source: palm/trunk/SOURCE/netcdf_data_input_mod.f90 @ 3337

Last change on this file since 3337 was 3337, checked in by kanani, 3 years ago

reintegrate branch resler to trunk

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 257.7 KB
Line 
1!> @file netcdf_data_input_mod.f90
2!------------------------------------------------------------------------------!
3! This file is part of the PALM model system.
4!
5! PALM is free software: you can redistribute it and/or modify it under the
6! terms of the GNU General Public License as published by the Free Software
7! Foundation, either version 3 of the License, or (at your option) any later
8! version.
9!
10! PALM is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT ANY
11! WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR
12! A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License for more details.
13!
14! You should have received a copy of the GNU General Public License along with
15! PALM. If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
16!
17! Copyright 1997-2018 Leibniz Universitaet Hannover
18!------------------------------------------------------------------------------!
19!
20! Current revisions:
21! -----------------
22!
23!
24! Former revisions:
25! -----------------
26! $Id: netcdf_data_input_mod.f90 3337 2018-10-12 15:17:09Z kanani $
27! (from branch resler)
28! Formatting
29!
30! 3298 2018-10-02 12:21:11Z kanani
31! Modified EXPERT mode to PRE-PROCESSED mode (Russo)
32! Introduced Chemistry static netcdf file (Russo)
33! Added the routine for reading-in netcdf data for chemistry (Russo)
34! Added routines to get_variable interface specific for chemistry files (Russo)
35!
36! 3257 2018-09-17 17:11:46Z suehring
37! Adjust checks for building_type and building_id, which is necessary after
38! topography filtering (building_type and id can be modified by the filtering).
39!
40! 3254 2018-09-17 10:53:57Z suehring
41! Additional check for surface_fractions and and checks for building_id and
42! building_type extended.
43!
44! 3241 2018-09-12 15:02:00Z raasch
45! unused variables removed
46!
47! 3215 2018-08-29 09:58:59Z suehring
48! - Separate input of soil properties from input of atmospheric data. This
49!   enables input of soil properties also in child domains without any
50!   dependence on atmospheric input
51! - Check for missing initial 1D/3D data in dynamic input file
52! - Revise checks for matching grid spacing in model and input file
53! - Bugfix, add netcdf4_parallel directive for collective read operation
54! - Revise error message numbers
55!
56! 3209 2018-08-27 16:58:37Z suehring
57! Read zsoil dimension length only if soil variables are provided
58!
59! 3183 2018-07-27 14:25:55Z suehring
60! Adjust input of dynamic driver according to revised Inifor version.
61! Replace simulated_time by time_since_reference_point.
62! Rename variables in mesoscale-offline nesting mode.
63!
64! 3182 2018-07-27 13:36:03Z suehring
65! Slightly revise check for surface_fraction in order to check only the relevant
66! fractions
67!
68! 3103 2018-07-04 17:30:52Z suehring
69! New check for negative terrain heights
70!
71! 3089 2018-06-27 13:20:38Z suehring
72! Revise call for message routine in case of local data inconsistencies.
73!
74! 3054 2018-06-01 16:08:59Z gronemeier
75! Bugfix: force an MPI abort if errors occur while reading building heights
76! from ASCII file
77!
78! 3053 2018-06-01 12:59:07Z suehring
79! Revise checks for variable surface_fraction
80!
81! 3051 2018-05-30 17:43:55Z suehring
82! - Speed-up NetCDF input
83! - Revise input routines and remove NetCDF input via IO-blocks since this is
84!   not working in parallel mode in case blocking collective read operations
85!   are done
86! - Temporarily revoke renaming of input variables in dynamic driver (tend_ug,
87!   tend_vg, zsoil) in order to keep dynamic input file working with current
88!   model version
89! - More detailed error messages created
90!
91! 3045 2018-05-28 07:55:41Z Giersch
92! Error messages revised
93!
94! 3041 2018-05-25 10:39:54Z gronemeier
95! Add data type for global file attributes
96! Add read of global attributes of static driver
97!
98! 3037 2018-05-24 10:39:29Z gronemeier
99! renamed 'depth' to 'zsoil'
100!
101! 3036 2018-05-24 10:18:26Z gronemeier
102! Revision of input vars according to UC2 data standard
103!  - renamed 'orography_2D' to 'zt'
104!  - renamed 'buildings_2D' to 'buildings_2d'
105!  - renamed 'buildings_3D' to 'buildings_3d'
106!  - renamed 'leaf_are_density' to 'lad'
107!  - renamed 'basal_are_density' to 'bad'
108!  - renamed 'root_are_density_lad' to 'root_area_dens_r'
109!  - renamed 'root_are_density_lsm' to 'root_area_dens_s'
110!  - renamed 'ls_forcing_ug' to 'tend_ug'
111!  - renamed 'ls_forcing_vg' to 'tend_vg'
112!
113! 3019 2018-05-13 07:05:43Z maronga
114! Improved reading speed of large NetCDF files
115!
116! 2963 2018-04-12 14:47:44Z suehring
117! - Revise checks for static input variables.
118! - Introduce index for vegetation/wall, pavement/green-wall and water/window
119!   surfaces, for clearer access of surface fraction, albedo, emissivity, etc. .
120!
121! 2958 2018-04-11 15:38:13Z suehring
122! Synchronize longitude and latitude between nested model domains, values are
123! taken from the root model.
124!
125! 2955 2018-04-09 15:14:01Z suehring
126! Extend checks for consistent setting of buildings, its ID and type.
127! Add log-points to measure CPU time of NetCDF data input.
128!
129! 2953 2018-04-09 11:26:02Z suehring
130! Bugfix in checks for initialization data
131!
132! 2947 2018-04-04 18:01:41Z suehring
133! Checks for dynamic input revised
134!
135! 2946 2018-04-04 17:01:23Z suehring
136! Bugfix for revision 2945, perform checks only if dynamic input file is
137! available.
138!
139! 2945 2018-04-04 16:27:14Z suehring
140! - Mimic for topography input slightly revised, in order to enable consistency
141!   checks
142! - Add checks for dimensions in dynamic input file and move already existing
143!   checks
144!
145! 2938 2018-03-27 15:52:42Z suehring
146! Initial read of geostrophic wind components from dynamic driver.
147!
148! 2773 2018-01-30 14:12:54Z suehring
149! Revise checks for surface_fraction.
150!
151! 2925 2018-03-23 14:54:11Z suehring
152! Check for further inconsistent settings of surface_fractions.
153! Some messages slightly rephrased and error numbers renamed.
154!
155! 2898 2018-03-15 13:03:01Z suehring
156! Check if each building has a type. Further, check if dimensions in static
157! input file match the model dimensions.
158!
159! 2897 2018-03-15 11:47:16Z suehring
160! Relax restrictions for topography input, terrain and building heights can be
161! input separately and are not mandatory any more.
162!
163! 2874 2018-03-13 10:55:42Z knoop
164! Bugfix: wrong placement of netcdf cpp-macros fixed
165!
166! 2794 2018-02-07 14:09:43Z knoop
167! Check if 3D building input is consistent to numeric grid.
168!
169! 2773 2018-01-30 14:12:54Z suehring
170! - Enable initialization with 3D topography.
171! - Move check for correct initialization in nesting mode to check_parameters.
172!
173! 2772 2018-01-29 13:10:35Z suehring
174! Initialization of simulation independent on land-surface model.
175!
176! 2746 2018-01-15 12:06:04Z suehring
177! Read plant-canopy variables independently on land-surface model usage
178!
179! 2718 2018-01-02 08:49:38Z maronga
180! Corrected "Former revisions" section
181!
182! 2711 2017-12-20 17:04:49Z suehring
183! Rename subroutine close_file to avoid double-naming.
184!
185! 2700 2017-12-15 14:12:35Z suehring
186!
187! 2696 2017-12-14 17:12:51Z kanani
188! Initial revision (suehring)
189!
190!
191!
192!
193! Authors:
194! --------
195! @author Matthias Suehring
196!
197! Description:
198! ------------
199!> Modulue contains routines to input data according to Palm input data
200!> standart using dynamic and static input files.
201!> @todo - Review Reading of netcdf files for chemistry
202!> @todo - Order input alphabetically
203!> @todo - Revise error messages and error numbers
204!> @todo - Input of missing quantities (chemical species, emission rates)
205!> @todo - Defninition and input of still missing variable attributes
206!> @todo - Input of initial geostrophic wind profiles with cyclic conditions.
207!------------------------------------------------------------------------------!
208 MODULE netcdf_data_input_mod
209
210    USE control_parameters,                                                    &
211        ONLY:  coupling_char, io_blocks, io_group
212
213    USE cpulog,                                                                &
214        ONLY:  cpu_log, log_point_s
215
216    USE kinds
217
218#if defined ( __netcdf )
219    USE NETCDF
220#endif
221
222    USE pegrid
223
224    USE surface_mod,                                                           &
225        ONLY:  ind_pav_green, ind_veg_wall, ind_wat_win
226!
227!-- Define type for dimensions.
228    TYPE dims_xy
229       INTEGER(iwp) :: nx                             !< dimension length in x
230       INTEGER(iwp) :: ny                             !< dimension length in y
231       INTEGER(iwp) :: nz                             !< dimension length in z
232       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: x       !< dimension array in x
233       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: y       !< dimension array in y
234       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: z       !< dimension array in z
235    END TYPE dims_xy
236!
237!-- Define data type for nesting in larger-scale models like COSMO.
238!-- Data type comprises u, v, w, pt, and q at lateral and top boundaries.
239    TYPE nest_offl_type
240
241       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names
242
243       INTEGER(iwp) ::  nt     !< number of time levels in dynamic input file
244       INTEGER(iwp) ::  nzu    !< number of vertical levels on scalar grid in dynamic input file
245       INTEGER(iwp) ::  nzw    !< number of vertical levels on w grid in dynamic input file
246       INTEGER(iwp) ::  tind   !< time index for reference time in mesoscale-offline nesting
247       INTEGER(iwp) ::  tind_p !< time index for following time in mesoscale-offline nesting
248
249       LOGICAL      ::  init         = .FALSE.
250       LOGICAL      ::  from_file    = .FALSE.
251
252       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  surface_pressure !< time dependent surface pressure
253       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  time             !< time levels in dynamic input file
254       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zu_atmos         !< vertical levels at scalar grid in dynamic input file
255       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zw_atmos         !< vertical levels at w grid in dynamic input file
256
257       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  ug         !< domain-averaged geostrophic component
258       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  vg         !< domain-averaged geostrophic component
259
260       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_left   !< u-component at left boundary
261       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_left   !< v-component at left boundary
262       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_left   !< w-component at left boundary
263       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_left   !< mixing ratio at left boundary
264       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_left  !< potentital temperautre at left boundary
265
266       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_north  !< u-component at north boundary
267       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_north  !< v-component at north boundary
268       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_north  !< w-component at north boundary
269       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_north  !< mixing ratio at north boundary
270       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_north !< potentital temperautre at north boundary
271
272       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_right  !< u-component at right boundary
273       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_right  !< v-component at right boundary
274       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_right  !< w-component at right boundary
275       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_right  !< mixing ratio at right boundary
276       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_right !< potentital temperautre at right boundary
277
278       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_south  !< u-component at south boundary
279       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_south  !< v-component at south boundary
280       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_south  !< w-component at south boundary
281       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_south  !< mixing ratio at south boundary
282       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_south !< potentital temperautre at south boundary
283
284       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_top    !< u-component at top boundary
285       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_top    !< v-component at top boundary
286       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_top    !< w-component at top boundary
287       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_top    !< mixing ratio at top boundary
288       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_top   !< potentital temperautre at top boundary
289
290    END TYPE nest_offl_type
291
292    TYPE init_type
293
294       CHARACTER(LEN=23) ::  origin_time !< reference time of input data
295
296       INTEGER(iwp) ::  lod_msoil !< level of detail - soil moisture
297       INTEGER(iwp) ::  lod_pt    !< level of detail - pt
298       INTEGER(iwp) ::  lod_q     !< level of detail - q
299       INTEGER(iwp) ::  lod_tsoil !< level of detail - soil temperature
300       INTEGER(iwp) ::  lod_u     !< level of detail - u-component
301       INTEGER(iwp) ::  lod_v     !< level of detail - v-component
302       INTEGER(iwp) ::  lod_w     !< level of detail - w-component
303       INTEGER(iwp) ::  nx        !< number of scalar grid points along x in dynamic input file
304       INTEGER(iwp) ::  nxu       !< number of u grid points along x in dynamic input file
305       INTEGER(iwp) ::  ny        !< number of scalar grid points along y in dynamic input file
306       INTEGER(iwp) ::  nyv       !< number of v grid points along y in dynamic input file
307       INTEGER(iwp) ::  nzs       !< number of vertical soil levels in dynamic input file
308       INTEGER(iwp) ::  nzu       !< number of vertical levels on scalar grid in dynamic input file
309       INTEGER(iwp) ::  nzw       !< number of vertical levels on w grid in dynamic input file
310
311       LOGICAL ::  from_file_msoil  = .FALSE. !< flag indicating whether soil moisture is already initialized from file
312       LOGICAL ::  from_file_pt     = .FALSE. !< flag indicating whether pt is already initialized from file
313       LOGICAL ::  from_file_q      = .FALSE. !< flag indicating whether q is already initialized from file
314       LOGICAL ::  from_file_tsoil  = .FALSE. !< flag indicating whether soil temperature is already initialized from file
315       LOGICAL ::  from_file_u      = .FALSE. !< flag indicating whether u is already initialized from file
316       LOGICAL ::  from_file_ug     = .FALSE. !< flag indicating whether ug is already initialized from file
317       LOGICAL ::  from_file_v      = .FALSE. !< flag indicating whether v is already initialized from file
318       LOGICAL ::  from_file_vg     = .FALSE. !< flag indicating whether ug is already initialized from file
319       LOGICAL ::  from_file_w      = .FALSE. !< flag indicating whether w is already initialized from file
320
321       REAL(wp) ::  fill_msoil       !< fill value for soil moisture
322       REAL(wp) ::  fill_pt          !< fill value for pt
323       REAL(wp) ::  fill_q           !< fill value for q
324       REAL(wp) ::  fill_tsoil       !< fill value for soil temperature
325       REAL(wp) ::  fill_u           !< fill value for u
326       REAL(wp) ::  fill_v           !< fill value for v
327       REAL(wp) ::  fill_w           !< fill value for w
328       REAL(wp) ::  latitude         !< latitude of the southern model boundary
329       REAL(wp) ::  longitude        !< longitude of the western model boundary
330       REAL(wp) ::  origin_x         !< x position of the western model boundary
331       REAL(wp) ::  origin_y         !< y position of the northern model boundary
332       REAL(wp) ::  origin_z         !< reference height of input data
333       REAL(wp) ::  rotation_angle   !< rotation angle of input data
334
335       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  msoil_1d     !< initial vertical profile of soil moisture
336       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  pt_init      !< initial vertical profile of pt
337       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  q_init       !< initial vertical profile of q
338       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  tsoil_1d     !< initial vertical profile of soil temperature
339       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  u_init       !< initial vertical profile of u
340       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  ug_init      !< initial vertical profile of ug
341       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  v_init       !< initial vertical profile of v
342       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  vg_init      !< initial vertical profile of ug
343       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  w_init       !< initial vertical profile of w
344       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  z_soil       !< vertical levels in soil in dynamic input file, used for interpolation
345       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zu_atmos     !< vertical levels at scalar grid in dynamic input file, used for interpolation
346       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zw_atmos     !< vertical levels at w grid in dynamic input file, used for interpolation
347
348
349       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  msoil_3d !< initial 3d soil moisture provide by Inifor and interpolated onto soil grid
350       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  tsoil_3d !< initial 3d soil temperature provide by Inifor and interpolated onto soil grid
351
352    END TYPE init_type
353
354!-- Data type for the general information of chemistry emissions, do not dependent on the particular chemical species
355    TYPE chem_emis_att_type
356
357       !-DIMENSIONS
358       INTEGER(iwp)                                 :: nspec                     !< number of chem species for which emission values are provided
359       INTEGER(iwp)                                 :: ncat                      !< number of emission categories
360       INTEGER(iwp)                                 :: nvoc                      !< number of VOCs components
361       INTEGER(iwp)                                 :: npm                       !< number of PMs components
362       INTEGER(iwp)                                 :: nnox=2                    !< number of NOx components: NO and NO2
363       INTEGER(iwp)                                 :: nsox=2                    !< number of SOx components: SO and SO4
364       INTEGER(iwp)                                 :: nhoursyear                !< number of hours of a specific year in the HOURLY mode
365                                                                                 !  of the default mode
366       INTEGER(iwp)                                 :: nmonthdayhour             !< number of month days and hours in the MDH mode
367                                                                                 !  of the default mode
368       INTEGER(iwp)                                 :: dt_emission               !< Number of emissions timesteps for one year
369                                                                                 !  in the pre-processed emissions case
370       !-- 1d emission input variables
371       CHARACTER (LEN=25),ALLOCATABLE, DIMENSION(:) :: pm_name                   !< Names of PMs components
372       CHARACTER (LEN=25),ALLOCATABLE, DIMENSION(:) :: cat_name                  !< Emission categories names
373       CHARACTER (LEN=25),ALLOCATABLE, DIMENSION(:) :: species_name              !< Names of emission chemical species
374       CHARACTER (LEN=25),ALLOCATABLE, DIMENSION(:) :: voc_name                  !< Names of VOCs components
375       CHARACTER (LEN=25)                           :: units                     !< Units
376
377       INTEGER(iwp)                                 :: i_hour                    !< indices for assigning the emission values at different timesteps
378       INTEGER(iwp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:)       :: cat_index                 !< Index of emission categories
379       INTEGER(iwp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:)       :: species_index             !< Index of emission chem species
380
381       REAL(wp), DIMENSION(24)                      :: par_emis_time_factor      !< time factors
382                                                                                 !  for the parameterized mode: these are fixed for each hour
383                                                                                 !  of a single day.
384       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:)           :: xm                        !< Molecular masses of emission chem species
385
386       !-- 2d emission input variables
387       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: hourly_emis_time_factor   !< Time factors for HOURLY emissions (DEFAULT mode)
388       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: mdh_emis_time_factor      !< Time factors for MDH emissions (DEFAULT mode)
389       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: nox_comp                  !< Composition of NO and NO2
390       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: sox_comp                  !< Composition of SO2 and SO4
391       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: voc_comp                  !< Composition of different VOC components (number not fixed)
392
393       !-- 3d emission input variables
394       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:)       :: pm_comp                   !< Composition of different PMs components (number not fixed)
395 
396    END TYPE chem_emis_att_type
397
398
399!-- Data type for the values of chemistry emissions ERUSSO
400    TYPE chem_emis_val_type
401
402       !REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: stack_height              !< stack height
403
404       !-- 3d emission input variables
405       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:)     :: default_emission_data     !< Input Values emissions DEFAULT mode
406
407       !-- 4d emission input variables
408       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:,:)   :: preproc_emission_data      !< Input Values emissions PRE-PROCESSED mode
409
410    END TYPE chem_emis_val_type
411
412!
413!-- Define data structures for different input data types.
414!-- 8-bit Integer 2D
415    TYPE int_2d_8bit
416       INTEGER(KIND=1) ::  fill = -127                      !< fill value
417       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var !< respective variable
418
419       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
420    END TYPE int_2d_8bit
421!
422!-- 32-bit Integer 2D
423    TYPE int_2d_32bit
424       INTEGER(iwp) ::  fill = -9999                      !< fill value
425       INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var  !< respective variable
426
427       LOGICAL ::  from_file = .FALSE. !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
428    END TYPE int_2d_32bit
429
430!
431!-- Define data type to read 2D real variables
432    TYPE real_2d
433       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
434
435       REAL(wp) ::  fill = -9999.9_wp                !< fill value
436       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var !< respective variable
437    END TYPE real_2d
438
439!
440!-- Define data type to read 2D real variables
441    TYPE real_3d
442       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
443
444       INTEGER(iwp) ::  nz   !< number of grid points along vertical dimension
445
446       REAL(wp) ::  fill = -9999.9_wp                  !< fill value
447       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var !< respective variable
448    END TYPE real_3d
449!
450!-- Define data structure where the dimension and type of the input depends
451!-- on the given level of detail.
452!-- For buildings, the input is either 2D float, or 3d byte.
453    TYPE build_in
454       INTEGER(iwp)    ::  lod = 1                               !< level of detail
455       INTEGER(KIND=1) ::  fill2 = -127                          !< fill value for lod = 2
456       INTEGER(iwp)    ::  nz                                    !< number of vertical layers in file
457       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_3d !< 3d variable (lod = 2)
458
459       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  z                 !< vertical coordinate for 3D building, used for consistency check
460
461       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
462
463       REAL(wp)                              ::  fill1 = -9999.9_wp !< fill values for lod = 1
464       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var_2d             !< 2d variable (lod = 1)
465    END TYPE build_in
466
467!
468!-- For soil_type, the input is either 2D or 3D one-byte integer.
469    TYPE soil_in
470       INTEGER(iwp)                                   ::  lod = 1      !< level of detail
471       INTEGER(KIND=1)                                ::  fill = -127  !< fill value for lod = 2
472       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  var_2d       !< 2d variable (lod = 1)
473       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_3d       !< 3d variable (lod = 2)
474
475       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
476    END TYPE soil_in
477
478!
479!-- Define data type for fractions between surface types
480    TYPE fracs
481       INTEGER(iwp)                            ::  nf             !< total number of fractions
482       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  nfracs         !< dimension array for fraction
483
484       LOGICAL ::  from_file = .FALSE. !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
485
486       REAL(wp)                                ::  fill = -9999.9_wp !< fill value
487       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  frac              !< respective fraction between different surface types
488    END TYPE fracs
489!
490!-- Data type for parameter lists, Depending on the given level of detail,
491!-- the input is 3D or 4D
492    TYPE pars
493       INTEGER(iwp)                            ::  lod = 1         !< level of detail
494       INTEGER(iwp)                            ::  np              !< total number of parameters
495       INTEGER(iwp)                            ::  nz              !< vertical dimension - number of soil layers
496       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  layers          !< dimension array for soil layers
497       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  pars            !< dimension array for parameters
498
499       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
500
501       REAL(wp)                                  ::  fill = -9999.9_wp !< fill value
502       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE   ::  pars_xy           !< respective parameters, level of detail = 1
503       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  pars_xyz          !< respective parameters, level of detail = 2
504    END TYPE pars
505!
506!-- Define type for global file attributes
507!-- Please refer to the PALM data standard for a detailed description of each
508!-- attribute.
