853
4854
4855!------------------------------------------------------------------------------!
4856! Description:
4857! ------------
4858!> Reads a 3D 8-bit INTEGER variable from file.
4859!------------------------------------------------------------------------------!
4860    SUBROUTINE get_variable_3d_int8( id, variable_name, var, is, ie, js, je,   &
4861                                     ks, ke )
4862
4863       USE indices
4864       USE pegrid
4865
4866       IMPLICIT NONE
4867
4868       CHARACTER(LEN=*)              ::  variable_name   !< variable name
4869
4870       INTEGER(iwp)                  ::  i               !< index along x direction
4871       INTEGER(iwp)                  ::  ie              !< start index for subdomain input along x direction
4872       INTEGER(iwp)                  ::  is              !< end index for subdomain input along x direction
4873       INTEGER(iwp), INTENT(IN)      ::  id              !< file id
4874       INTEGER(iwp)                  ::  id_var          !< variable id
4875       INTEGER