509    TYPE global_atts_type
510       CHARACTER(LEN=12 ) ::  acronym                            !< acronym of institution
511       CHARACTER(LEN=7)   ::  acronym_char = 'acronym'           !< name of attribute
512       CHARACTER(LEN=200) ::  author                             !< first name, last name, email adress
513       CHARACTER(LEN=6)   ::  author_char = 'author'             !< name of attribute
514       CHARACTER(LEN=12 ) ::  campaign                           !< name of campaign
515       CHARACTER(LEN=8)   ::  campaign_char = 'campaign'         !< name of attribute
516       CHARACTER(LEN=200) ::  comment                            !< comment to data
517       CHARACTER(LEN=7)   ::  comment_char = 'comment'           !< name of attribute
518       CHARACTER(LEN=200) ::  contact_person                     !< first name, last name, email adress
519       CHARACTER(LEN=14)  ::  contact_person_char = 'contact_person'  !< name of attribute
520       CHARACTER(LEN=200) ::  conventions = 'CF-1.7'             !< netCDF convention
521       CHARACTER(LEN=11)  ::  conventions_char = 'Conventions'   !< name of attribute
522       CHARACTER(LEN=23 ) ::  creation_time                      !< creation time of data set
523       CHARACTER(LEN=13)  ::  creation_time_char = 'creation_time'  !< name of attribute
524       CHARACTER(LEN=16 ) ::  data_content                       !< content of data set
525       CHARACTER(LEN=12)  ::  data_content_char = 'data_content' !< name of attribute
526       CHARACTER(LEN=200) ::  dependencies                       !< dependencies of data set
527       CHARACTER(LEN=12)  ::  dependencies_char = 'dependencies' !< name of attribute
528       CHARACTER(LEN=200) ::  history                            !< information about data processing
529       CHARACTER(LEN=7)   ::  history_char = 'history'           !< name of attribute
530       CHARACTER(LEN=200) ::  institution                        !< name of responsible institution
531       CHARACTER(LEN=11)  ::  institution_char = 'institution'   !< name of attribute
532       CHARACTER(LEN=200) ::  keywords                           !< keywords of data set
533       CHARACTER(LEN=8)   ::  keywords_char = 'keywords'         !< name of attribute
534       CHARACTER(LEN=200) ::  license                            !< license of data set
535       CHARACTER(LEN=7)   ::  license_char = 'license'           !< name of attribute
536       CHARACTER(LEN=200) ::  location                           !< place which refers to data set
537       CHARACTER(LEN=8)   ::  location_char = 'location'         !< name of attribute
538       CHARACTER(LEN=10)  ::  origin_lat_char = 'origin_lat'     !< name of attribute
539       CHARACTER(LEN=10)  ::  origin_lon_char = 'origin_lon'     !< name of attribute
540       CHARACTER(LEN=23 ) ::  origin_time                        !< reference time
541       CHARACTER(LEN=11)  ::  origin_time_char = 'origin_time'   !< name of attribute
542       CHARACTER(LEN=8)   ::  origin_x_char = 'origin_x'         !< name of attribute
543       CHARACTER(LEN=8)   ::  origin_y_char = 'origin_y'         !< name of attribute
544       CHARACTER(LEN=8)   ::  origin_z_char = 'origin_z'         !< name of attribute
545       CHARACTER(LEN=12)  ::  palm_version_char = 'palm_version' !< name of attribute
546       CHARACTER(LEN=200) ::  references                         !< literature referring to data set
547       CHARACTER(LEN=10)  ::  references_char = 'references'     !< name of attribute
548       CHARACTER(LEN=14)  ::  rotation_angle_char = 'rotation_angle'  !< name of attribute
549       CHARACTER(LEN=12 ) ::  site                               !< name of model domain
550       CHARACTER(LEN=4)   ::  site_char = 'site'                 !< name of attribute
551       CHARACTER(LEN=200) ::  source                             !< source of data set
552       CHARACTER(LEN=6)   ::  source_char = 'source'             !< name of attribute
553       CHARACTER(LEN=200) ::  title                              !< title of data set
554       CHARACTER(LEN=5)   ::  title_char = 'title'               !< name of attribute
555       CHARACTER(LEN=7)   ::  version_char = 'version'           !< name of attribute
556
557       INTEGER(iwp) ::  version              !< version of data set
558
559       REAL(wp) ::  origin_lat               !< latitude of lower left corner
560       REAL(wp) ::  origin_lon               !< longitude of lower left corner
561       REAL(wp) ::  origin_x                 !< easting (UTM coordinate) of lower left corner
562       REAL(wp) ::  origin_y                 !< northing (UTM coordinate) of lower left corner
563       REAL(wp) ::  origin_z                 !< reference height
564       REAL(wp) ::  palm_version             !< PALM version of data set
565       REAL(wp) ::  rotation_angle           !< rotation angle of coordinate system of data set
566    END TYPE global_atts_type
567!
568!-- Define variables
569    TYPE(dims_xy)    ::  dim_static  !< data structure for x, y-dimension in static input file
570
571    TYPE(nest_offl_type) ::  nest_offl  !< data structure for data input at lateral and top boundaries (provided by Inifor) 
572
573    TYPE(init_type) ::  init_3d    !< data structure for the initialization of the 3D flow and soil fields
574    TYPE(init_type) ::  init_model !< data structure for the initialization of the model
575
576!
577!-- Define 2D variables of type NC_BYTE
578    TYPE(int_2d_8bit)  ::  albedo_type_f     !< input variable for albedo type
579    TYPE(int_2d_8bit)  ::  building_type_f   !< input variable for building type
580    TYPE(int_2d_8bit)  ::  pavement_type_f   !< input variable for pavenment type
581    TYPE(int_2d_8bit)  ::  street_crossing_f !< input variable for water type
582    TYPE(int_2d_8bit)  ::  street_type_f     !< input variable for water type
583    TYPE(int_2d_8bit)  ::  vegetation_type_f !< input variable for vegetation type
584    TYPE(int_2d_8bit)  ::  water_type_f      !< input variable for water type
585
586!
587!-- Define 2D variables of type NC_INT
588    TYPE(int_2d_32bit) ::  building_id_f     !< input variable for building ID
589!
590!-- Define 2D variables of type NC_FLOAT
591    TYPE(real_2d) ::  terrain_height_f       !< input variable for terrain height
592!
593!-- Define 3D variables of type NC_FLOAT
594    TYPE(real_3d) ::  basal_area_density_f    !< input variable for basal area density - resolved vegetation
595    TYPE(real_3d) ::  leaf_area_density_f     !< input variable for leaf area density - resolved vegetation
596    TYPE(real_3d) ::  root_area_density_lad_f !< input variable for root area density - resolved vegetation
597    TYPE(real_3d) ::  root_area_density_lsm_f !< input variable for root area density - parametrized vegetation
598
599!
600!-- Define input variable for buildings
601    TYPE(build_in) ::  buildings_f           !< input variable for buildings
602!
603!-- Define input variables for soil_type
604    TYPE(soil_in)  ::  soil_type_f           !< input variable for soil type
605
606    TYPE(fracs) ::  surface_fraction_f       !< input variable for surface fraction
607
608    TYPE(pars)  ::  albedo_pars_f              !< input variable for albedo parameters
609    TYPE(pars)  ::  building_pars_f            !< input variable for building parameters
610    TYPE(pars)  ::  pavement_pars_f            !< input variable for pavement parameters
611    TYPE(pars)  ::  pavement_subsurface_pars_f !< input variable for pavement parameters
612    TYPE(pars)  ::  soil_pars_f                !< input variable for soil parameters
613    TYPE(pars)  ::  vegetation_pars_f          !< input variable for vegetation parameters
614    TYPE(pars)  ::  water_pars_f               !< input variable for water parameters
615
616    TYPE(chem_emis_att_type)                             ::  chem_emis_att    !< Input Information of Chemistry Emission Data from netcdf 
617    TYPE(chem_emis_val_type), ALLOCATABLE, DIMENSION(:)  ::  chem_emis        !< Input Chemistry Emission Data from netcdf 
618
619    CHARACTER(LEN=3)  ::  char_lod  = 'lod'         !< name of level-of-detail attribute in NetCDF file
620
621    CHARACTER(LEN=10) ::  char_fill = '_FillValue'        !< name of fill value attribute in NetCDF file
622
623    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_static  = 'PIDS_STATIC'  !< Name of file which comprises static input data
624    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_dynamic = 'PIDS_DYNAMIC' !< Name of file which comprises dynamic input data
625    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_chem    = 'PIDS_CHEM'    !< Name of file which comprises chemistry input data
626
627    CHARACTER (LEN=25), ALLOCATABLE, DIMENSION(:)    :: string_values  !< output of string variables read from netcdf input files
628 
629    INTEGER(iwp)                                     :: id_emis        !< NetCDF id of input file for chemistry emissions: TBD: It has to be removed
630
631    INTEGER(iwp) ::  nc_stat         !< return value of nf90 function call
632
633    LOGICAL ::  input_pids_static  = .FALSE.   !< Flag indicating whether Palm-input-data-standard file containing static information exists
634    LOGICAL ::  input_pids_dynamic = .FALSE.   !< Flag indicating whether Palm-input-data-standard file containing dynamic information exists
635    LOGICAL ::  input_pids_chem = .FALSE.      !< Flag indicating whether Palm-input-data-standard file containing chemistry information exists
636
637    LOGICAL ::  collective_read = .FALSE.      !< Enable NetCDF collective read
638
639    TYPE(global_atts_type) ::  input_file_atts !< global attributes of input file
640
641    SAVE
642
643    PRIVATE
644
645    INTERFACE netcdf_data_input_interpolate
646       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_interpolate_1d
647       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_interpolate_1d_soil
648       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_interpolate_2d
649       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_interpolate_3d
650    END INTERFACE netcdf_data_input_interpolate
651
652    INTERFACE netcdf_data_input_check_dynamic
653       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_check_dynamic
654    END INTERFACE netcdf_data_input_check_dynamic
655
656    INTERFACE netcdf_data_input_check_static
657       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_check_static
658    END INTERFACE netcdf_data_input_check_static
659
660    INTERFACE netcdf_data_input_chemistry_data                       
661       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_chemistry_data
662    END INTERFACE netcdf_data_input_chemistry_data
663
664    INTERFACE netcdf_data_input_inquire_file
665       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_inquire_file
666    END INTERFACE netcdf_data_input_inquire_file
667
668    INTERFACE netcdf_data_input_init
669       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_init
670    END INTERFACE netcdf_data_input_init
671
672    INTERFACE netcdf_data_input_init_3d
673       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_init_3d
674    END INTERFACE netcdf_data_input_init_3d
675   
676    INTERFACE netcdf_data_input_init_lsm
677       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_init_lsm
678    END INTERFACE netcdf_data_input_init_lsm
679
680    INTERFACE netcdf_data_input_lsf
681       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_lsf
682    END INTERFACE netcdf_data_input_lsf
683
684    INTERFACE netcdf_data_input_surface_data
685       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_surface_data
686    END INTERFACE netcdf_data_input_surface_data
687
688    INTERFACE netcdf_data_input_topo
689       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_topo
690    END INTERFACE netcdf_data_input_topo
691
692    INTERFACE get_variable
693       MODULE PROCEDURE get_variable_string
694       MODULE PROCEDURE get_variable_1d_int
695       MODULE PROCEDURE get_variable_1d_real
696       MODULE PROCEDURE get_variable_2d_int8
697       MODULE PROCEDURE get_variable_2d_int32
698       MODULE PROCEDURE get_variable_2d_real
699       MODULE PROCEDURE get_variable_3d_int8
700       MODULE PROCEDURE get_variable_3d_real
701       MODULE PROCEDURE get_variable_3d_real_dynamic
702       MODULE PROCEDURE get_variable_4d_to_3d_real
703       MODULE PROCEDURE get_variable_4d_real
704       MODULE PROCEDURE get_variable_5d_to_4d_real
705    END INTERFACE get_variable
706
707    INTERFACE get_variable_pr
708       MODULE PROCEDURE get_variable_pr
709    END INTERFACE get_variable_pr
710
711    INTERFACE get_attribute
712       MODULE PROCEDURE get_attribute_real
713       MODULE PROCEDURE get_attribute_int8
714       MODULE PROCEDURE get_attribute_int32
715       MODULE PROCEDURE get_attribute_string
716    END INTERFACE get_attribute
717
718!
719!-- Public variables
720    PUBLIC albedo_pars_f, albedo_type_f, basal_area_density_f, buildings_f,    &
721           building_id_f, building_pars_f, building_type_f,                    &
722           chem_emis, chem_emis_att, chem_emis_att_type, chem_emis_val_type,   &
723           init_3d, init_model, input_file_static, input_pids_static,          &
724           input_pids_dynamic, leaf_area_density_f, nest_offl,                 &
725           pavement_pars_f, pavement_subsurface_pars_f, pavement_type_f,       &
726           root_area_density_lad_f, root_area_density_lsm_f, soil_pars_f,      &
727           soil_type_f, street_crossing_f, street_type_f, surface_fraction_f,  &
728           terrain_height_f, vegetation_pars_f, vegetation_type_f,             &
729           water_pars_f, water_type_f
730
731!
732!-- Public subroutines
733    PUBLIC netcdf_data_input_check_dynamic, netcdf_data_input_check_static,    &
734           netcdf_data_input_chemistry_data, netcdf_data_input_inquire_file,                                     &
735           netcdf_data_input_init, netcdf_data_input_init_lsm,                 &
736           netcdf_data_input_init_3d,                                          &
737           netcdf_data_input_interpolate, netcdf_data_input_lsf,               &
738           netcdf_data_input_surface_data, netcdf_data_input_topo
739
740 CONTAINS
741
742!------------------------------------------------------------------------------!
743! Description:
744! ------------
745!> Inquires whether NetCDF input files according to Palm-input-data standard
746!> exist. Moreover, basic checks are performed.
747!------------------------------------------------------------------------------!
748    SUBROUTINE netcdf_data_input_inquire_file
749
750       USE control_parameters,                                                 &
751           ONLY:  topo_no_distinct
752
753       IMPLICIT NONE
754
755#if defined ( __netcdf )
756       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_static ) // TRIM( coupling_char ),     &
757                EXIST = input_pids_static  )
758       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_dynamic ) // TRIM( coupling_char ),    &
759                EXIST = input_pids_dynamic )
760       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_chem ) // TRIM( coupling_char ),    &
761                EXIST = input_pids_chem )
762
763#endif
764
765!
766!--    As long as topography can be input via ASCII format, no distinction
767!--    between building and terrain can be made. This case, classify all
768!--    surfaces as default type. Same in case land-surface and urban-surface
769!--    model are not applied.
770       IF ( .NOT. input_pids_static )  THEN
771          topo_no_distinct = .TRUE.
772       ENDIF
773
774    END SUBROUTINE netcdf_data_input_inquire_file
775
776!------------------------------------------------------------------------------!
777! Description:
778! ------------
779!> Reads global attributes required for initialization of the model.
780!------------------------------------------------------------------------------!
781    SUBROUTINE netcdf_data_input_init
782
783       IMPLICIT NONE
784
785       INTEGER(iwp) ::  id_mod   !< NetCDF id of input file
786
787       IF ( .NOT. input_pids_static )  RETURN
788
789#if defined ( __netcdf )
790!
791!--    Open file in read-only mode
792       CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //                       &
793                            TRIM( coupling_char ), id_mod )
794!
795!--    Read global attributes
796       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_lat_char,            &
797                           input_file_atts%origin_lat, .TRUE. )
798
799       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_lon_char,            &
800                           input_file_atts%origin_lon, .TRUE. )
801
802       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_time_char,           &
803                           input_file_atts%origin_time, .TRUE. )
804
805       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_x_char,              &
806                           input_file_atts%origin_x, .TRUE. )
807
808       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_y_char,              &
809                           input_file_atts%origin_y, .TRUE. )
810
811       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_z_char,              &
812                           input_file_atts%origin_z, .TRUE. )
813
814       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%rotation_angle_char,        &
815                           input_file_atts%rotation_angle, .TRUE. )
816
817!
818!--    Finally, close input file
819       CALL close_input_file( id_mod )
820#endif
821!
822!--    Copy latitude, longitude, origin_z, rotation angle on init type
823       init_model%latitude        = input_file_atts%origin_lat
824       init_model%longitude       = input_file_atts%origin_lon
825       init_model%origin_time     = input_file_atts%origin_time 
826       init_model%origin_x        = input_file_atts%origin_x
827       init_model%origin_y        = input_file_atts%origin_y
828       init_model%origin_z        = input_file_atts%origin_z 
829       init_model%rotation_angle  = input_file_atts%rotation_angle 
830           
831!
832!--    In case of nested runs, each model domain might have different longitude
833!--    and latitude, which would result in different Coriolis parameters and
834!--    sun-zenith angles. To avoid this, longitude and latitude in each model
835!--    domain will be set to the values of the root model. Please note, this
836!--    synchronization is required already here.
837#if defined( __parallel )
838       CALL MPI_BCAST( init_model%latitude,  1, MPI_REAL, 0,                   &
839                       MPI_COMM_WORLD, ierr )
840       CALL MPI_BCAST( init_model%longitude, 1, MPI_REAL, 0,                   &
841                       MPI_COMM_WORLD, ierr )
842#endif
843
844    END SUBROUTINE netcdf_data_input_init
845
846!------------------------------------------------------------------------------!
847! Description:
848! ------------
849!> Reads Chemistry NETCDF Input data, such as emission values, emission species, etc. .
850!------------------------------------------------------------------------------!
851    SUBROUTINE netcdf_data_input_chemistry_data(emt_att,emt)
852
853       USE chem_modules,                                       &
854           ONLY:  do_emis, mode_emis, time_fac_type,           & 
855                  surface_csflux_name
856
857       USE control_parameters,                                 &
858           ONLY:  message_string
859
860       USE indices,                                            &
861           ONLY:  nz, nx, ny, nxl, nxr, nys, nyn, nzb, nzt
862
863       IMPLICIT NONE
864
865       TYPE(chem_emis_att_type), INTENT(INOUT)                                        :: emt_att
866       TYPE(chem_emis_val_type), ALLOCATABLE, DIMENSION(:), INTENT(INOUT)             :: emt
867   
868       CHARACTER (LEN=80)                               :: units=''              !< units of chemistry inputs
869 
870       INTEGER(iwp)                                     :: ispec                 !< index for number of emission species in input
871
872       INTEGER(iwp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:)          :: dum_var               !< value of variable read from netcdf input
873       INTEGER(iwp)                                     :: errno                 !< error number NF90_???? function
874       INTEGER(iwp)                                     :: id_var                !< variable id
875!       INTEGER(iwp)                                     :: id_emis               !< NetCDF id of input file
876       INTEGER(iwp)                                     :: num_vars              !< number of variables in netcdf input file
877       INTEGER(iwp)                                     :: len_dims,len_dims_2   !< Length of dimensions
878
879       INTEGER(iwp)                                     :: max_string_length=25  !< Variable for the maximum length of a string
880 
881       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE    :: var_names             !< Name of Variables
882
883       REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:)          :: dum_var_3d            !< variable for storing temporary data of 3-dimensional
884                                                                                 !  variables read from netcdf for chemistry emissions
885
886       REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:,:)        :: dum_var_4d            !< variable for storing temporary data of 5-dimensional
887                                                                                 !< variables read from netcdf for chemistry emissions
888!--
889       !> Start the processing of the data
890       CALL location_message( 'starting allocation of chemistry emissions arrays', .FALSE. )
891
892       !> Parameterized mode of the emissions
893       IF (TRIM(mode_emis)=="PARAMETERIZED" .OR. TRIM(mode_emis)=="parameterized") THEN
894
895           ispec=1
896           emt_att%nspec=0
897
898          !number of species
899           DO  WHILE (TRIM( surface_csflux_name( ispec ) ) /= 'novalue' )
900
901             emt_att%nspec=emt_att%nspec+1
902             ispec=ispec+1
903
904           ENDDO
905
906          !-- allocate emission values data type arrays
907          ALLOCATE(emt(emt_att%nspec))
908
909          !-- Read EMISSION SPECIES NAMES
910
911          !Assign values
912          ALLOCATE(emt_att%species_name(emt_att%nspec))
913 
914         DO ispec=1,emt_att%nspec
915            emt_att%species_name(ispec) = TRIM(surface_csflux_name(ispec))
916         ENDDO
917
918          !Assign Constant Values of time factors:
919          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, &
920                                                 0.03, 0.03, 0.03, 0.04, 0.05, 0.09, 0.09, 0.09, 0.04, 0.02, 0.01, 0.01 /)
921
922       !> DEFAULT AND PRE-PROCESSED MODE
923       ELSE
924
925#if defined ( __netcdf )       
926          IF ( .NOT. input_pids_chem )  RETURN
927
928          !-- Open file in read-only mode
929          CALL open_read_file( TRIM( input_file_chem ) //                       &
930                               TRIM( coupling_char ), id_emis )
931          !-- inquire number of variables
932          CALL inquire_num_variables( id_emis, num_vars )
933
934          !-- Get General Dimension Lengths: only number of species and number of categories.
935          !                                  the other dimensions depend on the mode of the emissions or on the presence of specific components
936          !nspecies
937          CALL get_dimension_length( id_emis, emt_att%nspec, 'nspecies' )
938
939 
940          !-- Allocate emission values data type arrays
941          ALLOCATE(emt(1:emt_att%nspec))
942
943
944          !-- Read EMISSION SPECIES NAMES
945          !Allocate Arrays
946          ALLOCATE(emt_att%species_name(emt_att%nspec)) 
947
948          !Call get Variable
949          CALL get_variable( id_emis, 'emission_name', string_values, emt_att%nspec )
950          emt_att%species_name=string_values
951          ! If allocated, Deallocate var_string, an array only used for reading-in strings
952          IF (ALLOCATED(string_values)) DEALLOCATE(string_values) 
953
954          !-- Read EMISSION SPECIES INDEX
955          !Allocate Arrays
956          ALLOCATE(emt_att%species_index(emt_att%nspec))
957          !Call get Variable
958          CALL get_variable( id_emis, 'emission_index', emt_att%species_index )
959
960
961          !-- Now the routine has to distinguish between DEFAULT and PRE-PROCESSED chemistry emission modes
962
963          IF (TRIM(mode_emis)=="DEFAULT" .OR. TRIM(mode_emis)=="default") THEN
964 
965             !number of categories
966             CALL get_dimension_length( id_emis, emt_att%ncat, 'ncat' )
967
968             !-- Read EMISSION CATEGORIES INDEX
969             !Allocate Arrays
970             ALLOCATE(emt_att%cat_index(emt_att%ncat))
971             !Call get Variable
972             CALL get_variable( id_emis, 'emission_cat_index', emt_att%cat_index )
973
974 
975             DO ispec=1,emt_att%nspec
976                !-- EMISSION_VOC_NAME (1-DIMENSIONAL)
977                IF (TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="VOC" .OR. TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="voc") THEN
978                   !Allocate Array
979                   CALL get_dimension_length( id_emis, emt_att%nvoc, 'nvoc' )
980                   ALLOCATE(emt_att%voc_name(1:emt_att%nvoc))
981                   !Read-in Variable
982                   CALL get_variable( id_emis,"emission_voc_name",string_values, emt_att%nvoc)
983                   emt_att%voc_name=string_values
984                   IF (ALLOCATED(string_values)) DEALLOCATE(string_values)
985 
986                !-- COMPOSITION VOC (2-DIMENSIONAL)
987                   !Allocate Array
988                   ALLOCATE(emt_att%voc_comp(1:emt_att%ncat,1:emt_att%nvoc))
989                   !Read-in Variable
990!               CALL get_variable(id_emis,"composition_voc",emt%voc_comp,1,1,emt%ncat,emt%nvoc)
991                   CALL get_variable(id_emis,"composition_voc",emt_att%voc_comp,1,emt_att%ncat,1,emt_att%nvoc)
992                ENDIF
993
994                !-- EMISSION_PM_NAME (1-DIMENSIONAL)
995                IF (TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="PM" .OR. TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="pm") THEN
996                   CALL get_dimension_length( id_emis, emt_att%npm, 'npm' )
997                   ALLOCATE(emt_att%pm_name(1:emt_att%npm))
998                   !Read-in Variable
999                   CALL get_variable( id_emis,"pm_name",string_values, emt_att%npm)
1000                   emt_att%pm_name=string_values
1001                   IF (ALLOCATED(string_values)) DEALLOCATE(string_values)     
1002
1003                !-- COMPOSITION PM (3-DIMENSIONAL)
1004                   !Allocate
1005                   len_dims=3  !> number of PMs: PM1, PM2.5 and PM10
1006                   ALLOCATE(emt_att%pm_comp(1:emt_att%ncat,1:emt_att%npm,1:len_dims))
1007                   !Read-in Variable
1008                   CALL get_variable(id_emis,"composition_pm",emt_att%pm_comp,1,emt_att%ncat,1,emt_att%npm,1,len_dims)                   
1009                ENDIF
1010
1011                !-- COMPOSITION_NOX (2-DIMENSIONAL)
1012                IF (TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="NOx" .OR. TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="nox") THEN
1013                   !Allocate array
1014                   ALLOCATE(emt_att%nox_comp(1:emt_att%ncat,1:emt_att%nnox))
1015                   !Read-in Variable
1016                   CALL get_variable(id_emis,"composition_nox",emt_att%nox_comp,1,emt_att%ncat,1,emt_att%nnox)
1017                ENDIF
1018
1019                !-- COMPOSITION-SOX (2-DIMENSIONAL)
1020                IF (TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="SOx" .OR. TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="sox") THEN
1021                   ALLOCATE(emt_att%sox_comp(1:emt_att%ncat,1:emt_att%nsox))
1022                   !Read-in Variable
1023                   CALL get_variable(id_emis,"composition_sox",emt_att%sox_comp,1,emt_att%ncat,1,emt_att%nsox)
1024                ENDIF
1025             ENDDO !>ispec
1026
1027!-- For reading the emission time factors, the distinction between HOUR and MDH data is necessary
1028     
1029             !-- EMISSION_TIME_SCALING_FACTORS
1030                !-- HOUR   
1031             IF (TRIM(time_fac_type)=="HOUR" .OR. TRIM(time_fac_type)=="hour") THEN
1032                !-- Allocate Array
1033                CALL get_dimension_length( id_emis, emt_att%nhoursyear, 'nhoursyear' )
1034                ALLOCATE(emt_att%hourly_emis_time_factor(1:emt_att%ncat,1:emt_att%nhoursyear))
1035                !Read-in Variable
1036                CALL get_variable(id_emis,"emission_time_factors",emt_att%hourly_emis_time_factor,1,   &
1037                                  emt_att%ncat,1,emt_att%nhoursyear)
1038
1039                !-- MDH
1040             ELSE IF (TRIM(time_fac_type) == "MDH" .OR. TRIM(time_fac_type) == "mdh") THEN
1041                !-- Allocate Array
1042                CALL get_dimension_length( id_emis, emt_att%nmonthdayhour, 'nmonthdayhour' )
1043                ALLOCATE(emt_att%mdh_emis_time_factor(1:emt_att%ncat,1:emt_att%nmonthdayhour))
1044                !-- Read-in Variable
1045                CALL get_variable(id_emis,"emission_time_factors",emt_att%mdh_emis_time_factor,1,       &
1046                                  emt_att%ncat,1,emt_att%nmonthdayhour)
1047
1048             ELSE
1049
1050             message_string = 'We are in the DEFAULT chemistry emissions mode: '            //          &
1051                              '     !no time-factor type specified!'                        //          &
1052                              'Please, specify the value of time_fac_type:'                 //          &
1053                              '         either "MDH" or "HOUR"'                 
1054             CALL message( 'netcdf_data_input_chemistry_data', 'CM0200', 2, 2, 0, 6, 0 ) 
1055 
1056
1057             ENDIF
1058
1059             !-- Finally read-in the emission values and their units (DEFAULT mode)
1060
1061             DO ispec=1,emt_att%nspec
1062
1063                IF ( .NOT. ALLOCATED( emt(ispec)%default_emission_data ) )                              &
1064                    ALLOCATE(emt(ispec)%default_emission_data(1:emt_att%ncat,1:ny+1,1:nx+1))
1065
1066                ALLOCATE(dum_var_3d(1:emt_att%ncat,nys+1:nyn+1,nxl+1:nxr+1))
1067
1068                CALL get_variable(id_emis,"emission_values",dum_var_3d,ispec,1,emt_att%ncat,nys,nyn,nxl,nxr)         
1069
1070                emt(ispec)%default_emission_data(:,nys+1:nyn+1,nxl+1:nxr+1) =                           &
1071                    dum_var_3d(1:emt_att%ncat,nys+1:nyn+1,nxl+1:nxr+1)
1072
1073                DEALLOCATE (dum_var_3d)
1074
1075             ENDDO
1076
1077             !-- UNITS
1078             CALL get_attribute(id_emis,"units",emt_att%units,.FALSE.,"emission_values")
1079
1080
1081          !-- PRE-PROCESSED MODE --
1082
1083          ELSE IF (TRIM(mode_emis)=="PRE-PROCESSED" .OR. TRIM(mode_emis)=="pre-processed") THEN
1084          !-- 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
1085
1086             DO ispec=1,emt_att%nspec
1087
1088             !-- EMISSION_VOC_NAME (1-DIMENSIONAL)
1089                IF (TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="VOC" .OR. TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="voc") THEN
1090                   !Allocate Array
1091                   CALL get_dimension_length( id_emis, emt_att%nvoc, 'nvoc' )
1092                   ALLOCATE(emt_att%voc_name(1:emt_att%nvoc))
1093                   !Read-in Variable
1094                   CALL get_variable( id_emis,"emission_voc_name",string_values, emt_att%nvoc)
1095                   emt_att%voc_name=string_values
1096                   IF (ALLOCATED(string_values)) DEALLOCATE(string_values)
1097 
1098             !-- COMPOSITION VOC (2-DIMENSIONAL)
1099                   !Allocate Array
1100                   ALLOCATE(emt_att%voc_comp(1:emt_att%ncat,1:emt_att%nvoc))
1101                   !Read-in Variable
1102                   CALL get_variable(id_emis,"composition_voc",emt_att%voc_comp,1,emt_att%ncat,1,emt_att%nvoc)
1103                ENDIF
1104 
1105             ENDDO !> ispec
1106
1107             !-- EMISSION_VALUES (4-DIMENSIONAL)
1108             !Calculate temporal dimension length
1109             CALL get_dimension_length( id_emis, emt_att%dt_emission, 'time' )   
1110         
1111
1112             DO ispec=1,emt_att%nspec
1113
1114                !Allocation for the entire domain has to be done only for the first processor between all the subdomains     
1115                IF ( .NOT. ALLOCATED( emt(ispec)%preproc_emission_data ) )                              &
1116                    ALLOCATE(emt(ispec)%preproc_emission_data(emt_att%dt_emission,1,1:ny+1,1:nx+1))
1117
1118                !> allocate variable where to pass emission values read from netcdf
1119                ALLOCATE(dum_var_4d(1:emt_att%dt_emission,1,nys+1:nyn+1,nxl+1:nxr+1))
1120
1121                !Read-in Variable
1122                CALL get_variable(id_emis,"emission_values",dum_var_4d,ispec,1,emt_att%dt_emission,1,1,nys,nyn,nxl,nxr)         
1123
1124     
1125                emt(ispec)%preproc_emission_data(:,1,nys+1:nyn+1,nxl+1:nxr+1) =                         &
1126                      dum_var_4d(1:emt_att%dt_emission,1,nys+1:nyn+1,nxl+1:nxr+1)
1127
1128                DEALLOCATE ( dum_var_4d )
1129
1130             ENDDO
1131
1132             !-- UNITS
1133             CALL get_attribute(id_emis,"units",emt_att%units,.FALSE.,"emission_values")
1134       
1135          ENDIF
1136
1137       CALL close_input_file( id_emis )
1138
1139#endif
1140       ENDIF
1141
1142    END SUBROUTINE netcdf_data_input_chemistry_data
1143
1144!------------------------------------------------------------------------------!
1145! Description:
1146! ------------
1147!> Reads surface classification data, such as vegetation and soil type, etc. .
1148!------------------------------------------------------------------------------!
1149    SUBROUTINE netcdf_data_input_surface_data
1150
1151       USE control_parameters,                                                 &
1152           ONLY:  bc_lr_cyc, bc_ns_cyc, land_surface, plant_canopy,            &
1153                  urban_surface
1154
1155       USE indices,                                                            &
1156           ONLY:  nbgp, nx, nxl, nxlg, nxr, nxrg, ny, nyn, nyng, nys, nysg
1157
1158
1159       IMPLICIT NONE
1160
1161       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names  !< variable names in static input file
1162
1163       INTEGER(iwp) ::  id_surf   !< NetCDF id of input file
1164       INTEGER(iwp) ::  k         !< running index along z-direction
1165       INTEGER(iwp) ::  k2        !< running index
1166       INTEGER(iwp) ::  num_vars  !< number of variables in input file
1167       INTEGER(iwp) ::  nz_soil   !< number of soil layers in file
1168
1169       INTEGER(iwp), DIMENSION(nysg:nyng,nxlg:nxrg) ::  var_exchange_int !< dummy variables used to exchange 32-bit Integer arrays
1170       INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE  ::  var_dum_int_3d !< dummy variables used to exchange real arrays
1171
1172       REAL(wp), DIMENSION(nysg:nyng,nxlg:nxrg) ::  var_exchange_real !< dummy variables used to exchange real arrays
1173
1174       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:),   ALLOCATABLE ::  var_dum_real_3d !< dummy variables used to exchange real arrays
1175       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_dum_real_4d !< dummy variables used to exchange real arrays
1176
1177!
1178!--    If not static input file is available, skip this routine
1179       IF ( .NOT. input_pids_static )  RETURN
1180!
1181!--    Measure CPU time
1182       CALL cpu_log( log_point_s(82), 'NetCDF input', 'start' )
1183!
1184!--    Read plant canopy variables.
1185       IF ( plant_canopy )  THEN
1186#if defined ( __netcdf )
1187!
1188!--       Open file in read-only mode
1189          CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //                    &
1190                               TRIM( coupling_char ) , id_surf )
1191!
1192!--       At first, inquire all variable names.
1193!--       This will be used to check whether an optional input variable
1194!--       exist or not.
1195          CALL inquire_num_variables( id_surf, num_vars )
1196
1197          ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
1198          CALL inquire_variable_names( id_surf, var_names )
1199
1200!
1201!--       Read leaf area density - resolved vegetation
1202          IF ( check_existence( var_names, 'lad' ) )  THEN
1203             leaf_area_density_f%from_file = .TRUE.
1204             CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                           &
1205                                 leaf_area_density_f%fill,                     &
1206                                 .FALSE., 'lad' )
1207!
1208!--          Inquire number of vertical vegetation layer
1209             CALL get_dimension_length( id_surf, leaf_area_density_f%nz,       &
1210                                        'zlad' )
1211!
1212!--          Allocate variable for leaf-area density
1213             ALLOCATE( leaf_area_density_f%var( 0:leaf_area_density_f%nz-1,    &
1214                                                nys:nyn,nxl:nxr) )
1215
1216             CALL get_variable( id_surf, 'lad', leaf_area_density_f%var,       &
1217                                nxl, nxr, nys, nyn,                            &
1218                                0, leaf_area_density_f%nz-1 )
1219
1220          ELSE
1221             leaf_area_density_f%from_file = .FALSE.
1222          ENDIF
1223
1224!
1225!--       Read basal area density - resolved vegetation
1226          IF ( check_existence( var_names, 'bad' ) )  THEN
1227             basal_area_density_f%from_file = .TRUE.
1228             CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                           &
1229                                 basal_area_density_f%fill,                    &
1230                                 .FALSE., 'bad' )
1231!
1232!--          Inquire number of vertical vegetation layer
1233             CALL get_dimension_length( id_surf, basal_area_density_f%nz,      &
1234                                        'zlad' )
1235!
1236!--          Allocate variable
1237             ALLOCATE( basal_area_density_f%var(0:basal_area_density_f%nz-1,   &
1238                                                nys:nyn,nxl:nxr) )
1239
1240             CALL get_variable( id_surf, 'bad', basal_area_density_f%var,      &
1241                                nxl, nxr, nys, nyn,                            &
1242                                0,  basal_area_density_f%nz-1 )
1243          ELSE
1244             basal_area_density_f%from_file = .FALSE.
1245          ENDIF
1246
1247!
1248!--       Read root area density - resolved vegetation
1249          IF ( check_existence( var_names, 'root_area_dens_r' ) )  THEN
1250             root_area_density_lad_f%from_file = .TRUE.
1251             CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                           &
1252                                 root_area_density_lad_f%fill,                 &
1253                                 .FALSE., 'root_area_dens_r' )
1254!
1255!--          Inquire number of vertical soil layers
1256             CALL get_dimension_length( id_surf,                               &
1257                                        root_area_density_lad_f%nz,            &
1258                                        'zsoil' )
1259!
1260!--          Allocate variable
1261             ALLOCATE( root_area_density_lad_f%var                             &
1262                                         (0:root_area_density_lad_f%nz-1,      &
1263                                          nys:nyn,nxl:nxr) )
1264
1265             CALL get_variable( id_surf, 'root_area_dens_r',                   &
1266                                root_area_density_lad_f%var,                   &
1267                                nxl, nxr, nys, nyn,                            &
1268                                0,  root_area_density_lad_f%nz-1 )
1269          ELSE
1270             root_area_density_lad_f%from_file = .FALSE.
1271          ENDIF
1272!
1273!--       Finally, close input file
1274          CALL close_input_file( id_surf )
1275#endif
1276       ENDIF
1277!
1278!--    Deallocate variable list. Will be re-allocated in case further
1279!--    variables are read from file.
1280       IF ( ALLOCATED( var_names ) )  DEALLOCATE( var_names )
1281!
1282!--    Skip the following if no land-surface or urban-surface module are
1283!--    applied. This case, no one of the following variables is used anyway.
1284       IF (  .NOT. land_surface  .OR.  .NOT. urban_surface )  RETURN
1285!
1286!--    Initialize dummy arrays used for ghost-point exchange
1287       var_exchange_int  = 0
1288       var_exchange_real = 0.0_wp
1289
1290#if defined ( __netcdf )
1291!
1292!--    Open file in read-only mode
1293       CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //                       &
1294                            TRIM( coupling_char ) , id_surf )
1295!
1296!--    Inquire all variable names.
1297!--    This will be used to check whether an optional input variable exist
1298!--    or not.
1299       CALL inquire_num_variables( id_surf, num_vars )
1300
1301       ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
1302       CALL inquire_variable_names( id_surf, var_names )
1303!
1304!--    Read vegetation type and required attributes
1305       IF ( check_existence( var_names, 'vegetation_type' ) )  THEN
1306          vegetation_type_f%from_file = .TRUE.
1307          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1308                              vegetation_type_f%fill,                          &
1309                              .FALSE., 'vegetation_type' )
1310
1311          ALLOCATE ( vegetation_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1312
1313          CALL get_variable( id_surf, 'vegetation_type',                       &
1314                             vegetation_type_f%var, nxl, nxr, nys, nyn )
1315       ELSE
1316          vegetation_type_f%from_file = .FALSE.
1317       ENDIF
1318
1319!
1320!--    Read soil type and required attributes
1321       IF ( check_existence( var_names, 'soil_type' ) )  THEN
1322             soil_type_f%from_file = .TRUE.
1323!
1324!--       Note, lod is currently not on file; skip for the moment
1325!           CALL get_attribute( id_surf, char_lod,                       &
1326!                                      soil_type_f%lod,                  &
1327!                                      .FALSE., 'soil_type' )
1328          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1329                              soil_type_f%fill,                                &
1330                              .FALSE., 'soil_type' )
1331
1332          IF ( soil_type_f%lod == 1 )  THEN
1333
1334             ALLOCATE ( soil_type_f%var_2d(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1335
1336             CALL get_variable( id_surf, 'soil_type', soil_type_f%var_2d,      &
1337                                nxl, nxr, nys, nyn )
1338
1339          ELSEIF ( soil_type_f%lod == 2 )  THEN
1340!
1341!--          Obtain number of soil layers from file.
1342             CALL get_dimension_length( id_surf, nz_soil, 'zsoil' )
1343
1344             ALLOCATE ( soil_type_f%var_3d(0:nz_soil,nys:nyn,nxl:nxr) )
1345
1346             CALL get_variable( id_surf, 'soil_type', soil_type_f%var_3d,      &
1347                                nxl, nxr, nys, nyn, 0, nz_soil )
1348 
1349          ENDIF
1350       ELSE
1351          soil_type_f%from_file = .FALSE.
1352       ENDIF
1353
1354!
1355!--    Read pavement type and required attributes
1356       IF ( check_existence( var_names, 'pavement_type' ) )  THEN
1357          pavement_type_f%from_file = .TRUE.
1358          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1359                              pavement_type_f%fill, .FALSE.,                   &
1360                              'pavement_type' )
1361
1362          ALLOCATE ( pavement_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1363
1364          CALL get_variable( id_surf, 'pavement_type', pavement_type_f%var,    &
1365                             nxl, nxr, nys, nyn )
1366       ELSE
1367          pavement_type_f%from_file = .FALSE.
1368       ENDIF
1369
1370!
1371!--    Read water type and required attributes
1372       IF ( check_existence( var_names, 'water_type' ) )  THEN
1373          water_type_f%from_file = .TRUE.
1374          CALL get_attribute( id_surf, char_fill, water_type_f%fill,           &
1375                              .FALSE., 'water_type' )
1376
1377          ALLOCATE ( water_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1378
1379          CALL get_variable( id_surf, 'water_type', water_type_f%var,          &
1380                             nxl, nxr, nys, nyn )
1381
1382       ELSE
1383          water_type_f%from_file = .FALSE.
1384       ENDIF
1385!
1386!--    Read relative surface fractions of vegetation, pavement and water.
1387       IF ( check_existence( var_names, 'surface_fraction' ) )  THEN
1388          surface_fraction_f%from_file = .TRUE.
1389          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1390                              surface_fraction_f%fill,                         &
1391                              .FALSE., 'surface_fraction' )
1392!
1393!--       Inquire number of surface fractions
1394          CALL get_dimension_length( id_surf,                                  &
1395                                     surface_fraction_f%nf,                    &
1396                                     'nsurface_fraction' )
1397!
1398!--       Allocate dimension array and input array for surface fractions
1399          ALLOCATE( surface_fraction_f%nfracs(0:surface_fraction_f%nf-1) )
1400          ALLOCATE( surface_fraction_f%frac(0:surface_fraction_f%nf-1,         &
1401                                            nys:nyn,nxl:nxr) )
1402!
1403!--       Get dimension of surface fractions
1404          CALL get_variable( id_surf, 'nsurface_fraction',                     &
1405                             surface_fraction_f%nfracs )
1406!
1407!--       Read surface fractions
1408          CALL get_variable( id_surf, 'surface_fraction',                      &
1409                             surface_fraction_f%frac, nxl, nxr, nys, nyn,      &
1410                             0, surface_fraction_f%nf-1 )
1411       ELSE
1412          surface_fraction_f%from_file = .FALSE.
1413       ENDIF
1414!
1415!--    Read building parameters and related information
1416       IF ( check_existence( var_names, 'building_pars' ) )  THEN
1417          building_pars_f%from_file = .TRUE.
1418          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1419                              building_pars_f%fill,                            &
1420                              .FALSE., 'building_pars' )
1421!
1422!--       Inquire number of building parameters
1423          CALL get_dimension_length( id_surf,                                  &
1424                                     building_pars_f%np,                       &
1425                                     'nbuilding_pars' )
1426!
1427!--       Allocate dimension array and input array for building parameters
1428          ALLOCATE( building_pars_f%pars(0:building_pars_f%np-1) )
1429          ALLOCATE( building_pars_f%pars_xy(0:building_pars_f%np-1,            &
1430                                            nys:nyn,nxl:nxr) )
1431!
1432!--       Get dimension of building parameters
1433          CALL get_variable( id_surf, 'nbuilding_pars',                        &
1434                             building_pars_f%pars )
1435!
1436!--       Read building_pars
1437          CALL get_variable( id_surf, 'building_pars',                         &
1438                             building_pars_f%pars_xy, nxl, nxr, nys, nyn,      &
1439                             0, building_pars_f%np-1 )
1440       ELSE
1441          building_pars_f%from_file = .FALSE.
1442       ENDIF
1443
1444!
1445!--    Read albedo type and required attributes
1446       IF ( check_existence( var_names, 'albedo_type' ) )  THEN
1447          albedo_type_f%from_file = .TRUE.
1448          CALL get_attribute( id_surf, char_fill, albedo_type_f%fill,          &
1449                              .FALSE.,  'albedo_type' )
1450
1451          ALLOCATE ( albedo_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1452         
1453          CALL get_variable( id_surf, 'albedo_type', albedo_type_f%var,        &
1454                             nxl, nxr, nys, nyn )
1455       ELSE
1456          albedo_type_f%from_file = .FALSE.
1457       ENDIF
1458!
1459!--    Read albedo parameters and related information
1460       IF ( check_existence( var_names, 'albedo_pars' ) )  THEN
1461          albedo_pars_f%from_file = .TRUE.
1462          CALL get_attribute( id_surf, char_fill, albedo_pars_f%fill,          &
1463                              .FALSE., 'albedo_pars' )
1464!
1465!--       Inquire number of albedo parameters
1466          CALL get_dimension_length( id_surf, albedo_pars_f%np,                &
1467                                     'nalbedo_pars' )
1468!
1469!--       Allocate dimension array and input array for albedo parameters
1470          ALLOCATE( albedo_pars_f%pars(0:albedo_pars_f%np-1) )
1471          ALLOCATE( albedo_pars_f%pars_xy(0:albedo_pars_f%np-1,                &
1472                                          nys:nyn,nxl:nxr) )
1473!
1474!--       Get dimension of albedo parameters
1475          CALL get_variable( id_surf, 'nalbedo_pars', albedo_pars_f%pars )
1476
1477          CALL get_variable( id_surf, 'albedo_pars', albedo_pars_f%pars_xy,    &
1478                             nxl, nxr, nys, nyn,                               &
1479                             0, albedo_pars_f%np-1 )
1480       ELSE
1481          albedo_pars_f%from_file = .FALSE.
1482       ENDIF
1483
1484!
1485!--    Read pavement parameters and related information
1486       IF ( check_existence( var_names, 'pavement_pars' ) )  THEN
1487          pavement_pars_f%from_file = .TRUE.
1488          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1489                              pavement_pars_f%fill,                            &
1490                              .FALSE., 'pavement_pars' )
1491!
1492!--       Inquire number of pavement parameters
1493          CALL get_dimension_length( id_surf, pavement_pars_f%np,              &
1494                                     'npavement_pars' )
1495!
1496!--       Allocate dimension array and input array for pavement parameters
1497          ALLOCATE( pavement_pars_f%pars(0:pavement_pars_f%np-1) )
1498          ALLOCATE( pavement_pars_f%pars_xy(0:pavement_pars_f%np-1,            &
1499                                            nys:nyn,nxl:nxr) )
1500!
1501!--       Get dimension of pavement parameters
1502          CALL get_variable( id_surf, 'npavement_pars', pavement_pars_f%pars )
1503
1504          CALL get_variable( id_surf, 'pavement_pars', pavement_pars_f%pars_xy,&
1505                             nxl, nxr, nys, nyn,                               &
1506                             0, pavement_pars_f%np-1 )
1507       ELSE
1508          pavement_pars_f%from_file = .FALSE.
1509       ENDIF
1510
1511!
1512!--    Read pavement subsurface parameters and related information
1513       IF ( check_existence( var_names, 'pavement_subsurface_pars' ) )         &
1514       THEN
1515          pavement_subsurface_pars_f%from_file = .TRUE.
1516          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1517                              pavement_subsurface_pars_f%fill,                 &
1518                              .FALSE., 'pavement_subsurface_pars' )
1519!
1520!--       Inquire number of parameters
1521          CALL get_dimension_length( id_surf,                                  &
1522                                     pavement_subsurface_pars_f%np,            &
1523                                     'npavement_subsurface_pars' )
1524!
1525!--       Inquire number of soil layers
1526          CALL get_dimension_length( id_surf,                                  &
1527                                     pavement_subsurface_pars_f%nz,            &
1528                                     'zsoil' )
1529!
1530!--       Allocate dimension array and input array for pavement parameters
1531          ALLOCATE( pavement_subsurface_pars_f%pars                            &
1532                            (0:pavement_subsurface_pars_f%np-1) )
1533          ALLOCATE( pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz                        &
1534                            (0:pavement_subsurface_pars_f%np-1,                &
1535                             0:pavement_subsurface_pars_f%nz-1,                &
1536                             nys:nyn,nxl:nxr) )
1537!
1538!--       Get dimension of pavement parameters
1539          CALL get_variable( id_surf, 'npavement_subsurface_pars',             &
1540                             pavement_subsurface_pars_f%pars )
1541
1542          CALL get_variable( id_surf, 'pavement_subsurface_pars',              &
1543                             pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz,              &
1544                             nxl, nxr, nys, nyn,                               &
1545                             0, pavement_subsurface_pars_f%nz-1,               &
1546                             0, pavement_subsurface_pars_f%np-1 )
1547       ELSE
1548          pavement_subsurface_pars_f%from_file = .FALSE.
1549       ENDIF
1550
1551
1552!
1553!--    Read vegetation parameters and related information
1554       IF ( check_existence( var_names, 'vegetation_pars' ) )  THEN
1555          vegetation_pars_f%from_file = .TRUE.
1556          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1557                              vegetation_pars_f%fill,                          &
1558                              .FALSE.,  'vegetation_pars' )
1559!
1560!--       Inquire number of vegetation parameters
1561          CALL get_dimension_length( id_surf, vegetation_pars_f%np,            &
1562                                     'nvegetation_pars' )
1563!
1564!--       Allocate dimension array and input array for surface fractions
1565          ALLOCATE( vegetation_pars_f%pars(0:vegetation_pars_f%np-1) )
1566          ALLOCATE( vegetation_pars_f%pars_xy(0:vegetation_pars_f%np-1,        &
1567                                              nys:nyn,nxl:nxr) )
1568!
1569!--       Get dimension of the parameters
1570          CALL get_variable( id_surf, 'nvegetation_pars',                      &
1571                             vegetation_pars_f%pars )
1572
1573          CALL get_variable( id_surf, 'vegetation_pars',                       &
1574                             vegetation_pars_f%pars_xy, nxl, nxr, nys, nyn,    &
1575                             0, vegetation_pars_f%np-1 )
1576       ELSE
1577          vegetation_pars_f%from_file = .FALSE.
1578       ENDIF
1579
1580!
1581!--    Read root parameters/distribution and related information
1582       IF ( check_existence( var_names, 'soil_pars' ) )  THEN
1583          soil_pars_f%from_file = .TRUE.
1584          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1585                              soil_pars_f%fill,                                &
1586                              .FALSE., 'soil_pars' )
1587
1588          CALL get_attribute( id_surf, char_lod,                               &
1589                              soil_pars_f%lod,                                 &
1590                              .FALSE., 'soil_pars' )
1591
1592!
1593!--       Inquire number of soil parameters
1594          CALL get_dimension_length( id_surf,                                  &
1595                                     soil_pars_f%np,                           &
1596                                     'nsoil_pars' )
1597!
1598!--       Read parameters array
1599          ALLOCATE( soil_pars_f%pars(0:soil_pars_f%np-1) )
1600          CALL get_variable( id_surf, 'nsoil_pars', soil_pars_f%pars )
1601
1602!
1603!--       In case of level of detail 2, also inquire number of vertical
1604!--       soil layers, allocate memory and read the respective dimension
1605          IF ( soil_pars_f%lod == 2 )  THEN
1606             CALL get_dimension_length( id_surf, soil_pars_f%nz, 'zsoil' )
1607
1608             ALLOCATE( soil_pars_f%layers(0:soil_pars_f%nz-1) )
1609             CALL get_variable( id_surf, 'zsoil', soil_pars_f%layers )
1610
1611          ENDIF
1612
1613!
1614!--       Read soil parameters, depending on level of detail
1615          IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN
1616             ALLOCATE( soil_pars_f%pars_xy(0:soil_pars_f%np-1,                 &
1617                                           nys:nyn,nxl:nxr) )
1618                 
1619             CALL get_variable( id_surf, 'soil_pars', soil_pars_f%pars_xy,     &
1620                                nxl, nxr, nys, nyn, 0, soil_pars_f%np-1 )
1621
1622          ELSEIF ( soil_pars_f%lod == 2 )  THEN
1623             ALLOCATE( soil_pars_f%pars_xyz(0:soil_pars_f%np-1,                &
1624                                            0:soil_pars_f%nz-1,                &
1625                                            nys:nyn,nxl:nxr) )
1626             CALL get_variable( id_surf, 'soil_pars',                          &
1627                                soil_pars_f%pars_xyz,                          &
1628                                nxl, nxr, nys, nyn, 0, soil_pars_f%nz-1,       &
1629                                0, soil_pars_f%np-1 )
1630
1631          ENDIF
1632       ELSE
1633          soil_pars_f%from_file = .FALSE.
1634       ENDIF
1635
1636!
1637!--    Read water parameters and related information
1638       IF ( check_existence( var_names, 'water_pars' ) )  THEN
1639          water_pars_f%from_file = .TRUE.
1640          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1641                              water_pars_f%fill,                               &
1642                              .FALSE., 'water_pars' )
1643!
1644!--       Inquire number of water parameters
1645          CALL get_dimension_length( id_surf,                                  &
1646                                     water_pars_f%np,                          &
1647                                     'nwater_pars' )
1648!
1649!--       Allocate dimension array and input array for water parameters
1650          ALLOCATE( water_pars_f%pars(0:water_pars_f%np-1) )
1651          ALLOCATE( water_pars_f%pars_xy(0:water_pars_f%np-1,                  &
1652                                         nys:nyn,nxl:nxr) )
1653!
1654!--       Get dimension of water parameters
1655          CALL get_variable( id_surf, 'nwater_pars', water_pars_f%pars )
1656
1657          CALL get_variable( id_surf, 'water_pars', water_pars_f%pars_xy,      &
1658                             nxl, nxr, nys, nyn, 0, water_pars_f%np-1 )
1659       ELSE
1660          water_pars_f%from_file = .FALSE.
1661       ENDIF
1662!
1663!--    Read root area density - parametrized vegetation
1664       IF ( check_existence( var_names, 'root_area_dens_s' ) )  THEN
1665          root_area_density_lsm_f%from_file = .TRUE.
1666          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1667                              root_area_density_lsm_f%fill,                    &
1668                              .FALSE., 'root_area_dens_s' )
1669!
1670!--       Obtain number of soil layers from file and allocate variable
1671          CALL get_dimension_length( id_surf, root_area_density_lsm_f%nz,      &
1672                                     'zsoil' )
1673          ALLOCATE( root_area_density_lsm_f%var                                &
1674                                        (0:root_area_density_lsm_f%nz-1,       &
1675                                         nys:nyn,nxl:nxr) )
1676
1677!
1678!--       Read root-area density
1679          CALL get_variable( id_surf, 'root_area_dens_s',                      &
1680                             root_area_density_lsm_f%var,                      &
1681                             nxl, nxr, nys, nyn,                               &
1682                             0, root_area_density_lsm_f%nz-1 )
1683
1684       ELSE
1685          root_area_density_lsm_f%from_file = .FALSE.
1686       ENDIF
1687!
1688!--    Read street type and street crossing
1689       IF ( check_existence( var_names, 'street_type' ) )  THEN
1690          street_type_f%from_file = .TRUE.
1691          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1692                              street_type_f%fill, .FALSE.,                     &
1693                              'street_type' )
1694
1695          ALLOCATE ( street_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1696         
1697          CALL get_variable( id_surf, 'street_type', street_type_f%var,        &
1698                             nxl, nxr, nys, nyn )
1699       ELSE
1700          street_type_f%from_file = .FALSE.
1701       ENDIF
1702
1703       IF ( check_existence( var_names, 'street_crossing' ) )  THEN
1704          street_crossing_f%from_file = .TRUE.
1705          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1706                              street_crossing_f%fill, .FALSE.,                 &
1707                              'street_crossing' )
1708
1709          ALLOCATE ( street_crossing_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1710
1711          CALL get_variable( id_surf, 'street_crossing',                       &
1712                             street_crossing_f%var, nxl, nxr, nys, nyn )
1713
1714       ELSE
1715          street_crossing_f%from_file = .FALSE.
1716       ENDIF
1717!
1718!--    Still missing: root_resolved and building_surface_pars.
1719!--    Will be implemented as soon as they are available.
1720
1721!
1722!--    Finally, close input file
1723       CALL close_input_file( id_surf )
1724#endif
1725!
1726!--    End of CPU measurement
1727       CALL cpu_log( log_point_s(82), 'NetCDF input', 'stop' )
1728!
1729!--    Exchange 1 ghost points for surface variables. Please note, ghost point
1730!--    exchange for 3D parameter lists should be revised by using additional
1731!--    MPI datatypes or rewriting exchange_horiz.
1732!--    Moreover, varialbes will be resized in the following, including ghost
1733!--    points.
1734!--    Start with 2D Integer variables. Please note, for 8-bit integer
1735!--    variables must be swapt to 32-bit integer before calling exchange_horiz.
1736       IF ( albedo_type_f%from_file )  THEN
1737          var_exchange_int                  = INT( albedo_type_f%fill, KIND = 1 )
1738          var_exchange_int(nys:nyn,nxl:nxr) =                                  &
1739                            INT( albedo_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr), KIND = 4 )
1740          CALL exchange_horiz_2d_int( var_exchange_int, nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
1741          DEALLOCATE( albedo_type_f%var )
1742          ALLOCATE( albedo_type_f%var(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1743          albedo_type_f%var = INT( var_exchange_int, KIND = 1 )
1744       ENDIF
1745       IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
1746          var_exchange_int                  = INT( pavement_type_f%fill, KIND = 1 )
1747          var_exchange_int(nys:nyn,nxl:nxr) =                                  &
1748                          INT( pavement_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr), KIND = 4 )
1749          CALL exchange_horiz_2d_int( var_exchange_int, nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
1750          DEALLOCATE( pavement_type_f%var )
1751          ALLOCATE( pavement_type_f%var(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1752          pavement_type_f%var = INT( var_exchange_int, KIND = 1 )
1753       ENDIF
1754       IF ( soil_type_f%from_file  .AND.  ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
1755          var_exchange_int                  = INT( soil_type_f%fill, KIND = 1 )
1756          var_exchange_int(nys:nyn,nxl:nxr) =                                  &
1757                            INT( soil_type_f%var_2d(nys:nyn,nxl:nxr), KIND = 4 )
1758          CALL exchange_horiz_2d_int( var_exchange_int, nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
1759          DEALLOCATE( soil_type_f%var_2d )
1760          ALLOCATE( soil_type_f%var_2d(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1761          soil_type_f%var_2d = INT( var_exchange_int, KIND = 1 )
1762       ENDIF
1763       IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
1764          var_exchange_int                  = INT( vegetation_type_f%fill, KIND = 1 )
1765          var_exchange_int(nys:nyn,nxl:nxr) =                                  &
1766                        INT( vegetation_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr), KIND = 4 )
1767          CALL exchange_horiz_2d_int( var_exchange_int, nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
1768          DEALLOCATE( vegetation_type_f%var )
1769          ALLOCATE( vegetation_type_f%var(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1770          vegetation_type_f%var = INT( var_exchange_int, KIND = 1 )
1771       ENDIF
1772       IF ( water_type_f%from_file )  THEN
1773          var_exchange_int                  = INT( water_type_f%fill, KIND = 1 )
1774          var_exchange_int(nys:nyn,nxl:nxr) =                                  &
1775                         INT( water_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr), KIND = 4 )
1776          CALL exchange_horiz_2d_int( var_exchange_int, nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
1777          DEALLOCATE( water_type_f%var )
1778          ALLOCATE( water_type_f%var(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1779          water_type_f%var = INT( var_exchange_int, KIND = 1 )
1780       ENDIF
1781!
1782!--    Exchange 1 ghost point for 3/4-D variables. For the sake of simplicity,
1783!--    loop further dimensions to use 2D exchange routines.
1784!--    This should be revised later by introducing new MPI datatypes.
1785       IF ( soil_type_f%from_file  .AND.  ALLOCATED( soil_type_f%var_3d ) )    &
1786       THEN
1787          ALLOCATE( var_dum_int_3d(0:nz_soil,nys:nyn,nxl:nxr) )
1788          var_dum_int_3d = soil_type_f%var_3d
1789          DEALLOCATE( soil_type_f%var_3d )
1790          ALLOCATE( soil_type_f%var_3d(0:nz_soil,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1791          soil_type_f%var_3d = soil_type_f%fill
1792
1793          DO  k = 0, nz_soil
1794             var_exchange_int(nys:nyn,nxl:nxr) = var_dum_int_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
1795             CALL exchange_horiz_2d_int( var_exchange_int, nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
1796             soil_type_f%var_3d(k,:,:) = INT( var_exchange_int(:,:), KIND = 1 )
1797          ENDDO
1798          DEALLOCATE( var_dum_int_3d )
1799       ENDIF
1800
1801       IF ( surface_fraction_f%from_file )  THEN
1802          ALLOCATE( var_dum_real_3d(0:surface_fraction_f%nf-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
1803          var_dum_real_3d = surface_fraction_f%frac
1804          DEALLOCATE( surface_fraction_f%frac )
1805          ALLOCATE( surface_fraction_f%frac(0:surface_fraction_f%nf-1,         &
1806                                            nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1807          surface_fraction_f%frac = surface_fraction_f%fill
1808
1809          DO  k = 0, surface_fraction_f%nf-1
1810             var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) = var_dum_real_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
1811             CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
1812             surface_fraction_f%frac(k,:,:) = var_exchange_real(:,:)
1813          ENDDO
1814          DEALLOCATE( var_dum_real_3d )
1815       ENDIF
1816
1817       IF ( building_pars_f%from_file )  THEN
1818          ALLOCATE( var_dum_real_3d(0:building_pars_f%np-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
1819          var_dum_real_3d = building_pars_f%pars_xy
1820          DEALLOCATE( building_pars_f%pars_xy )
1821          ALLOCATE( building_pars_f%pars_xy(0:building_pars_f%np-1,            &
1822                                            nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1823          building_pars_f%pars_xy = building_pars_f%fill
1824          DO  k = 0, building_pars_f%np-1
1825             var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                              &
1826                                              var_dum_real_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
1827             CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
1828             building_pars_f%pars_xy(k,:,:) = var_exchange_real(:,:)
1829          ENDDO
1830          DEALLOCATE( var_dum_real_3d )
1831       ENDIF
1832
1833       IF ( albedo_pars_f%from_file )  THEN
1834          ALLOCATE( var_dum_real_3d(0:albedo_pars_f%np-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
1835          var_dum_real_3d = albedo_pars_f%pars_xy
1836          DEALLOCATE( albedo_pars_f%pars_xy )
1837          ALLOCATE( albedo_pars_f%pars_xy(0:albedo_pars_f%np-1,                &
1838                                          nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1839          albedo_pars_f%pars_xy = albedo_pars_f%fill
1840          DO  k = 0, albedo_pars_f%np-1
1841             var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                              &
1842                                              var_dum_real_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
1843             CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
1844             albedo_pars_f%pars_xy(k,:,:) = var_exchange_real(:,:)
1845          ENDDO
1846          DEALLOCATE( var_dum_real_3d )
1847       ENDIF
1848
1849       IF ( pavement_pars_f%from_file )  THEN
1850          ALLOCATE( var_dum_real_3d(0:pavement_pars_f%np-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
1851          var_dum_real_3d = pavement_pars_f%pars_xy
1852          DEALLOCATE( pavement_pars_f%pars_xy )
1853          ALLOCATE( pavement_pars_f%pars_xy(0:pavement_pars_f%np-1,            &
1854                                            nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1855          pavement_pars_f%pars_xy = pavement_pars_f%fill
1856          DO  k = 0, pavement_pars_f%np-1
1857             var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                              &
1858                                              var_dum_real_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
1859             CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
1860             pavement_pars_f%pars_xy(k,:,:) = var_exchange_real(:,:)
1861          ENDDO
1862          DEALLOCATE( var_dum_real_3d )
1863       ENDIF
1864
1865       IF ( vegetation_pars_f%from_file )  THEN
1866          ALLOCATE( var_dum_real_3d(0:vegetation_pars_f%np-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
1867          var_dum_real_3d = vegetation_pars_f%pars_xy
1868          DEALLOCATE( vegetation_pars_f%pars_xy )
1869          ALLOCATE( vegetation_pars_f%pars_xy(0:vegetation_pars_f%np-1,        &
1870                                            nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1871          vegetation_pars_f%pars_xy = vegetation_pars_f%fill
1872          DO  k = 0, vegetation_pars_f%np-1
1873             var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                              &
1874                                              var_dum_real_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
1875             CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
1876             vegetation_pars_f%pars_xy(k,:,:) = var_exchange_real(:,:)
1877          ENDDO
1878          DEALLOCATE( var_dum_real_3d )
1879       ENDIF
1880
1881       IF ( water_pars_f%from_file )  THEN
1882          ALLOCATE( var_dum_real_3d(0:water_pars_f%np-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
1883          var_dum_real_3d = water_pars_f%pars_xy
1884          DEALLOCATE( water_pars_f%pars_xy )
1885          ALLOCATE( water_pars_f%pars_xy(0:water_pars_f%np-1,                  &
1886                                         nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1887          water_pars_f%pars_xy = water_pars_f%fill
1888          DO  k = 0, water_pars_f%np-1
1889             var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                              &
1890                                              var_dum_real_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
1891             CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
1892             water_pars_f%pars_xy(k,:,:) = var_exchange_real(:,:)
1893          ENDDO
1894          DEALLOCATE( var_dum_real_3d )
1895       ENDIF
1896
1897       IF ( root_area_density_lsm_f%from_file )  THEN
1898          ALLOCATE( var_dum_real_3d(0:root_area_density_lsm_f%nz-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
1899          var_dum_real_3d = root_area_density_lsm_f%var
1900          DEALLOCATE( root_area_density_lsm_f%var )
1901          ALLOCATE( root_area_density_lsm_f%var(0:root_area_density_lsm_f%nz-1,&
1902                                                nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1903          root_area_density_lsm_f%var = root_area_density_lsm_f%fill
1904
1905          DO  k = 0, root_area_density_lsm_f%nz-1
1906             var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                              &
1907                                              var_dum_real_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
1908             CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
1909             root_area_density_lsm_f%var(k,:,:) = var_exchange_real(:,:)
1910          ENDDO
1911          DEALLOCATE( var_dum_real_3d )
1912       ENDIF
1913
1914       IF ( soil_pars_f%from_file )  THEN
1915          IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN
1916
1917             ALLOCATE( var_dum_real_3d(0:soil_pars_f%np-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
1918             var_dum_real_3d = soil_pars_f%pars_xy
1919             DEALLOCATE( soil_pars_f%pars_xy )
1920             ALLOCATE( soil_pars_f%pars_xy(0:soil_pars_f%np-1,                 &
1921                                            nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1922             soil_pars_f%pars_xy = soil_pars_f%fill
1923
1924             DO  k = 0, soil_pars_f%np-1
1925                var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                           &
1926                                              var_dum_real_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
1927                CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
1928                soil_pars_f%pars_xy(k,:,:) = var_exchange_real(:,:)
1929             ENDDO
1930             DEALLOCATE( var_dum_real_3d )
1931          ELSEIF ( soil_pars_f%lod == 2 )  THEN
1932             ALLOCATE( var_dum_real_4d(0:soil_pars_f%np-1,                     &
1933                                       0:soil_pars_f%nz-1,                     &
1934                                       nys:nyn,nxl:nxr) )
1935             var_dum_real_4d = soil_pars_f%pars_xyz
1936             DEALLOCATE( soil_pars_f%pars_xyz )
1937             ALLOCATE( soil_pars_f%pars_xyz(0:soil_pars_f%np-1,                &
1938                                            0:soil_pars_f%nz-1,                &
1939                                            nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1940             soil_pars_f%pars_xyz = soil_pars_f%fill
1941
1942             DO  k2 = 0, soil_pars_f%nz-1
1943                DO  k = 0, soil_pars_f%np-1
1944                   var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                        &
1945                                           var_dum_real_4d(k,k2,nys:nyn,nxl:nxr)
1946                   CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
1947
1948                   soil_pars_f%pars_xyz(k,k2,:,:) = var_exchange_real(:,:)
1949                ENDDO
1950             ENDDO
1951             DEALLOCATE( var_dum_real_4d )
1952          ENDIF
1953       ENDIF
1954
1955       IF ( pavement_subsurface_pars_f%from_file )  THEN
1956          ALLOCATE( var_dum_real_4d(0:pavement_subsurface_pars_f%np-1,         &
1957                                    0:pavement_subsurface_pars_f%nz-1,         &
1958                                    nys:nyn,nxl:nxr) )
1959          var_dum_real_4d = pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz
1960          DEALLOCATE( pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz )
1961          ALLOCATE( pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz                        &
1962                                          (0:pavement_subsurface_pars_f%np-1,  &
1963                                           0:pavement_subsurface_pars_f%nz-1,  &
1964                                           nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1965          pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz = pavement_subsurface_pars_f%fill
1966
1967          DO  k2 = 0, pavement_subsurface_pars_f%nz-1
1968             DO  k = 0, pavement_subsurface_pars_f%np-1
1969                var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                           &
1970                                          var_dum_real_4d(k,k2,nys:nyn,nxl:nxr)
1971                CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
1972                pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(k,k2,:,:) =                &
1973                                                        var_exchange_real(:,:)
1974             ENDDO
1975          ENDDO
1976          DEALLOCATE( var_dum_real_4d )
1977       ENDIF
1978
1979!
1980!--    In case of non-cyclic boundary conditions, set Neumann conditions at the
1981!--    lateral boundaries.
1982       IF ( .NOT. bc_ns_cyc )  THEN
1983          IF ( nys == 0  )  THEN
1984             IF ( albedo_type_f%from_file )                                    &
1985                albedo_type_f%var(-1,:) = albedo_type_f%var(0,:)
1986             IF ( pavement_type_f%from_file )                                  &
1987                pavement_type_f%var(-1,:) = pavement_type_f%var(0,:)
1988             IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
1989                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
1990                   soil_type_f%var_2d(-1,:) = soil_type_f%var_2d(0,:)
1991                ELSE
1992                   soil_type_f%var_3d(:,-1,:) = soil_type_f%var_3d(:,0,:)
1993                ENDIF
1994             ENDIF
1995             IF ( vegetation_type_f%from_file )                                &
1996                vegetation_type_f%var(-1,:) = vegetation_type_f%var(0,:)
1997             IF ( water_type_f%from_file )                                     &
1998                water_type_f%var(-1,:) = water_type_f%var(0,:)
1999             IF ( surface_fraction_f%from_file )                               &
2000                surface_fraction_f%frac(:,-1,:) = surface_fraction_f%frac(:,0,:)
2001             IF ( building_pars_f%from_file )                                  &
2002                building_pars_f%pars_xy(:,-1,:) = building_pars_f%pars_xy(:,0,:)
2003             IF ( albedo_pars_f%from_file )                                    &
2004                albedo_pars_f%pars_xy(:,-1,:) = albedo_pars_f%pars_xy(:,0,:)
2005             IF ( pavement_pars_f%from_file )                                  &
2006                pavement_pars_f%pars_xy(:,-1,:) = pavement_pars_f%pars_xy(:,0,:)
2007             IF ( vegetation_pars_f%from_file )                                &
2008                vegetation_pars_f%pars_xy(:,-1,:) =                            &
2009                                               vegetation_pars_f%pars_xy(:,0,:)
2010             IF ( water_pars_f%from_file )                                     &
2011                water_pars_f%pars_xy(:,-1,:) = water_pars_f%pars_xy(:,0,:)
2012             IF ( root_area_density_lsm_f%from_file )                          &
2013                root_area_density_lsm_f%var(:,-1,:) =                          &
2014                                            root_area_density_lsm_f%var(:,0,:)
2015             IF ( soil_pars_f%from_file )  THEN
2016                IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN
2017                   soil_pars_f%pars_xy(:,-1,:) = soil_pars_f%pars_xy(:,0,:)
2018                ELSE
2019                   soil_pars_f%pars_xyz(:,:,-1,:) = soil_pars_f%pars_xyz(:,:,0,:)
2020                ENDIF
2021             ENDIF
2022             IF ( pavement_subsurface_pars_f%from_file )                       &
2023                pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,-1,:) =                &
2024                                   pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,0,:)
2025          ENDIF
2026
2027          IF ( nyn == ny )  THEN
2028             IF ( albedo_type_f%from_file )                                    &
2029                albedo_type_f%var(ny+1,:) = albedo_type_f%var(ny,:)
2030             IF ( pavement_type_f%from_file )                                  &
2031                pavement_type_f%var(ny+1,:) = pavement_type_f%var(ny,:)
2032             IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
2033                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
2034                   soil_type_f%var_2d(ny+1,:) = soil_type_f%var_2d(ny,:)
2035                ELSE
2036                   soil_type_f%var_3d(:,ny+1,:) = soil_type_f%var_3d(:,ny,:)
2037                ENDIF
2038             ENDIF
2039             IF ( vegetation_type_f%from_file )                                &
2040                vegetation_type_f%var(ny+1,:) = vegetation_type_f%var(ny,:)
2041             IF ( water_type_f%from_file )                                     &
2042                water_type_f%var(ny+1,:) = water_type_f%var(ny,:)
2043             IF ( surface_fraction_f%from_file )                               &
2044                surface_fraction_f%frac(:,ny+1,:) =                            &
2045                                             surface_fraction_f%frac(:,ny,:)
2046             IF ( building_pars_f%from_file )                                  &
2047                building_pars_f%pars_xy(:,ny+1,:) =                            &
2048                                             building_pars_f%pars_xy(:,ny,:)
2049             IF ( albedo_pars_f%from_file )                                    &
2050                albedo_pars_f%pars_xy(:,ny+1,:) = albedo_pars_f%pars_xy(:,ny,:)
2051             IF ( pavement_pars_f%from_file )                                  &
2052                pavement_pars_f%pars_xy(:,ny+1,:) =                            &
2053                                             pavement_pars_f%pars_xy(:,ny,:)
2054             IF ( vegetation_pars_f%from_file )                                &
2055                vegetation_pars_f%pars_xy(:,ny+1,:) =                          &
2056                                               vegetation_pars_f%pars_xy(:,ny,:)
2057             IF ( water_pars_f%from_file )                                     &
2058                water_pars_f%pars_xy(:,ny+1,:) = water_pars_f%pars_xy(:,ny,:)
2059             IF ( root_area_density_lsm_f%from_file )                          &
2060                root_area_density_lsm_f%var(:,ny+1,:) =                        &
2061                                            root_area_density_lsm_f%var(:,ny,:)
2062             IF ( soil_pars_f%from_file )  THEN
2063                IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN
2064                   soil_pars_f%pars_xy(:,ny+1,:) = soil_pars_f%pars_xy(:,ny,:)
2065                ELSE
2066                   soil_pars_f%pars_xyz(:,:,ny+1,:) =                          &
2067                                              soil_pars_f%pars_xyz(:,:,ny,:)
2068                ENDIF
2069             ENDIF
2070             IF ( pavement_subsurface_pars_f%from_file )                       &
2071                pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,ny+1,:) =              &
2072                                   pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,ny,:)
2073          ENDIF
2074       ENDIF
2075
2076       IF ( .NOT. bc_lr_cyc )  THEN
2077          IF ( nxl == 0 )  THEN
2078            IF ( albedo_type_f%from_file )                                     &
2079                albedo_type_f%var(:,-1) = albedo_type_f%var(:,0)
2080             IF ( pavement_type_f%from_file )                                  &
2081                pavement_type_f%var(:,-1) = pavement_type_f%var(:,0)
2082             IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
2083                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
2084                   soil_type_f%var_2d(:,-1) = soil_type_f%var_2d(:,0)
2085                ELSE
2086                   soil_type_f%var_3d(:,:,-1) = soil_type_f%var_3d(:,:,0)
2087                ENDIF
2088             ENDIF
2089             IF ( vegetation_type_f%from_file )                                &
2090                vegetation_type_f%var(:,-1) = vegetation_type_f%var(:,0)
2091             IF ( water_type_f%from_file )                                     &
2092                water_type_f%var(:,-1) = water_type_f%var(:,0)
2093             IF ( surface_fraction_f%from_file )                               &
2094                surface_fraction_f%frac(:,:,-1) = surface_fraction_f%frac(:,:,0)
2095             IF ( building_pars_f%from_file )                                  &
2096                building_pars_f%pars_xy(:,:,-1) = building_pars_f%pars_xy(:,:,0)
2097             IF ( albedo_pars_f%from_file )                                    &
2098                albedo_pars_f%pars_xy(:,:,-1) = albedo_pars_f%pars_xy(:,:,0)
2099             IF ( pavement_pars_f%from_file )                                  &
2100                pavement_pars_f%pars_xy(:,:,-1) = pavement_pars_f%pars_xy(:,:,0)
2101             IF ( vegetation_pars_f%from_file )                                &
2102                vegetation_pars_f%pars_xy(:,:,-1) =                            &
2103                                               vegetation_pars_f%pars_xy(:,:,0)
2104             IF ( water_pars_f%from_file )                                     &
2105                water_pars_f%pars_xy(:,:,-1) = water_pars_f%pars_xy(:,:,0)
2106             IF ( root_area_density_lsm_f%from_file )                          &
2107                root_area_density_lsm_f%var(:,:,-1) =                          &
2108                                            root_area_density_lsm_f%var(:,:,0)
2109             IF ( soil_pars_f%from_file )  THEN
2110                IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN
2111                   soil_pars_f%pars_xy(:,:,-1) = soil_pars_f%pars_xy(:,:,0)
2112                ELSE
2113                   soil_pars_f%pars_xyz(:,:,:,-1) = soil_pars_f%pars_xyz(:,:,:,0)
2114                ENDIF
2115             ENDIF
2116             IF ( pavement_subsurface_pars_f%from_file )                       &
2117                pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,:,-1) =                &
2118                                    pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,:,0)
2119          ENDIF
2120
2121          IF ( nxr == nx )  THEN
2122             IF ( albedo_type_f%from_file )                                    &
2123                albedo_type_f%var(:,nx+1) = albedo_type_f%var(:,nx)
2124             IF ( pavement_type_f%from_file )                                  &
2125                pavement_type_f%var(:,nx+1) = pavement_type_f%var(:,nx)
2126             IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
2127                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
2128                   soil_type_f%var_2d(:,nx+1) = soil_type_f%var_2d(:,nx)
2129                ELSE
2130                   soil_type_f%var_3d(:,:,nx+1) = soil_type_f%var_3d(:,:,nx)
2131                ENDIF
2132             ENDIF
2133             IF ( vegetation_type_f%from_file )                                &
2134                vegetation_type_f%var(:,nx+1) = vegetation_type_f%var(:,nx)
2135             IF ( water_type_f%from_file )                                     &
2136                water_type_f%var(:,nx+1) = water_type_f%var(:,nx)
2137             IF ( surface_fraction_f%from_file )                               &
2138                surface_fraction_f%frac(:,:,nx+1) =                            &
2139                                             surface_fraction_f%frac(:,:,nx)
2140             IF ( building_pars_f%from_file )                                  &
2141                building_pars_f%pars_xy(:,:,nx+1) =                            &
2142                                             building_pars_f%pars_xy(:,:,nx)
2143             IF ( albedo_pars_f%from_file )                                    &
2144                albedo_pars_f%pars_xy(:,:,nx+1) = albedo_pars_f%pars_xy(:,:,nx)
2145             IF ( pavement_pars_f%from_file )                                  &
2146                pavement_pars_f%pars_xy(:,:,nx+1) =                            &
2147                                             pavement_pars_f%pars_xy(:,:,nx)
2148             IF ( vegetation_pars_f%from_file )                                &
2149                vegetation_pars_f%pars_xy(:,:,nx+1) =                          &
2150                                               vegetation_pars_f%pars_xy(:,:,nx)
2151             IF ( water_pars_f%from_file )                                     &
2152                water_pars_f%pars_xy(:,:,nx+1) = water_pars_f%pars_xy(:,:,nx)
2153             IF ( root_area_density_lsm_f%from_file )                          &
2154                root_area_density_lsm_f%var(:,:,nx+1) =                        &
2155                                            root_area_density_lsm_f%var(:,:,nx)
2156             IF ( soil_pars_f%from_file )  THEN
2157                IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN
2158                   soil_pars_f%pars_xy(:,:,nx+1) = soil_pars_f%pars_xy(:,:,nx)
2159                ELSE
2160                   soil_pars_f%pars_xyz(:,:,:,nx+1) =                          &
2161                                              soil_pars_f%pars_xyz(:,:,:,nx)
2162                ENDIF
2163             ENDIF
2164             IF ( pavement_subsurface_pars_f%from_file )                       &
2165                pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,:,nx+1) =              &
2166                                   pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,:,nx)
2167          ENDIF
2168       ENDIF
2169
2170    END SUBROUTINE netcdf_data_input_surface_data
2171
2172!------------------------------------------------------------------------------!
2173! Description:
2174! ------------
2175!> Reads orography and building information.
2176!------------------------------------------------------------------------------!
2177    SUBROUTINE netcdf_data_input_topo
2178
2179       USE control_parameters,                                                 &
2180           ONLY:  bc_lr_cyc, bc_ns_cyc, message_string, topography
2181
2182       USE indices,                                                            &
2183           ONLY:  nbgp, nx, nxl, nxr, ny, nyn, nys, nzb
2184
2185
2186       IMPLICIT NONE
2187
2188       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names  !< variable names in static input file
2189
2190
2191       INTEGER(iwp) ::  i             !< running index along x-direction
2192       INTEGER(iwp) ::  ii            !< running index for IO blocks
2193       INTEGER(iwp) ::  id_topo       !< NetCDF id of topograhy input file
2194       INTEGER(iwp) ::  j             !< running index along y-direction
2195       INTEGER(iwp) ::  num_vars      !< number of variables in netcdf input file
2196       INTEGER(iwp) ::  skip_n_rows   !< counting variable to skip rows while reading topography file
2197
2198       INTEGER(iwp), DIMENSION(nys-nbgp:nyn+nbgp,nxl-nbgp:nxr+nbgp) ::  var_exchange_int !< dummy variables used to exchange 32-bit Integer arrays
2199
2200       REAL(wp) ::  dum           !< dummy variable to skip columns while reading topography file
2201!
2202!--    CPU measurement
2203       CALL cpu_log( log_point_s(83), 'NetCDF/ASCII input topo', 'start' )
2204
2205!
2206!--    Input via palm-input data standard
2207       IF ( input_pids_static )  THEN
2208#if defined ( __netcdf )
2209!
2210!--       Open file in read-only mode
2211          CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //                    &
2212                               TRIM( coupling_char ), id_topo )
2213!
2214!--       At first, inquire all variable names.
2215!--       This will be used to check whether an  input variable exist
2216!--       or not.
2217          CALL inquire_num_variables( id_topo, num_vars )
2218!
2219!--       Allocate memory to store variable names and inquire them.
2220          ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
2221          CALL inquire_variable_names( id_topo, var_names )
2222!
2223!--       Read x, y - dimensions. Only required for consistency checks.
2224          CALL get_dimension_length( id_topo, dim_static%nx, 'x' )
2225          CALL get_dimension_length( id_topo, dim_static%ny, 'y' )
2226          ALLOCATE( dim_static%x(0:dim_static%nx-1) )
2227          ALLOCATE( dim_static%y(0:dim_static%ny-1) )
2228          CALL get_variable( id_topo, 'x', dim_static%x )
2229          CALL get_variable( id_topo, 'y', dim_static%y )
2230!
2231!--       Terrain height. First, get variable-related _FillValue attribute
2232          IF ( check_existence( var_names, 'zt' ) )  THEN
2233             terrain_height_f%from_file = .TRUE.
2234             CALL get_attribute( id_topo, char_fill, terrain_height_f%fill,    &
2235                                 .FALSE., 'zt' )
2236!
2237!--          Input 2D terrain height.
2238             ALLOCATE ( terrain_height_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
2239             
2240             CALL get_variable( id_topo, 'zt', terrain_height_f%var,           &
2241                                nxl, nxr, nys, nyn )
2242
2243          ELSE
2244             terrain_height_f%from_file = .FALSE.
2245          ENDIF
2246
2247!
2248!--       Read building height. First, read its _FillValue attribute,
2249!--       as well as lod attribute
2250          buildings_f%from_file = .FALSE.
2251          IF ( check_existence( var_names, 'buildings_2d' ) )  THEN
2252             buildings_f%from_file = .TRUE.
2253             CALL get_attribute( id_topo, char_lod, buildings_f%lod,           &
2254                                 .FALSE., 'buildings_2d' )
2255
2256             CALL get_attribute( id_topo, char_fill, buildings_f%fill1,        &
2257                                 .FALSE., 'buildings_2d' )
2258
2259!
2260!--          Read 2D buildings
2261             IF ( buildings_f%lod == 1 )  THEN
2262                ALLOCATE ( buildings_f%var_2d(nys:nyn,nxl:nxr) )
2263
2264                CALL get_variable( id_topo, 'buildings_2d',                    &
2265                                   buildings_f%var_2d,                         &
2266                                   nxl, nxr, nys, nyn )
2267             ELSE
2268                message_string = 'NetCDF attribute lod ' //                    &
2269                                 '(level of detail) is not set ' //            &
2270                                 'properly for buildings_2d.'
2271                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0540',               &
2272                               1, 2, 0, 6, 0 )
2273             ENDIF
2274          ENDIF
2275!
2276!--       If available, also read 3D building information. If both are
2277!--       available, use 3D information.
2278          IF ( check_existence( var_names, 'buildings_3d' ) )  THEN
2279             buildings_f%from_file = .TRUE.
2280             CALL get_attribute( id_topo, char_lod, buildings_f%lod,           &
2281                                 .FALSE., 'buildings_3d' )     
2282
2283             CALL get_attribute( id_topo, char_fill, buildings_f%fill2,        &
2284                                 .FALSE., 'buildings_3d' )
2285
2286             CALL get_dimension_length( id_topo, buildings_f%nz, 'z' )
2287!
2288!--          Read 3D buildings
2289             IF ( buildings_f%lod == 2 )  THEN
2290                ALLOCATE( buildings_f%z(nzb:buildings_f%nz-1) )
2291                CALL get_variable( id_topo, 'z', buildings_f%z )
2292
2293                ALLOCATE( buildings_f%var_3d(nzb:buildings_f%nz-1,             &
2294                                             nys:nyn,nxl:nxr) )
2295                buildings_f%var_3d = 0
2296               
2297                CALL get_variable( id_topo, 'buildings_3d',                    &
2298                                   buildings_f%var_3d,                         &
2299                                   nxl, nxr, nys, nyn, 0, buildings_f%nz-1 )
2300             ELSE
2301                message_string = 'NetCDF attribute lod ' //                    &
2302                                 '(level of detail) is not set ' //            &
2303                                 'properly for buildings_3d.'
2304                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0541',               &
2305                               1, 2, 0, 6, 0 )
2306             ENDIF
2307          ENDIF
2308!
2309!--       Read building IDs and its FillValue attribute. Further required
2310!--       for mapping buildings on top of orography.
2311          IF ( check_existence( var_names, 'building_id' ) )  THEN
2312             building_id_f%from_file = .TRUE.
2313             CALL get_attribute( id_topo, char_fill,                           &
2314                                 building_id_f%fill, .FALSE.,                  &
2315                                 'building_id' )
2316
2317             ALLOCATE ( building_id_f%var(nys:nyn,nxl:nxr) )
2318             
2319             CALL get_variable( id_topo, 'building_id', building_id_f%var,     &
2320                                nxl, nxr, nys, nyn )
2321          ELSE
2322             building_id_f%from_file = .FALSE.
2323          ENDIF
2324!
2325!--       Read building_type and required attributes.
2326          IF ( check_existence( var_names, 'building_type' ) )  THEN
2327             building_type_f%from_file = .TRUE.
2328             CALL get_attribute( id_topo, char_fill,                           &
2329                                 building_type_f%fill, .FALSE.,                &
2330                                 'building_type' )
2331
2332             ALLOCATE ( building_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr) )
2333
2334             CALL get_variable( id_topo, 'building_type', building_type_f%var, &
2335                                nxl, nxr, nys, nyn )
2336
2337          ELSE
2338             building_type_f%from_file = .FALSE.
2339          ENDIF
2340!
2341!--       Close topography input file
2342          CALL close_input_file( id_topo )
2343#else
2344          CONTINUE
2345#endif
2346!
2347!--    ASCII input
2348       ELSEIF ( TRIM( topography ) == 'read_from_file' )  THEN
2349             
2350          DO  ii = 0, io_blocks-1
2351             IF ( ii == io_group )  THEN
2352
2353                OPEN( 90, FILE='TOPOGRAPHY_DATA'//TRIM( coupling_char ),       &
2354                      STATUS='OLD', FORM='FORMATTED', ERR=10 )
2355!
2356!--             Read topography PE-wise. Rows are read from nyn to nys, columns
2357!--             are read from nxl to nxr. At first, ny-nyn rows need to be skipped.
2358                skip_n_rows = 0
2359                DO WHILE ( skip_n_rows < ny - nyn )
2360                   READ( 90, * )
2361                   skip_n_rows = skip_n_rows + 1
2362                ENDDO
2363!
2364!--             Read data from nyn to nys and nxl to nxr. Therefore, skip
2365!--             column until nxl-1 is reached
2366                ALLOCATE ( buildings_f%var_2d(nys:nyn,nxl:nxr) )
2367                DO  j = nyn, nys, -1
2368                   READ( 90, *, ERR=11, END=11 )                               &
2369                                   ( dum, i = 0, nxl-1 ),                      &
2370                                   ( buildings_f%var_2d(j,i), i = nxl, nxr )
2371                ENDDO
2372
2373                GOTO 12
2374
2375 10             message_string = 'file TOPOGRAPHY_DATA'//                      &
2376                                 TRIM( coupling_char )// ' does not exist'
2377                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0208', 1, 2, 0, 6, 0 )
2378
2379 11             message_string = 'errors in file TOPOGRAPHY_DATA'//            &
2380                                 TRIM( coupling_char )
2381                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0209', 2, 2, 0, 6, 0 )
2382
2383 12             CLOSE( 90 )
2384                buildings_f%from_file = .TRUE.
2385
2386             ENDIF
2387#if defined( __parallel )
2388             CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
2389#endif
2390          ENDDO
2391
2392       ENDIF
2393!
2394!--    End of CPU measurement
2395       CALL cpu_log( log_point_s(83), 'NetCDF/ASCII input topo', 'stop' )
2396!
2397!--    Check for minimum requirement to setup building topography. If buildings
2398!--    are provided, also an ID and a type are required.
2399!--    Note, doing this check in check_parameters
2400!--    will be too late (data will be used for grid inititialization before).
2401       IF ( input_pids_static )  THEN
2402          IF ( buildings_f%from_file  .AND.                                    &
2403               .NOT. building_id_f%from_file )  THEN
2404             message_string = 'If building heigths are prescribed in ' //      &
2405                              'static input file, also an ID is required.'
2406             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0542', 1, 2, 0, 6, 0 )
2407          ENDIF
2408       ENDIF
2409!
2410!--    In case no terrain height is provided by static input file, allocate
2411!--    array nevertheless and set terrain height to 0, which simplifies
2412!--    topography initialization.
2413       IF ( .NOT. terrain_height_f%from_file )  THEN
2414          ALLOCATE ( terrain_height_f%var(nys:nyn,nxl:nxr) )
2415          terrain_height_f%var = 0.0_wp
2416       ENDIF
2417!
2418!--    Finally, exchange 1 ghost point for building ID and type.
2419!--    In case of non-cyclic boundary conditions set Neumann conditions at the
2420!--    lateral boundaries.
2421       IF ( building_id_f%from_file )  THEN
2422          var_exchange_int                  = building_id_f%fill
2423          var_exchange_int(nys:nyn,nxl:nxr) = building_id_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)
2424          CALL exchange_horiz_2d_int( var_exchange_int, nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
2425          DEALLOCATE( building_id_f%var )
2426          ALLOCATE( building_id_f%var(nys-nbgp:nyn+nbgp,nxl-nbgp:nxr+nbgp) )
2427          building_id_f%var = var_exchange_int
2428
2429          IF ( .NOT. bc_ns_cyc )  THEN
2430             IF ( nys == 0  )  building_id_f%var(-1,:)   = building_id_f%var(0,:)
2431             IF ( nyn == ny )  building_id_f%var(ny+1,:) = building_id_f%var(ny,:)
2432          ENDIF
2433          IF ( .NOT. bc_lr_cyc )  THEN
2434             IF ( nxl == 0  )  building_id_f%var(:,-1)   = building_id_f%var(:,0)
2435             IF ( nxr == nx )  building_id_f%var(:,nx+1) = building_id_f%var(:,nx)
2436          ENDIF
2437       ENDIF
2438
2439       IF ( building_type_f%from_file )  THEN
2440          var_exchange_int                  = INT( building_type_f%fill, KIND = 4 )
2441          var_exchange_int(nys:nyn,nxl:nxr) =                                  &
2442                          INT( building_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr), KIND = 4 )
2443          CALL exchange_horiz_2d_int( var_exchange_int, nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
2444          DEALLOCATE( building_type_f%var )
2445          ALLOCATE( building_type_f%var(nys-nbgp:nyn+nbgp,nxl-nbgp:nxr+nbgp) )
2446          building_type_f%var = INT( var_exchange_int, KIND = 1 )
2447
2448          IF ( .NOT. bc_ns_cyc )  THEN
2449             IF ( nys == 0  )  building_type_f%var(-1,:)   = building_type_f%var(0,:)
2450             IF ( nyn == ny )  building_type_f%var(ny+1,:) = building_type_f%var(ny,:)
2451          ENDIF
2452          IF ( .NOT. bc_lr_cyc )  THEN
2453             IF ( nxl == 0  )  building_type_f%var(:,-1)   = building_type_f%var(:,0)
2454             IF ( nxr == nx )  building_type_f%var(:,nx+1) = building_type_f%var(:,nx)
2455          ENDIF
2456       ENDIF
2457
2458    END SUBROUTINE netcdf_data_input_topo
2459
2460!------------------------------------------------------------------------------!
2461! Description:
2462! ------------
2463!> Reads initialization data of u, v, w, pt, q, geostrophic wind components,
2464!> as well as soil moisture and soil temperature, derived from larger-scale
2465!> model (COSMO) by Inifor.
2466!------------------------------------------------------------------------------!
2467    SUBROUTINE netcdf_data_input_init_3d
2468
2469       USE arrays_3d,                                                          &
2470           ONLY:  q, pt, u, v, w, zu, zw
2471
2472       USE control_parameters,                                                 &
2473           ONLY:  bc_lr_cyc, bc_ns_cyc, humidity, message_string, neutral
2474
2475       USE indices,                                                            &
2476           ONLY:  nx, nxl, nxlu, nxr, ny, nyn, nys, nysv, nzb, nz, nzt
2477
2478       IMPLICIT NONE
2479
2480       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names
2481
2482       LOGICAL      ::  dynamic_3d = .TRUE. !< flag indicating that 3D data is read from dynamic file
2483       
2484       INTEGER(iwp) ::  id_dynamic !< NetCDF id of dynamic input file
2485       INTEGER(iwp) ::  num_vars   !< number of variables in netcdf input file
2486
2487       LOGICAL      ::  check_passed !< flag indicating if a check passed
2488
2489!
2490!--    Skip routine if no input file with dynamic input data is available.
2491       IF ( .NOT. input_pids_dynamic )  RETURN
2492!
2493!--    Please note, Inifor is designed to provide initial data for u and v for
2494!--    the prognostic grid points in case of lateral Dirichlet conditions.
2495!--    This means that Inifor provides data from nxlu:nxr (for u) and
2496!--    from nysv:nyn (for v) at the left and south domain boundary, respectively.
2497!--    However, as work-around for the moment, PALM will run with cyclic
2498!--    conditions and will be initialized with data provided by Inifor
2499!--    boundaries in case of Dirichlet.
2500!--    Hence, simply set set nxlu/nysv to 1 (will be reset to its original value
2501!--    at the end of this routine.
2502       IF ( bc_lr_cyc  .AND.  nxl == 0 )  nxlu = 1
2503       IF ( bc_ns_cyc  .AND.  nys == 0 )  nysv = 1
2504
2505!
2506!--    CPU measurement
2507       CALL cpu_log( log_point_s(85), 'NetCDF input init', 'start' )
2508
2509#if defined ( __netcdf )
2510!
2511!--    Open file in read-only mode
2512       CALL open_read_file( TRIM( input_file_dynamic ) //                      &
2513                            TRIM( coupling_char ), id_dynamic )
2514
2515!
2516!--    At first, inquire all variable names.
2517       CALL inquire_num_variables( id_dynamic, num_vars )
2518!
2519!--    Allocate memory to store variable names.
2520       ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
2521       CALL inquire_variable_names( id_dynamic, var_names )
2522!
2523!--    Read vertical dimension of scalar und w grid.
2524       CALL get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nzu, 'z'     )
2525       CALL get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nzw, 'zw'    )
2526!
2527!--    Read also the horizontal dimensions. These are used just used fo
2528!--    checking the compatibility with the PALM grid before reading.
2529       CALL get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nx,  'x'  )
2530       CALL get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nxu, 'xu' )
2531       CALL get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%ny,  'y'  )
2532       CALL get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nyv, 'yv' )
2533
2534!
2535!--    Check for correct horizontal and vertical dimension. Please note,
2536!--    checks are performed directly here and not called from
2537!--    check_parameters as some varialbes are still not allocated there.
2538!--    Moreover, please note, u- and v-grid has 1 grid point less on
2539!--    Inifor grid.
2540       IF ( init_3d%nx-1 /= nx  .OR.  init_3d%nxu-1 /= nx - 1  .OR.            &
2541            init_3d%ny-1 /= ny  .OR.  init_3d%nyv-1 /= ny - 1 )  THEN
2542          message_string = 'Number of inifor horizontal grid points  '//       &
2543                           'does not match the number of numeric grid '//      &
2544                           'points.'
2545          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0543', 1, 2, 0, 6, 0 )
2546       ENDIF
2547
2548       IF ( init_3d%nzu /= nz )  THEN
2549          message_string = 'Number of inifor vertical grid points ' //         &
2550                           'does not match the number of numeric grid '//      &
2551                           'points.'
2552          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0543', 1, 2, 0, 6, 0 )
2553       ENDIF
2554!
2555!--    Read vertical dimensions. Later, these are required for eventual
2556!--    inter- and extrapolations of the initialization data.
2557       IF ( check_existence( var_names, 'z' ) )  THEN
2558          ALLOCATE( init_3d%zu_atmos(1:init_3d%nzu) )
2559          CALL get_variable( id_dynamic, 'z', init_3d%zu_atmos )
2560       ENDIF
2561       IF ( check_existence( var_names, 'zw' ) )  THEN
2562          ALLOCATE( init_3d%zw_atmos(1:init_3d%nzw) )
2563          CALL get_variable( id_dynamic, 'zw', init_3d%zw_atmos )
2564       ENDIF
2565!
2566!--    Check for consistency between vertical coordinates in dynamic
2567!--    driver and numeric grid.
2568!--    Please note, depending on compiler options both may be
2569!--    equal up to a certain threshold, and differences between
2570!--    the numeric grid and vertical coordinate in the driver can built-
2571!--    up to 10E-1-10E-0 m. For this reason, the check is performed not
2572!--    for exactly matching values.
2573       IF ( ANY( ABS( zu(1:nzt)   - init_3d%zu_atmos(1:init_3d%nzu) )    &
2574                      > 10E-1 )  .OR.                                    &
2575            ANY( ABS( zw(1:nzt-1) - init_3d%zw_atmos(1:init_3d%nzw) )    &
2576                      > 10E-1 ) )  THEN
2577          message_string = 'Vertical grid in dynamic driver does not '// &
2578                           'match the numeric grid.'
2579          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0543', 1, 2, 0, 6, 0 )
2580       ENDIF
2581!
2582!--    Read initial geostrophic wind components at
2583!--    t = 0 (index 1 in file).
2584       IF ( check_existence( var_names, 'ls_forcing_ug' ) )  THEN
2585          ALLOCATE( init_3d%ug_init(nzb:nzt+1) )
2586          init_3d%ug_init = 0.0_wp
2587
2588          CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_ug', 1,          &
2589                                init_3d%ug_init(1:nzt) )
2590!
2591!--       Set top-boundary condition (Neumann)
2592          init_3d%ug_init(nzt+1) = init_3d%ug_init(nzt)
2593
2594          init_3d%from_file_ug = .TRUE.
2595       ELSE
2596          init_3d%from_file_ug = .FALSE.
2597       ENDIF
2598       IF ( check_existence( var_names, 'ls_forcing_vg' ) )  THEN
2599          ALLOCATE( init_3d%vg_init(nzb:nzt+1) )
2600          init_3d%vg_init = 0.0_wp
2601
2602          CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_vg', 1,          &
2603                                init_3d%vg_init(1:nzt) )
2604!
2605!--       Set top-boundary condition (Neumann)
2606          init_3d%vg_init(nzt+1) = init_3d%vg_init(nzt)
2607
2608          init_3d%from_file_vg = .TRUE.
2609       ELSE
2610          init_3d%from_file_vg = .FALSE.
2611       ENDIF
2612!
2613!--    Read inital 3D data of u, v, w, pt and q,
2614!--    derived from COSMO model. Read PE-wise yz-slices.
2615!--    Please note, the u-, v- and w-component are defined on different
2616!--    grids with one element less in the x-, y-,
2617!--    and z-direction, respectively. Hence, reading is subdivided
2618!--    into separate loops. 
2619!--    Read u-component
2620       IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_u' ) )  THEN
2621!
2622!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
2623          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_u,           &
2624                              .FALSE., 'init_atmosphere_u' )
2625          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_u,             &
2626                              .FALSE., 'init_atmosphere_u' )
2627!
2628!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
2629          IF ( init_3d%lod_u == 1 )  THEN
2630             ALLOCATE( init_3d%u_init(nzb:nzt+1) )
2631             init_3d%u_init = 0.0_wp
2632
2633             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_u',               &
2634                                init_3d%u_init(nzb+1:nzt) )
2635!
2636!--          Set top-boundary condition (Neumann)
2637             init_3d%u_init(nzt+1) = init_3d%u_init(nzt)
2638!
2639!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
2640          ELSEIF ( init_3d%lod_u == 2 )  THEN
2641             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_u',               &
2642                                u(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxlu:nxr),                 &
2643                                nxlu, nys+1, nzb+1,                            &
2644                                nxr-nxlu+1, nyn-nys+1, init_3d%nzu,            &
2645                                dynamic_3d )
2646!
2647!--          Set value at leftmost model grid point nxl = 0. This is because
2648!--          Inifor provides data only from 1:nx-1 since it assumes non-cyclic
2649!--          conditions.
2650             IF ( nxl == 0 )                                                   &
2651                u(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl) = u(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxlu)
2652!
2653!--          Set bottom and top-boundary
2654             u(nzb,:,:)   = u(nzb+1,:,:)
2655             u(nzt+1,:,:) = u(nzt,:,:)
2656             
2657          ENDIF
2658          init_3d%from_file_u = .TRUE.
2659       ELSE
2660          message_string = 'Missing initial data for u-component'
2661          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
2662       ENDIF
2663!
2664!--    Read v-component
2665       IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_v' ) )  THEN
2666!
2667!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
2668          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_v,           &
2669                              .FALSE., 'init_atmosphere_v' )
2670          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_v,             &
2671                              .FALSE., 'init_atmosphere_v' )
2672!
2673!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
2674          IF ( init_3d%lod_v == 1 )  THEN
2675             ALLOCATE( init_3d%v_init(nzb:nzt+1) )
2676             init_3d%v_init = 0.0_wp
2677
2678             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_v',               &
2679                                init_3d%v_init(nzb+1:nzt) )
2680!
2681!--          Set top-boundary condition (Neumann)
2682             init_3d%v_init(nzt+1) = init_3d%v_init(nzt)
2683!
2684!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
2685          ELSEIF ( init_3d%lod_v == 2 )  THEN
2686         
2687             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_v',               &
2688                                v(nzb+1:nzt,nysv:nyn,nxl:nxr),                 &
2689                                nxl+1, nysv, nzb+1,                            &
2690                                nxr-nxl+1, nyn-nysv+1, init_3d%nzu,            &
2691                                dynamic_3d )
2692!
2693!--          Set value at southmost model grid point nys = 0. This is because
2694!--          Inifor provides data only from 1:ny-1 since it assumes non-cyclic
2695!--          conditions.
2696             IF ( nys == 0 )                                                   &
2697                v(nzb+1:nzt,nys,nxl:nxr) = v(nzb+1:nzt,nysv,nxl:nxr)                               
2698!
2699!--          Set bottom and top-boundary
2700             v(nzb,:,:)   = v(nzb+1,:,:)
2701             v(nzt+1,:,:) = v(nzt,:,:)
2702             
2703          ENDIF
2704          init_3d%from_file_v = .TRUE.
2705       ELSE
2706          message_string = 'Missing initial data for v-component'
2707          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
2708       ENDIF
2709!
2710!--    Read w-component
2711       IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_w' ) )  THEN
2712!
2713!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
2714          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_w,           &
2715                              .FALSE., 'init_atmosphere_w' )
2716          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_w,             &
2717                              .FALSE., 'init_atmosphere_w' )
2718!
2719!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
2720          IF ( init_3d%lod_w == 1 )  THEN
2721             ALLOCATE( init_3d%w_init(nzb:nzt+1) )
2722             init_3d%w_init = 0.0_wp
2723
2724             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_w',               &
2725                                init_3d%w_init(nzb+1:nzt-1) )
2726!
2727!--          Set top-boundary condition (Neumann)
2728             init_3d%w_init(nzt:nzt+1) = init_3d%w_init(nzt-1)
2729!
2730!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
2731          ELSEIF ( init_3d%lod_w == 2 )  THEN
2732
2733             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_w',                &
2734                                w(nzb+1:nzt-1,nys:nyn,nxl:nxr),                 &
2735                                nxl+1, nys+1, nzb+1,                            &
2736                                nxr-nxl+1, nyn-nys+1, init_3d%nzw,              &
2737                                dynamic_3d )
2738!
2739!--          Set bottom and top-boundary                               
2740             w(nzb,:,:)   = 0.0_wp 
2741             w(nzt,:,:)   = w(nzt-1,:,:)
2742             w(nzt+1,:,:) = w(nzt-1,:,:)
2743
2744          ENDIF
2745          init_3d%from_file_w = .TRUE.
2746       ELSE
2747          message_string = 'Missing initial data for w-component'
2748          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
2749       ENDIF
2750!
2751!--    Read potential temperature
2752       IF ( .NOT. neutral )  THEN
2753          IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_pt' ) )  THEN
2754!
2755!--          Read attributes for the fill value and level-of-detail
2756             CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_pt,       &
2757                                 .FALSE., 'init_atmosphere_pt' )
2758             CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_pt,         &
2759                                 .FALSE., 'init_atmosphere_pt' )
2760!
2761!--          level-of-detail 1 - read initialization profile
2762             IF ( init_3d%lod_pt == 1 )  THEN
2763                ALLOCATE( init_3d%pt_init(nzb:nzt+1) )
2764
2765                CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_pt',           &
2766                                   init_3d%pt_init(nzb+1:nzt) )
2767!
2768!--             Set Neumann top and surface boundary condition for initial
2769!--             profil
2770                init_3d%pt_init(nzb)   = init_3d%pt_init(nzb+1)
2771                init_3d%pt_init(nzt+1) = init_3d%pt_init(nzt)
2772!
2773!--          level-of-detail 2 - read 3D initialization data
2774             ELSEIF ( init_3d%lod_pt == 2 )  THEN
2775
2776                CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_pt',           &
2777                                   pt(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl:nxr),              &
2778                                   nxl+1, nys+1, nzb+1,                        &
2779                                   nxr-nxl+1, nyn-nys+1, init_3d%nzu,          &
2780                                   dynamic_3d )
2781                                   
2782!
2783!--             Set bottom and top-boundary
2784                pt(nzb,:,:)   = pt(nzb+1,:,:)
2785                pt(nzt+1,:,:) = pt(nzt,:,:)             
2786
2787             ENDIF
2788             init_3d%from_file_pt = .TRUE.
2789          ELSE
2790             message_string = 'Missing initial data for ' //                   &
2791                              'potential temperature'
2792             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
2793          ENDIF
2794       ENDIF
2795!
2796!--    Read mixing ratio
2797       IF ( humidity )  THEN
2798          IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_qv' ) )  THEN
2799!
2800!--          Read attributes for the fill value and level-of-detail
2801             CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_q,        &
2802                                 .FALSE., 'init_atmosphere_qv' )
2803             CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_q,          &
2804                                 .FALSE., 'init_atmosphere_qv' )
2805!
2806!--          level-of-detail 1 - read initialization profile
2807             IF ( init_3d%lod_q == 1 )  THEN
2808                ALLOCATE( init_3d%q_init(nzb:nzt+1) )
2809
2810                CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_qv',           &
2811                                    init_3d%q_init(nzb+1:nzt) )
2812!
2813!--             Set bottom and top boundary condition (Neumann)
2814                init_3d%q_init(nzb)   = init_3d%q_init(nzb+1)
2815                init_3d%q_init(nzt+1) = init_3d%q_init(nzt)
2816!
2817!--          level-of-detail 2 - read 3D initialization data
2818             ELSEIF ( init_3d%lod_q == 2 )  THEN
2819             
2820                CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_qv',           &
2821                                   q(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl:nxr),               &
2822                                   nxl+1, nys+1, nzb+1,                        &
2823                                   nxr-nxl+1, nyn-nys+1, init_3d%nzu,          &
2824                                   dynamic_3d )
2825                                   
2826!
2827!--             Set bottom and top-boundary
2828                q(nzb,:,:)   = q(nzb+1,:,:)
2829                q(nzt+1,:,:) = q(nzt,:,:)
2830               
2831             ENDIF
2832             init_3d%from_file_q = .TRUE.
2833          ELSE
2834             message_string = 'Missing initial data for ' //                   &
2835                              'mixing ratio'
2836             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
2837          ENDIF
2838       ENDIF
2839!
2840!--    Close input file
2841       CALL close_input_file( id_dynamic )
2842#endif
2843!
2844!--    End of CPU measurement
2845       CALL cpu_log( log_point_s(85), 'NetCDF input init', 'stop' )
2846!
2847!--    Finally, check if the input data has any fill values. Please note,
2848!--    checks depend on the LOD of the input data.
2849       IF ( init_3d%from_file_u )  THEN
2850          check_passed = .TRUE.
2851          IF ( init_3d%lod_u == 1 )  THEN
2852             IF ( ANY( init_3d%u_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_u ) )       &
2853                check_passed = .FALSE.
2854          ELSEIF ( init_3d%lod_u == 2 )  THEN
2855             IF ( ANY( u(nzb+1:nzt+1,nys:nyn,nxlu:nxr) == init_3d%fill_u ) )   &
2856                check_passed = .FALSE.
2857          ENDIF
2858          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
2859             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_u must ' //    &
2860                              'not contain any _FillValues'
2861             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
2862          ENDIF
2863       ENDIF
2864
2865       IF ( init_3d%from_file_v )  THEN
2866          check_passed = .TRUE.
2867          IF ( init_3d%lod_v == 1 )  THEN
2868             IF ( ANY( init_3d%v_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_v ) )       &
2869                check_passed = .FALSE.
2870          ELSEIF ( init_3d%lod_v == 2 )  THEN
2871             IF ( ANY( v(nzb+1:nzt+1,nysv:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_v ) )   &
2872                check_passed = .FALSE.
2873          ENDIF
2874          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
2875             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_v must ' //    &
2876                              'not contain any _FillValues'
2877             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
2878          ENDIF
2879       ENDIF
2880
2881       IF ( init_3d%from_file_w )  THEN
2882          check_passed = .TRUE.
2883          IF ( init_3d%lod_w == 1 )  THEN
2884             IF ( ANY( init_3d%w_init(nzb+1:nzt) == init_3d%fill_w ) )         &
2885                check_passed = .FALSE.
2886          ELSEIF ( init_3d%lod_w == 2 )  THEN
2887             IF ( ANY( w(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_w ) )      &
2888                check_passed = .FALSE.
2889          ENDIF
2890          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
2891             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_w must ' //    &
2892                              'not contain any _FillValues'
2893             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
2894          ENDIF
2895       ENDIF
2896
2897       IF ( init_3d%from_file_pt )  THEN
2898          check_passed = .TRUE.
2899          IF ( init_3d%lod_pt == 1 )  THEN
2900             IF ( ANY( init_3d%pt_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_pt ) )     &
2901                check_passed = .FALSE.
2902          ELSEIF ( init_3d%lod_pt == 2 )  THEN
2903             IF ( ANY( pt(nzb+1:nzt+1,nys:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_pt ) )  &
2904                check_passed = .FALSE.
2905          ENDIF
2906          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
2907             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_pt must ' //   &
2908                              'not contain any _FillValues'
2909             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
2910          ENDIF
2911       ENDIF
2912
2913       IF ( init_3d%from_file_q )  THEN
2914          check_passed = .TRUE.
2915          IF ( init_3d%lod_q == 1 )  THEN
2916             IF ( ANY( init_3d%q_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_q ) )       &
2917                check_passed = .FALSE.
2918          ELSEIF ( init_3d%lod_q == 2 )  THEN
2919             IF ( ANY( q(nzb+1:nzt+1,nys:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_q ) )    &
2920                check_passed = .FALSE.
2921          ENDIF
2922          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
2923             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_q must ' //    &
2924                              'not contain any _FillValues'
2925             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
2926          ENDIF
2927       ENDIF
2928!
2929!--    Workaround for cyclic conditions. Please see above for further explanation.
2930       IF ( bc_lr_cyc  .AND.  nxl == 0 )  nxlu = nxl
2931       IF ( bc_ns_cyc  .AND.  nys == 0 )  nysv = nys
2932
2933    END SUBROUTINE netcdf_data_input_init_3d
2934   
2935!------------------------------------------------------------------------------!
2936! Description:
2937! ------------
2938!> Reads initialization data of u, v, w, pt, q, geostrophic wind components,
2939!> as well as soil moisture and soil temperature, derived from larger-scale
2940!> model (COSMO) by Inifor.
2941!------------------------------------------------------------------------------!
2942    SUBROUTINE netcdf_data_input_init_lsm
2943
2944       USE control_parameters,                                                 &
2945           ONLY:  message_string
2946
2947       USE indices,                                                            &
2948           ONLY:  nx, nxl, nxr, ny, nyn, nys
2949
2950       IMPLICIT NONE
2951
2952       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names
2953     
2954       INTEGER(iwp) ::  id_dynamic !< NetCDF id of dynamic input file
2955       INTEGER(iwp) ::  num_vars   !< number of variables in netcdf input file
2956
2957!
2958!--    Skip routine if no input file with dynamic input data is available.
2959       IF ( .NOT. input_pids_dynamic )  RETURN
2960!
2961!--    CPU measurement
2962       CALL cpu_log( log_point_s(85), 'NetCDF input init', 'start' )
2963
2964#if defined ( __netcdf )
2965!
2966!--    Open file in read-only mode
2967       CALL open_read_file( TRIM( input_file_dynamic ) //                      &
2968                            TRIM( coupling_char ), id_dynamic )
2969
2970!
2971!--    At first, inquire all variable names.
2972       CALL inquire_num_variables( id_dynamic, num_vars )
2973!
2974!--    Allocate memory to store variable names.
2975       ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
2976       CALL inquire_variable_names( id_dynamic, var_names )
2977!
2978!--    Read vertical dimension for soil depth.
2979       IF ( check_existence( var_names, 'zsoil' ) )                            &
2980          CALL get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nzs, 'zsoil' )
2981!
2982!--    Read also the horizontal dimensions required for soil initialization.
2983!--    Please note, in case of non-nested runs or in case of root domain,
2984!--    these data is already available, but will be read again for the sake
2985!--    of clearness.
2986       CALL get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nx,  'x'  )
2987       CALL get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%ny,  'y'  )
2988!
2989!--    Check for correct horizontal and vertical dimension. Please note,
2990!--    in case of non-nested runs or in case of root domain, these checks
2991!--    are already performed
2992       IF ( init_3d%nx-1 /= nx  .OR.  init_3d%ny-1 /= ny )  THEN
2993          message_string = 'Number of inifor horizontal grid points  '//       &
2994                           'does not match the number of numeric grid points.'
2995          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0543', 1, 2, 0, 6, 0 )
2996       ENDIF
2997!
2998!--    Read vertical dimensions. Later, these are required for eventual
2999!--    inter- and extrapolations of the initialization data.
3000       IF ( check_existence( var_names, 'zsoil' ) )  THEN
3001          ALLOCATE( init_3d%z_soil(1:init_3d%nzs) )
3002          CALL get_variable( id_dynamic, 'zsoil', init_3d%z_soil )
3003       ENDIF
3004!
3005!--    Read initial data for soil moisture
3006       IF ( check_existence( var_names, 'init_soil_m' ) )  THEN
3007!
3008!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
3009          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill,                           &
3010                              init_3d%fill_msoil,                              &
3011                              .FALSE., 'init_soil_m' )
3012          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod,                            &
3013                              init_3d%lod_msoil,                               &
3014                              .FALSE., 'init_soil_m' )
3015!
3016!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
3017          IF ( init_3d%lod_msoil == 1 )  THEN
3018             ALLOCATE( init_3d%msoil_1d(0:init_3d%nzs-1) )
3019
3020             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_soil_m',                     &
3021                                init_3d%msoil_1d(0:init_3d%nzs-1) )
3022!
3023!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3024          ELSEIF ( init_3d%lod_msoil == 2 )  THEN
3025             ALLOCATE ( init_3d%msoil_3d(0:init_3d%nzs-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
3026
3027            CALL get_variable( id_dynamic, 'init_soil_m',                      &   
3028                             init_3d%msoil_3d(0:init_3d%nzs-1,nys:nyn,nxl:nxr),&
3029                             nxl, nxr, nys, nyn, 0, init_3d%nzs-1 )
3030
3031          ENDIF
3032          init_3d%from_file_msoil = .TRUE.
3033       ENDIF
3034!
3035!--    Read soil temperature
3036       IF ( check_existence( var_names, 'init_soil_t' ) )  THEN
3037!
3038!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
3039          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill,                           &
3040                              init_3d%fill_tsoil,                              &
3041                              .FALSE., 'init_soil_t' )
3042          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod,                            &
3043                              init_3d%lod_tsoil,                               &
3044                              .FALSE., 'init_soil_t' )
3045!
3046!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
3047          IF ( init_3d%lod_tsoil == 1 )  THEN
3048             ALLOCATE( init_3d%tsoil_1d(0:init_3d%nzs-1) )
3049
3050             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_soil_t',                     &
3051                                init_3d%tsoil_1d(0:init_3d%nzs-1) )
3052
3053!
3054!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3055          ELSEIF ( init_3d%lod_tsoil == 2 )  THEN
3056             ALLOCATE ( init_3d%tsoil_3d(0:init_3d%nzs-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
3057             
3058             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_soil_t',                     &   
3059                             init_3d%tsoil_3d(0:init_3d%nzs-1,nys:nyn,nxl:nxr),&
3060                             nxl, nxr, nys, nyn, 0, init_3d%nzs-1 )
3061          ENDIF
3062          init_3d%from_file_tsoil = .TRUE.
3063       ENDIF
3064!
3065!--    Close input file
3066       CALL close_input_file( id_dynamic )
3067#endif
3068!
3069!--    End of CPU measurement
3070       CALL cpu_log( log_point_s(85), 'NetCDF input init', 'stop' )
3071
3072    END SUBROUTINE netcdf_data_input_init_lsm   
3073
3074!------------------------------------------------------------------------------!
3075! Description:
3076! ------------
3077!> Reads data at lateral and top boundaries derived from larger-scale model
3078!> (COSMO) by Inifor.
3079!------------------------------------------------------------------------------!
3080    SUBROUTINE netcdf_data_input_lsf
3081
3082       USE control_parameters,                                                 &
3083           ONLY:  bc_dirichlet_l, bc_dirichlet_n, bc_dirichlet_r,              &
3084                  bc_dirichlet_s, bc_lr_cyc, bc_ns_cyc, humidity,              &
3085                  neutral, nesting_offline, time_since_reference_point
3086
3087       USE indices,                                                            &
3088           ONLY:  nxl, nxlu, nxr, nyn, nys, nysv, nzb, nzt
3089
3090       IMPLICIT NONE
3091       
3092       INTEGER(iwp) ::  id_dynamic !< NetCDF id of dynamic input file
3093       INTEGER(iwp) ::  num_vars   !< number of variables in netcdf input file
3094       INTEGER(iwp) ::  t          !< running index time dimension
3095
3096       nest_offl%from_file = MERGE( .TRUE., .FALSE., input_pids_dynamic ) 
3097!
3098!--    Skip input if no forcing from larger-scale models is applied.
3099       IF ( .NOT. nesting_offline )  RETURN
3100
3101!
3102!--    CPU measurement
3103       CALL cpu_log( log_point_s(86), 'NetCDF input forcing', 'start' )
3104
3105#if defined ( __netcdf )
3106!
3107!--    Open file in read-only mode
3108       CALL open_read_file( TRIM( input_file_dynamic ) //                      &
3109                            TRIM( coupling_char ), id_dynamic )
3110!
3111!--    Initialize INIFOR forcing.
3112       IF ( .NOT. nest_offl%init )  THEN
3113!
3114!--       At first, inquire all variable names.
3115          CALL inquire_num_variables( id_dynamic, num_vars )
3116!
3117!--       Allocate memory to store variable names.
3118          ALLOCATE( nest_offl%var_names(1:num_vars) )
3119          CALL inquire_variable_names( id_dynamic, nest_offl%var_names )
3120!
3121!--       Read time dimension, allocate memory and finally read time array
3122          CALL get_dimension_length( id_dynamic, nest_offl%nt, 'time' )
3123
3124          IF ( check_existence( nest_offl%var_names, 'time' ) )  THEN
3125             ALLOCATE( nest_offl%time(0:nest_offl%nt-1) )
3126             CALL get_variable( id_dynamic, 'time', nest_offl%time )
3127          ENDIF
3128!
3129!--       Read vertical dimension of scalar und w grid
3130          CALL get_dimension_length( id_dynamic, nest_offl%nzu, 'z' )
3131          CALL get_dimension_length( id_dynamic, nest_offl%nzw, 'zw' )
3132
3133          IF ( check_existence( nest_offl%var_names, 'z' ) )  THEN
3134             ALLOCATE( nest_offl%zu_atmos(1:nest_offl%nzu) )
3135             CALL get_variable( id_dynamic, 'z', nest_offl%zu_atmos )
3136          ENDIF
3137          IF ( check_existence( nest_offl%var_names, 'zw' ) )  THEN
3138             ALLOCATE( nest_offl%zw_atmos(1:nest_offl%nzw) )
3139             CALL get_variable( id_dynamic, 'zw', nest_offl%zw_atmos )
3140          ENDIF
3141
3142!
3143!--       Read surface pressure
3144          IF ( check_existence( nest_offl%var_names,                           &
3145                                'surface_forcing_surface_pressure' ) )  THEN
3146             ALLOCATE( nest_offl%surface_pressure(0:nest_offl%nt-1) )
3147             CALL get_variable( id_dynamic,                                    &
3148                                'surface_forcing_surface_pressure',            &
3149                                nest_offl%surface_pressure )
3150          ENDIF
3151!
3152!--       Set control flag to indicate that initialization is already done
3153          nest_offl%init = .TRUE.
3154
3155       ENDIF
3156
3157!
3158!--    Obtain time index for current input starting at 0.
3159!--    @todo: At the moment time, in INIFOR and simulated time correspond
3160!--           to each other. If required, adjust to daytime.
3161       nest_offl%tind = MINLOC( ABS( nest_offl%time -                          &
3162                                     time_since_reference_point ), DIM = 1 )   &
3163                        - 1
3164       nest_offl%tind_p = nest_offl%tind + 1       
3165!
3166!--    Read geostrophic wind components. In case of forcing, this is only
3167!--    required if cyclic boundary conditions are applied.
3168       IF ( bc_lr_cyc  .AND.  bc_ns_cyc )  THEN
3169          DO  t = nest_offl%tind, nest_offl%tind_p
3170!              CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'tend_ug', t+1,           &
3171!                                    nest_offl%ug(t-nest_offl%tind,:) )
3172!              CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'tend_vg', t+1,           &
3173!                                    nest_offl%ug(t-nest_offl%tind,:) )
3174             CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_ug', t+1,           &
3175                                   nest_offl%ug(t-nest_offl%tind,:) )
3176             CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_vg', t+1,           &
3177                                   nest_offl%ug(t-nest_offl%tind,:) )
3178          ENDDO
3179       ENDIF
3180!
3181!--    Read data at lateral and top boundaries. Please note, at left and
3182!--    right domain boundary, yz-layers are read for u, v, w, pt and q.
3183!--    For the v-component, the data starts at nysv, while for the other
3184!--    quantities the data starts at nys. This is equivalent at the north
3185!--    and south domain boundary for the u-component.
3186!--    Further, lateral data is not accessed by parallel IO, indicated by the
3187!--    last passed flag in the subroutine get_variable(). This is because
3188!--    not every PE participates in this collective blocking read operation.
3189       IF ( bc_dirichlet_l )  THEN
3190          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_u',                  &
3191                           nest_offl%u_left(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn),            &
3192                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3193                           nyn-nys+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3194     
3195          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_v',                  &
3196                           nest_offl%v_left(0:1,nzb+1:nzt,nysv:nyn),           &
3197                           nysv, nzb+1, nest_offl%tind+1,                      &
3198                           nyn-nysv+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3199
3200          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_w',                  &
3201                           nest_offl%w_left(0:1,nzb+1:nzt-1,nys:nyn),          &
3202                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3203                           nyn-nys+1, nest_offl%nzw, 2, .FALSE. )
3204
3205          IF ( .NOT. neutral )  THEN
3206             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_pt',              &
3207                           nest_offl%pt_left(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn),           &
3208                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3209                           nyn-nys+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3210          ENDIF
3211
3212          IF ( humidity )  THEN
3213             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_qv',              &
3214                           nest_offl%q_left(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn),            &
3215                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3216                           nyn-nys+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3217          ENDIF
3218
3219       ENDIF
3220
3221       IF ( bc_dirichlet_r )  THEN
3222          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_u',                 &
3223                           nest_offl%u_right(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn),           &
3224                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3225                           nyn-nys+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3226                           
3227          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_v',                 &
3228                           nest_offl%v_right(0:1,nzb+1:nzt,nysv:nyn),          &
3229                           nysv, nzb+1, nest_offl%tind+1,                      &
3230                           nyn-nysv+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3231                           
3232          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_w',                 &
3233                           nest_offl%w_right(0:1,nzb+1:nzt-1,nys:nyn),         &
3234                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3235                           nyn-nys+1, nest_offl%nzw, 2, .FALSE. )
3236                           
3237          IF ( .NOT. neutral )  THEN
3238             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_pt',             &
3239                           nest_offl%pt_right(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn),          &
3240                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3241                           nyn-nys+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3242          ENDIF
3243          IF ( humidity )  THEN
3244             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_qv',             &
3245                           nest_offl%q_right(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn),           &
3246                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3247                           nyn-nys+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3248          ENDIF
3249       ENDIF
3250
3251       IF ( bc_dirichlet_n )  THEN
3252       
3253          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_u',                 &
3254                           nest_offl%u_north(0:1,nzb+1:nzt,nxlu:nxr),          &
3255                           nxlu, nzb+1, nest_offl%tind+1,                      &
3256                           nxr-nxlu+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3257                           
3258          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_v',                 &
3259                           nest_offl%v_north(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr),           &
3260                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3261                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3262                           
3263          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_w',                 &
3264                           nest_offl%w_north(0:1,nzb+1:nzt-1,nxl:nxr),         &
3265                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3266                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzw, 2, .FALSE. )
3267                           
3268          IF ( .NOT. neutral )  THEN
3269             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_pt',             &
3270                           nest_offl%pt_north(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr),          &
3271                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3272                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3273          ENDIF
3274          IF ( humidity )  THEN
3275             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_qv',             &
3276                           nest_offl%q_north(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr),           &
3277                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3278                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3279          ENDIF
3280       ENDIF
3281
3282       IF ( bc_dirichlet_s )  THEN
3283          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_u',                 &
3284                           nest_offl%u_south(0:1,nzb+1:nzt,nxlu:nxr),          &
3285                           nxlu, nzb+1, nest_offl%tind+1,                      &
3286                           nxr-nxlu+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3287
3288          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_v',                 &
3289                           nest_offl%v_south(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr),           &
3290                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3291                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3292                           
3293          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_w',                 &
3294                           nest_offl%w_south(0:1,nzb+1:nzt-1,nxl:nxr),         &
3295                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3296                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzw, 2, .FALSE. )
3297                           
3298          IF ( .NOT. neutral )  THEN
3299             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_pt',             &
3300                           nest_offl%pt_south(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr),          &
3301                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3302                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3303          ENDIF
3304          IF ( humidity )  THEN
3305             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_qv',             &
3306                           nest_offl%q_south(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr),           &
3307                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3308                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3309          ENDIF
3310       ENDIF
3311
3312!
3313!--    Top boundary
3314       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_u',                      &
3315                             nest_offl%u_top(0:1,nys:nyn,nxlu:nxr),            &
3316                             nxlu, nys+1, nest_offl%tind+1,                    &
3317                             nxr-nxlu+1, nyn-nys+1, 2, .TRUE. )
3318
3319       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_v',                      &
3320                             nest_offl%v_top(0:1,nysv:nyn,nxl:nxr),            &
3321                             nxl+1, nysv, nest_offl%tind+1,                    &
3322                             nxr-nxl+1, nyn-nysv+1, 2, .TRUE. )
3323                             
3324       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_w',                      &
3325                             nest_offl%w_top(0:1,nys:nyn,nxl:nxr),             &
3326                             nxl+1, nys+1, nest_offl%tind+1,                   &
3327                             nxr-nxl+1, nyn-nys+1, 2, .TRUE. )
3328                             
3329       IF ( .NOT. neutral )  THEN
3330          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_pt',                  &
3331                                nest_offl%pt_top(0:1,nys:nyn,nxl:nxr),         &
3332                                nxl+1, nys+1, nest_offl%tind+1,                &
3333                                nxr-nxl+1, nyn-nys+1, 2, .TRUE. )
3334       ENDIF
3335       IF ( humidity )  THEN
3336          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_qv',                  &
3337                                nest_offl%q_top(0:1,nys:nyn,nxl:nxr),          &
3338                                nxl+1, nys+1, nest_offl%tind+1,                &
3339                                nxr-nxl+1, nyn-nys+1, 2, .TRUE. )
3340       ENDIF
3341
3342!
3343!--    Close input file
3344       CALL close_input_file( id_dynamic )
3345#endif
3346!
3347!--    End of CPU measurement
3348       CALL cpu_log( log_point_s(86), 'NetCDF input forcing', 'stop' )
3349
3350    END SUBROUTINE netcdf_data_input_lsf
3351
3352
3353!------------------------------------------------------------------------------!
3354! Description:
3355! ------------
3356!> Checks input file for consistency and minimum requirements.
3357!------------------------------------------------------------------------------!
3358    SUBROUTINE netcdf_data_input_check_dynamic
3359
3360       USE control_parameters,                                                 &
3361           ONLY:  initializing_actions, message_string, nesting_offline
3362
3363       IMPLICIT NONE
3364
3365!
3366!--    In case of forcing, check whether dynamic input file is present
3367       IF ( .NOT. input_pids_dynamic  .AND.  nesting_offline  )  THEN
3368          message_string = 'nesting_offline = .TRUE. requires dynamic '  //    &
3369                            'input file ' //                                   &
3370                            TRIM( input_file_dynamic ) // TRIM( coupling_char )
3371          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0546', 1, 2, 0, 6, 0 )
3372       ENDIF
3373!
3374!--    Dynamic input file must also be present if initialization via inifor is
3375!--    prescribed.
3376       IF ( .NOT. input_pids_dynamic  .AND.                                    &
3377            TRIM( initializing_actions ) == 'inifor' )  THEN
3378          message_string = 'initializing_actions = inifor requires dynamic ' //&
3379                           'input file ' // TRIM( input_file_dynamic ) //      &
3380                           TRIM( coupling_char )
3381          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0547', 1, 2, 0, 6, 0 )
3382       ENDIF
3383
3384    END SUBROUTINE netcdf_data_input_check_dynamic
3385
3386!------------------------------------------------------------------------------!
3387! Description:
3388! ------------
3389!> Checks input file for consistency and minimum requirements.
3390!------------------------------------------------------------------------------!
3391    SUBROUTINE netcdf_data_input_check_static
3392
3393       USE arrays_3d,                                                          &
3394           ONLY:  zu
3395
3396       USE control_parameters,                                                 &
3397           ONLY:  land_surface, message_string, urban_surface
3398
3399       USE grid_variables,                                                     &
3400           ONLY:  dx, dy
3401
3402       USE indices,                                                            &
3403           ONLY:  nx, nxl, nxr, ny, nyn, nys
3404
3405       IMPLICIT NONE
3406
3407       INTEGER(iwp) ::  i      !< loop index along x-direction
3408       INTEGER(iwp) ::  j      !< loop index along y-direction
3409       INTEGER(iwp) ::  n_surf !< number of different surface types at given location
3410
3411       LOGICAL      ::  check_passed !< flag indicating if a check passed
3412
3413!
3414!--    Return if no static input file is available
3415       IF ( .NOT. input_pids_static )  RETURN
3416!
3417!--    Check whether dimension size in input file matches the model dimensions
3418       IF ( dim_static%nx-1 /= nx  .OR.  dim_static%ny-1 /= ny )  THEN
3419          message_string = 'Static input file: horizontal dimension in ' //    &
3420                           'x- and/or y-direction ' //                         &
3421                           'do not match the respective model dimension'
3422          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0548', 1, 2, 0, 6, 0 )
3423       ENDIF
3424!
3425!--    Check if grid spacing of provided input data matches the respective
3426!--    grid spacing in the model.
3427       IF ( ABS( dim_static%x(1) - dim_static%x(0) - dx ) > 10E-6_wp  .OR.     &
3428            ABS( dim_static%y(1) - dim_static%y(0) - dy ) > 10E-6_wp )  THEN
3429          message_string = 'Static input file: horizontal grid spacing ' //    &
3430                           'in x- and/or y-direction ' //                      &
3431                           'do not match the respective model grid spacing.'
3432          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0549', 1, 2, 0, 6, 0 )
3433       ENDIF
3434!
3435!--    Check for correct dimension of surface_fractions, should run from 0-2.
3436       IF ( surface_fraction_f%from_file )  THEN
3437          IF ( surface_fraction_f%nf-1 > 2 )  THEN
3438             message_string = 'nsurface_fraction must not be larger than 3.' 
3439             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0580', 1, 2, 0, 6, 0 )
3440          ENDIF
3441       ENDIF
3442!
3443!--    Check orography for fill-values. For the moment, give an error message.
3444!--    More advanced methods, e.g. a nearest neighbor algorithm as used in GIS
3445!--    systems might be implemented later.
3446!--    Please note, if no terrain height is provided, it is set to 0.
3447       IF ( ANY( terrain_height_f%var == terrain_height_f%fill ) )  THEN
3448          message_string = 'NetCDF variable zt is not ' //                     &
3449                           'allowed to have missing data'
3450          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0550', 2, 2, myid, 6, 0 )
3451       ENDIF
3452!
3453!--    Check for negative terrain heights
3454       IF ( ANY( terrain_height_f%var < 0.0_wp ) )  THEN
3455          message_string = 'NetCDF variable zt is not ' //                     &
3456                           'allowed to have negative values'
3457          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0551', 2, 2, myid, 6, 0 )
3458       ENDIF
3459!
3460!--    If 3D buildings are read, check if building information is consistent
3461!--    to numeric grid.
3462       IF ( buildings_f%from_file )  THEN
3463          IF ( buildings_f%lod == 2 )  THEN
3464             IF ( buildings_f%nz > SIZE( zu ) )  THEN
3465                message_string = 'Reading 3D building data - too much ' //     &
3466                                 'data points along the vertical coordinate.'
3467                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0552', 2, 2, 0, 6, 0 )
3468             ENDIF
3469
3470             IF ( ANY( buildings_f%z(0:buildings_f%nz-1) /=                    &
3471                       zu(0:buildings_f%nz-1) ) )  THEN
3472                message_string = 'Reading 3D building data - vertical ' //     &
3473                                 'coordinate do not match numeric grid.'
3474                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0553', 2, 2, 0, 6, 0 )
3475             ENDIF
3476          ENDIF
3477       ENDIF
3478
3479!
3480!--    Skip further checks concerning buildings and natural surface properties
3481!--    if no urban surface and land surface model are applied.
3482       IF (  .NOT. land_surface  .OR.  .NOT. urban_surface )  RETURN
3483!
3484!--    Check for minimum requirement of surface-classification data in case
3485!--    static input file is used.
3486       IF ( ( .NOT. vegetation_type_f%from_file  .OR.                          &
3487              .NOT. pavement_type_f%from_file    .OR.                          &
3488              .NOT. water_type_f%from_file       .OR.                          &
3489              .NOT. soil_type_f%from_file             ) .OR.                   &
3490             ( urban_surface  .AND.  .NOT. building_type_f%from_file ) )  THEN
3491          message_string = 'Minimum requirement for surface classification ' //&
3492                           'is not fulfilled. At least ' //                    &
3493                           'vegetation_type, pavement_type, ' //               &
3494                           'soil_type and water_type are '//                   &
3495                           'required. If urban-surface model is applied, ' //  &
3496                           'also building_type ist required'
3497          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0554', 1, 2, 0, 6, 0 )
3498       ENDIF
3499!
3500!--    Check for general availability of input variables.
3501!--    If vegetation_type is 0 at any location, vegetation_pars as well as
3502!--    root_area_dens_s are required.
3503       IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
3504          IF ( ANY( vegetation_type_f%var == 0 ) )  THEN
3505             IF ( .NOT. vegetation_pars_f%from_file )  THEN
3506                message_string = 'If vegetation_type = 0 at any location, ' // &
3507                                 'vegetation_pars is required'
3508                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0555', 2, 2, -1, 6, 0 )
3509             ENDIF
3510             IF ( .NOT. root_area_density_lsm_f%from_file )  THEN
3511                message_string = 'If vegetation_type = 0 at any location, ' // &
3512                                 'root_area_dens_s is required'
3513                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0556', 2, 2, myid, 6, 0 )
3514             ENDIF
3515          ENDIF
3516       ENDIF
3517!
3518!--    If soil_type is zero at any location, soil_pars is required.
3519       IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
3520          check_passed = .TRUE.
3521          IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
3522             IF ( ANY( soil_type_f%var_2d == 0 ) )  THEN
3523                IF ( .NOT. soil_pars_f%from_file )  check_passed = .FALSE.
3524             ENDIF
3525          ELSE
3526             IF ( ANY( soil_type_f%var_3d == 0 ) )  THEN
3527                IF ( .NOT. soil_pars_f%from_file )  check_passed = .FALSE.
3528             ENDIF
3529          ENDIF
3530          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3531             message_string = 'If soil_type = 0 at any location, ' //          &
3532                              'soil_pars is required'
3533             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0557', 2, 2, myid, 6, 0 )
3534          ENDIF
3535       ENDIF
3536!
3537!--    If building_type is zero at any location, building_pars is required.
3538       IF ( building_type_f%from_file )  THEN
3539          IF ( ANY( building_type_f%var == 0 ) )  THEN
3540             IF ( .NOT. building_pars_f%from_file )  THEN
3541                message_string = 'If building_type = 0 at any location, ' //   &
3542                                 'building_pars is required'
3543                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0558', 2, 2, myid, 6, 0 )
3544             ENDIF
3545          ENDIF
3546       ENDIF
3547!
3548!--    If albedo_type is zero at any location, albedo_pars is required.
3549       IF ( albedo_type_f%from_file )  THEN
3550          IF ( ANY( albedo_type_f%var == 0 ) )  THEN
3551             IF ( .NOT. albedo_pars_f%from_file )  THEN
3552                message_string = 'If albedo_type = 0 at any location, ' //     &
3553                                 'albedo_pars is required'
3554                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0559', 2, 2, myid, 6, 0 )
3555             ENDIF
3556          ENDIF
3557       ENDIF
3558!
3559!--    If pavement_type is zero at any location, pavement_pars is required.
3560       IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
3561          IF ( ANY( pavement_type_f%var == 0 ) )  THEN
3562             IF ( .NOT. pavement_pars_f%from_file )  THEN
3563                message_string = 'If pavement_type = 0 at any location, ' //   &
3564                                 'pavement_pars is required'
3565                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0560', 2, 2, myid, 6, 0 )
3566             ENDIF
3567          ENDIF
3568       ENDIF
3569!
3570!--    If pavement_type is zero at any location, also pavement_subsurface_pars
3571!--    is required.
3572       IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
3573          IF ( ANY( pavement_type_f%var == 0 ) )  THEN
3574             IF ( .NOT. pavement_subsurface_pars_f%from_file )  THEN
3575                message_string = 'If pavement_type = 0 at any location, ' //   &
3576                                 'pavement_subsurface_pars is required'
3577                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0561', 2, 2, myid, 6, 0 )
3578             ENDIF
3579          ENDIF
3580       ENDIF
3581!
3582!--    If water_type is zero at any location, water_pars is required.
3583       IF ( water_type_f%from_file )  THEN
3584          IF ( ANY( water_type_f%var == 0 ) )  THEN
3585             IF ( .NOT. water_pars_f%from_file )  THEN
3586                message_string = 'If water_type = 0 at any location, ' //      &
3587                                 'water_pars is required'
3588                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0562', 2, 2,myid, 6, 0 )
3589             ENDIF
3590          ENDIF
3591       ENDIF
3592!
3593!--    Check for local consistency of the input data.
3594       DO  i = nxl, nxr
3595          DO  j = nys, nyn
3596!
3597!--          For each (y,x)-location at least one of the parameters
3598!--          vegetation_type, pavement_type, building_type, or water_type
3599!--          must be set to a non­missing value.
3600             IF ( vegetation_type_f%var(j,i) == vegetation_type_f%fill  .AND.  &
3601                  pavement_type_f%var(j,i)   == pavement_type_f%fill    .AND.  &
3602                  building_type_f%var(j,i)   == building_type_f%fill    .AND.  &
3603                  water_type_f%var(j,i)      == water_type_f%fill )  THEN
3604                WRITE( message_string, * ) 'At least one of the parameters '// &
3605                                 'vegetation_type, pavement_type, '     //     &
3606                                 'building_type, or water_type must be set '// &
3607                                 'to a non-missing value. Grid point: ', j, i
3608                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0563', 2, 2, myid, 6, 0 )
3609             ENDIF
3610!
3611!--          Note that a soil_type is required for each location (y,x) where
3612!--          either vegetation_type or pavement_type is a non­missing value.
3613             IF ( ( vegetation_type_f%var(j,i) /= vegetation_type_f%fill  .OR. &
3614                    pavement_type_f%var(j,i)   /= pavement_type_f%fill ) )  THEN
3615                check_passed = .TRUE.
3616                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
3617                   IF ( soil_type_f%var_2d(j,i) == soil_type_f%fill )          &
3618                      check_passed = .FALSE.
3619                ELSE
3620                   IF ( ANY( soil_type_f%var_3d(:,j,i) == soil_type_f%fill) )  &
3621                      check_passed = .FALSE.
3622                ENDIF
3623
3624                IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3625                   message_string = 'soil_type is required for each '//        &
3626                                 'location (y,x) where vegetation_type or ' // &
3627                                 'pavement_type is a non-missing value.'
3628                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0564',            &
3629                                  2, 2, myid, 6, 0 )
3630                ENDIF
3631             ENDIF
3632!
3633!--          Check for consistency of surface fraction. If more than one type
3634!--          is set, surface fraction need to be given and the sum must not
3635!--          be larger than 1.
3636             n_surf = 0
3637             IF ( vegetation_type_f%var(j,i) /= vegetation_type_f%fill )       &
3638                n_surf = n_surf + 1
3639             IF ( water_type_f%var(j,i)      /= water_type_f%fill )            &
3640                n_surf = n_surf + 1
3641             IF ( pavement_type_f%var(j,i)   /= pavement_type_f%fill )         &
3642                n_surf = n_surf + 1
3643
3644             IF ( n_surf > 1 )  THEN
3645                IF ( .NOT. surface_fraction_f%from_file )  THEN
3646                   message_string = 'If more than one surface type is ' //     &
3647                                 'given at a location, surface_fraction ' //   &
3648                                 'must be provided.'
3649                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0565',            &
3650                                  2, 2, myid, 6, 0 )
3651                ELSEIF ( ANY ( surface_fraction_f%frac(:,j,i) ==               &
3652                               surface_fraction_f%fill ) )  THEN
3653                   message_string = 'If more than one surface type is ' //     &
3654                                 'given at a location, surface_fraction ' //   &
3655                                 'must be provided.'
3656                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0565',            &
3657                                  2, 2, myid, 6, 0 )
3658                ENDIF
3659             ENDIF
3660!
3661!--          Check for further mismatches. e.g. relative fractions exceed 1 or
3662!--          vegetation_type is set but surface vegetation fraction is zero,
3663!--          etc..
3664             IF ( surface_fraction_f%from_file )  THEN
3665!
3666!--             Sum of relative fractions must not exceed 1.
3667                IF ( SUM ( surface_fraction_f%frac(0:2,j,i) ) > 1.0_wp )  THEN
3668                   message_string = 'surface_fraction must not exceed 1'
3669                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0566',            &
3670                                  2, 2, myid, 6, 0 )
3671                ENDIF
3672!
3673!--             Relative fraction for a type must not be zero at locations where
3674!--             this type is set.
3675                IF (                                                           &
3676                  ( vegetation_type_f%var(j,i) /= vegetation_type_f%fill  .AND.&
3677                 ( surface_fraction_f%frac(ind_veg_wall,j,i) == 0.0_wp .OR.    &
3678                   surface_fraction_f%frac(ind_veg_wall,j,i) ==                &
3679                                                     surface_fraction_f%fill ) &
3680                  )  .OR.                                                      &
3681                  ( pavement_type_f%var(j,i) /= pavement_type_f%fill     .AND. &
3682                 ( surface_fraction_f%frac(ind_pav_green,j,i) == 0.0_wp .OR.   &
3683                   surface_fraction_f%frac(ind_pav_green,j,i) ==               &
3684                                                     surface_fraction_f%fill ) &
3685                  )  .OR.                                                      &
3686                  ( water_type_f%var(j,i) /= water_type_f%fill           .AND. &
3687                 ( surface_fraction_f%frac(ind_wat_win,j,i) == 0.0_wp .OR.     &
3688                   surface_fraction_f%frac(ind_wat_win,j,i) ==                 &
3689                                                     surface_fraction_f%fill ) &
3690                  ) )  THEN
3691                   WRITE( message_string, * ) 'Mismatch in setting of '     // &
3692                             'surface_fraction. Vegetation-, pavement-, or '// &
3693                             'water surface is given at (i,j) = ( ', i, j,     &
3694                             ' ), but surface fraction is 0 for the given type.'
3695                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0567',            &
3696                                  2, 2, myid, 6, 0 )
3697                ENDIF
3698!
3699!--             Relative fraction for a type must not contain non-zero values
3700!--             if this type is not set.
3701                IF (                                                           &
3702                  ( vegetation_type_f%var(j,i) == vegetation_type_f%fill  .AND.&
3703                 ( surface_fraction_f%frac(ind_veg_wall,j,i) /= 0.0_wp .AND.   &
3704                   surface_fraction_f%frac(ind_veg_wall,j,i) /=                &
3705                                                     surface_fraction_f%fill ) &
3706                  )  .OR.                                                      &
3707                  ( pavement_type_f%var(j,i) == pavement_type_f%fill     .AND. &
3708                 ( surface_fraction_f%frac(ind_pav_green,j,i) /= 0.0_wp .AND.  &
3709                   surface_fraction_f%frac(ind_pav_green,j,i) /=               &
3710                                                     surface_fraction_f%fill ) &
3711                  )  .OR.                                                      &
3712                  ( water_type_f%var(j,i) == water_type_f%fill           .AND. &
3713                 ( surface_fraction_f%frac(ind_wat_win,j,i) /= 0.0_wp .AND.    &
3714                   surface_fraction_f%frac(ind_wat_win,j,i) /=                 &
3715                                                     surface_fraction_f%fill ) &
3716                  ) )  THEN
3717                   WRITE( message_string, * ) 'Mismatch in setting of '     // &
3718                             'surface_fraction. Vegetation-, pavement-, or '// &
3719                             'water surface is not given at (i,j) = ( ', i, j, &
3720                             ' ), but surface fraction is not 0 for the ' //   &
3721                             'given type.'
3722                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0568',            &
3723                                  2, 2, myid, 6, 0 )
3724                ENDIF
3725             ENDIF
3726!
3727!--          Check vegetation_pars. If vegetation_type is 0, all parameters
3728!--          need to be set, otherwise, single parameters set by
3729!--          vegetation_type can be overwritten.
3730             IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
3731                IF ( vegetation_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
3732                   IF ( ANY( vegetation_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==               &
3733                             vegetation_pars_f%fill ) )  THEN
3734                      message_string = 'If vegetation_type(y,x) = 0, all '  // &
3735                                       'parameters of vegetation_pars at '//   &
3736                                       'this location must be set.'
3737                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0569',         &
3738                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3739                   ENDIF
3740                ENDIF
3741             ENDIF
3742!
3743!--          Check root distribution. If vegetation_type is 0, all levels must
3744!--          be set.
3745             IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
3746                IF ( vegetation_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
3747                   IF ( ANY( root_area_density_lsm_f%var(:,j,i) ==             &
3748                             root_area_density_lsm_f%fill ) )  THEN
3749                      message_string = 'If vegetation_type(y,x) = 0, all ' //  &
3750                                       'levels of root_area_dens_s ' //        &
3751                                       'must be set at this location.'
3752                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0570',         &
3753                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3754                   ENDIF
3755                ENDIF
3756             ENDIF
3757!
3758!--          Check soil parameters. If soil_type is 0, all parameters
3759!--          must be set.
3760             IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
3761                check_passed = .TRUE.
3762                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
3763                   IF ( soil_type_f%var_2d(j,i) == 0 )  THEN
3764                      IF ( ANY( soil_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                  &
3765                                soil_pars_f%fill ) )  check_passed = .FALSE.
3766                   ENDIF
3767                ELSE
3768                   IF ( ANY( soil_type_f%var_3d(:,j,i) == 0 ) )  THEN
3769                      IF ( ANY( soil_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                  &
3770                                soil_pars_f%fill ) )  check_passed = .FALSE.
3771                   ENDIF
3772                ENDIF
3773                IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3774                   message_string = 'If soil_type(y,x) = 0, all levels of '  //&
3775                                    'soil_pars at this location must be set.'
3776                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0571',            &
3777                                  2, 2, myid, 6, 0 )
3778                ENDIF
3779             ENDIF
3780
3781!
3782!--          Check building parameters. If building_type is 0, all parameters
3783!--          must be set.
3784             IF ( building_type_f%from_file )  THEN
3785                IF ( building_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
3786                   IF ( ANY( building_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                 &
3787                             building_pars_f%fill ) )  THEN
3788                      message_string = 'If building_type(y,x) = 0, all ' //    &
3789                                       'parameters of building_pars at this '//&
3790                                       'location must be set.'
3791                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0572',         &
3792                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3793                   ENDIF
3794                ENDIF
3795             ENDIF
3796!
3797!--          Check if building_type is set at each building and vice versa.
3798             IF ( building_type_f%from_file  .AND.  buildings_f%from_file )  THEN
3799                IF ( buildings_f%lod == 1 )  THEN
3800                   IF ( buildings_f%var_2d(j,i)  /= buildings_f%fill1  .AND.   &
3801                        building_type_f%var(j,i) == building_type_f%fill )  THEN
3802                      WRITE( message_string, * ) 'Each location where a ' //   &
3803                                         'building is set requires a type ' // &
3804                                         '( and vice versa ) in case the ' //  &
3805                                         'urban-surface model is applied. ' // &
3806                                         'i, j = ', i, j
3807                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0573',         &
3808                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3809                   ENDIF
3810                ENDIF
3811                IF ( buildings_f%lod == 2 )  THEN
3812                   IF ( ANY( buildings_f%var_3d(:,j,i) == 1 )  .AND.           &
3813                        building_type_f%var(j,i) == building_type_f%fill )  THEN
3814                      WRITE( message_string, * ) 'Each location where a ' //   &
3815                                         'building is set requires a type ' // &
3816                                         '( and vice versa ) in case the ' //  &
3817                                         'urban-surface model is applied. ' // &
3818                                         'i, j = ', i, j
3819                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0573',         &
3820                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3821                   ENDIF
3822                ENDIF
3823             ENDIF
3824!
3825!--          Check if at each location where a building is present also an ID
3826!--          is set and vice versa.
3827             IF ( buildings_f%from_file )  THEN
3828                IF ( buildings_f%lod == 1 )  THEN
3829                   IF ( buildings_f%var_2d(j,i) /= buildings_f%fill1  .AND.    &
3830                        building_id_f%var(j,i)  == building_id_f%fill )  THEN
3831                      WRITE( message_string, * ) 'Each location where a ' //   &
3832                                         'building is set requires an ID ' //  &
3833                                         '( and vice versa ). i, j = ', i, j
3834                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0574',         &
3835                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3836                   ENDIF
3837                ELSEIF ( buildings_f%lod == 2 )  THEN
3838                   IF ( ANY( buildings_f%var_3d(:,j,i) == 1 )  .AND.           &
3839                        building_id_f%var(j,i) == building_id_f%fill )  THEN
3840                      WRITE( message_string, * ) 'Each location where a ' //   &
3841                                         'building is set requires an ID ' //  &
3842                                         '( and vice versa ). i, j = ', i, j
3843                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0574',         &
3844                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3845                   ENDIF
3846                ENDIF
3847             ENDIF
3848!
3849!--          Check if building ID is set where a bulding is defined.
3850             IF ( buildings_f%from_file )  THEN
3851                IF ( buildings_f%lod == 1 )  THEN
3852                   IF ( buildings_f%var_2d(j,i) /= buildings_f%fill1  .AND.   &
3853                        building_id_f%var(j,i)  == building_id_f%fill )  THEN
3854                      WRITE( message_string, * ) 'Each building grid point '// &
3855                                                 'requires an ID.', i, j
3856                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0575',         &
3857                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3858                   ENDIF
3859                ELSEIF ( buildings_f%lod == 2 )  THEN
3860                   IF ( ANY( buildings_f%var_3d(:,j,i) == 1 )  .AND.           &
3861                        building_id_f%var(j,i) == building_id_f%fill )  THEN
3862                      WRITE( message_string, * ) 'Each building grid point '// &
3863                                                 'requires an ID.', i, j
3864                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0575',         &
3865                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3866                   ENDIF
3867                ENDIF
3868             ENDIF
3869!
3870!--          Check albedo parameters. If albedo_type is 0, all parameters
3871!--          must be set.
3872             IF ( albedo_type_f%from_file )  THEN
3873                IF ( albedo_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
3874                   IF ( ANY( albedo_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                   &
3875                             albedo_pars_f%fill ) )  THEN
3876                      message_string = 'If albedo_type(y,x) = 0, all ' //      &
3877                                       'parameters of albedo_pars at this ' // &
3878                                       'location must be set.'
3879                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0576',         &
3880                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3881                   ENDIF
3882                ENDIF
3883             ENDIF
3884
3885!
3886!--          Check pavement parameters. If pavement_type is 0, all parameters
3887!--          of pavement_pars must be set at this location.
3888             IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
3889                IF ( pavement_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
3890                   IF ( ANY( pavement_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                 &
3891                             pavement_pars_f%fill ) )  THEN
3892                      message_string = 'If pavement_type(y,x) = 0, all ' //    &
3893                                       'parameters of pavement_pars at this '//&
3894                                       'location must be set.'
3895                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0577',         &
3896                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3897                   ENDIF
3898                ENDIF
3899             ENDIF
3900!
3901!--          Check pavement-subsurface parameters. If pavement_type is 0,
3902!--          all parameters of pavement_subsurface_pars must be set  at this
3903!--          location.
3904             IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
3905                IF ( pavement_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
3906                   IF ( ANY( pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,j,i) ==   &
3907                             pavement_subsurface_pars_f%fill ) )  THEN
3908                      message_string = 'If pavement_type(y,x) = 0, all ' //    &
3909                                       'parameters of '                  //    &
3910                                       'pavement_subsurface_pars at this '//   &
3911                                       'location must be set.'
3912                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0578',         &
3913                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3914                   ENDIF
3915                ENDIF
3916             ENDIF
3917
3918!
3919!--          Check water parameters. If water_type is 0, all parameters
3920!--          must be set  at this location.
3921             IF ( water_type_f%from_file )  THEN
3922                IF ( water_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
3923                   IF ( ANY( water_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                    &
3924                             water_pars_f%fill ) )  THEN
3925                      message_string = 'If water_type(y,x) = 0, all ' //       &
3926                                       'parameters of water_pars at this ' //  &
3927                                       'location must be set.'
3928                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0579',         &
3929                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3930                   ENDIF
3931                ENDIF
3932             ENDIF
3933
3934          ENDDO
3935       ENDDO
3936
3937    END SUBROUTINE netcdf_data_input_check_static
3938
3939!------------------------------------------------------------------------------!
3940! Description:
3941! ------------
3942!> Vertical interpolation and extrapolation of 1D variables.
3943!------------------------------------------------------------------------------!
3944    SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_1d( var, z_grid, z_file)
3945
3946       IMPLICIT NONE
3947
3948       INTEGER(iwp) ::  k       !< running index z-direction file
3949       INTEGER(iwp) ::  kk      !< running index z-direction stretched model grid
3950       INTEGER(iwp) ::  kl      !< lower index bound along z-direction
3951       INTEGER(iwp) ::  ku      !< upper index bound along z-direction
3952
3953       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_grid                  !< grid levels on numeric grid
3954       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_file                  !< grid levels on file grid
3955       REAL(wp), DIMENSION(:), INTENT(INOUT) ::  var      !< treated variable
3956       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE   ::  var_tmp  !< temporary variable
3957
3958
3959       kl = LBOUND(var,1)
3960       ku = UBOUND(var,1)
3961       ALLOCATE( var_tmp(kl:ku) )
3962
3963       DO  k = kl, ku
3964
3965          kk = MINLOC( ABS( z_file - z_grid(k) ), DIM = 1 )
3966
3967          IF ( kk < ku )  THEN
3968             IF ( z_file(kk) - z_grid(k) <= 0.0_wp )  THEN
3969                var_tmp(k) = var(kk) +                                         &
3970                                       ( var(kk+1)        - var(kk)    ) /     &
3971                                       ( z_file(kk+1)     - z_file(kk) ) *     &
3972                                       ( z_grid(k)        - z_file(kk) )
3973
3974             ELSEIF ( z_file(kk) - z_grid(k) > 0.0_wp )  THEN
3975                var_tmp(k) = var(kk-1) +                                       &
3976                                         ( var(kk)     - var(kk-1)    ) /      &
3977                                         ( z_file(kk)  - z_file(kk-1) ) *      &
3978                                         ( z_grid(k)   - z_file(kk-1) )
3979             ENDIF
3980!
3981!--       Extrapolate
3982          ELSE
3983
3984             var_tmp(k) = var(ku) +   ( var(ku)    - var(ku-1)      ) /        &
3985                                      ( z_file(ku) - z_file(ku-1)   ) *        &
3986                                      ( z_grid(k)  - z_file(ku)     )
3987
3988          ENDIF
3989
3990       ENDDO
3991       var(:) = var_tmp(:)
3992
3993       DEALLOCATE( var_tmp )
3994
3995
3996    END SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_1d
3997
3998
3999!------------------------------------------------------------------------------!
4000! Description:
4001! ------------
4002!> Vertical interpolation and extrapolation of 1D variables from Inifor grid
4003!> onto Palm grid, where both have same dimension. Please note, the passed
4004!> paramter list in 1D version is different compared to 2D version.
4005!------------------------------------------------------------------------------!
4006    SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_1d_soil( var, var_file,           &
4007                                                      z_grid, z_file,          &
4008                                                      nzb_var, nzt_var,        &
4009                                                      nzb_file, nzt_file )
4010
4011       IMPLICIT NONE
4012
4013       INTEGER(iwp) ::  k        !< running index z-direction file
4014       INTEGER(iwp) ::  kk       !< running index z-direction stretched model grid
4015       INTEGER(iwp) ::  ku       !< upper index bound along z-direction for varialbe from file
4016       INTEGER(iwp) ::  nzb_var  !< lower bound of final array
4017       INTEGER(iwp) ::  nzt_var  !< upper bound of final array
4018       INTEGER(iwp) ::  nzb_file !< lower bound of file array
4019       INTEGER(iwp) ::  nzt_file !< upper bound of file array
4020
4021!        LOGICAL, OPTIONAL ::  zsoil !< flag indicating reverse z-axis, i.e. zsoil instead of height, e.g. in case of ocean or soil
4022
4023       REAL(wp), DIMENSION(nzb_var:nzt_var)   ::  z_grid   !< grid levels on numeric grid
4024       REAL(wp), DIMENSION(nzb_file:nzt_file) ::  z_file   !< grid levels on file grid
4025       REAL(wp), DIMENSION(nzb_var:nzt_var)   ::  var      !< treated variable
4026       REAL(wp), DIMENSION(nzb_file:nzt_file) ::  var_file !< temporary variable
4027
4028       ku = nzt_file
4029
4030       DO  k = nzb_var, nzt_var
4031!
4032!--       Determine index on Inifor grid which is closest to the actual height
4033          kk = MINLOC( ABS( z_file - z_grid(k) ), DIM = 1 )
4034!
4035!--       If closest index on Inifor grid is smaller than top index,
4036!--       interpolate the data
4037          IF ( kk < nzt_file )  THEN
4038             IF ( z_file(kk) - z_grid(k) <= 0.0_wp )  THEN
4039                var(k) = var_file(kk) + ( var_file(kk+1) - var_file(kk) ) /    &
4040                                        ( z_file(kk+1)   - z_file(kk)   ) *    &
4041                                        ( z_grid(k)      - z_file(kk)   )
4042
4043             ELSEIF ( z_file(kk) - z_grid(k) > 0.0_wp )  THEN
4044                var(k) = var_file(kk-1) + ( var_file(kk) - var_file(kk-1) ) /  &
4045                                          ( z_file(kk)   - z_file(kk-1)   ) *  &
4046                                          ( z_grid(k)    - z_file(kk-1)   )
4047             ENDIF
4048!
4049!--       Extrapolate if actual height is above the highest Inifor level
4050          ELSE
4051             var(k) = var_file(ku) + ( var_file(ku) - var_file(ku-1) ) /       &
4052                                     ( z_file(ku)   - z_file(ku-1)   ) *       &
4053                                     ( z_grid(k)    - z_file(ku)     )
4054
4055          ENDIF
4056
4057       ENDDO
4058
4059    END SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_1d_soil
4060
4061!------------------------------------------------------------------------------!
4062! Description:
4063! ------------
4064!> Vertical interpolation and extrapolation of 2D variables at lateral boundaries.
4065!------------------------------------------------------------------------------!
4066    SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_2d( var, z_grid, z_file)
4067
4068       IMPLICIT NONE
4069
4070       INTEGER(iwp) ::  i       !< running index x- or y -direction
4071       INTEGER(iwp) ::  il      !< lower index bound along x- or y-direction
4072       INTEGER(iwp) ::  iu      !< upper index bound along x- or y-direction
4073       INTEGER(iwp) ::  k       !< running index z-direction file
4074       INTEGER(iwp) ::  kk      !< running index z-direction stretched model grid
4075       INTEGER(iwp) ::  kl      !< lower index bound along z-direction
4076       INTEGER(iwp) ::  ku      !< upper index bound along z-direction
4077
4078       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_grid                  !< grid levels on numeric grid
4079       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_file                  !< grid levels on file grid
4080       REAL(wp), DIMENSION(:,:), INTENT(INOUT) ::  var    !< treated variable
4081       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE   ::  var_tmp  !< temporary variable
4082
4083
4084       il = LBOUND(var,2)
4085       iu = UBOUND(var,2)
4086       kl = LBOUND(var,1)
4087       ku = UBOUND(var,1)
4088       ALLOCATE( var_tmp(kl:ku) )
4089
4090       DO  i = il, iu
4091          DO  k = kl, ku
4092
4093             kk = MINLOC( ABS( z_file - z_grid(k) ), DIM = 1 )
4094
4095             IF ( kk < ku )  THEN
4096                IF ( z_file(kk) - z_grid(k) <= 0.0_wp )  THEN
4097                   var_tmp(k) = var(kk,i) +                                    &
4098                                          ( var(kk+1,i)      - var(kk,i)  ) /  &
4099                                          ( z_file(kk+1)     - z_file(kk) ) *  &
4100                                          ( z_grid(k)        - z_file(kk) )
4101
4102                ELSEIF ( z_file(kk) - z_grid(k) > 0.0_wp )  THEN
4103                   var_tmp(k) = var(kk-1,i) +                                  &
4104                                            ( var(kk,i)   - var(kk-1,i)  ) /   &
4105                                            ( z_file(kk)  - z_file(kk-1) ) *   &
4106                                            ( z_grid(k)   - z_file(kk-1) )
4107                ENDIF
4108!
4109!--          Extrapolate
4110             ELSE
4111
4112                var_tmp(k) = var(ku,i) + ( var(ku,i)  - var(ku-1,i)    ) /     &
4113                                         ( z_file(ku) - z_file(ku-1)   ) *     &
4114                                         ( z_grid(k)  - z_file(ku)     )
4115
4116             ENDIF
4117
4118          ENDDO
4119          var(:,i) = var_tmp(:)
4120
4121       ENDDO
4122
4123       DEALLOCATE( var_tmp )
4124
4125
4126    END SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_2d
4127
4128!------------------------------------------------------------------------------!
4129! Description:
4130! ------------
4131!> Vertical interpolation and extrapolation of 3D variables.
4132!------------------------------------------------------------------------------!
4133    SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_3d( var, z_grid, z_file )
4134
4135       IMPLICIT NONE
4136
4137       INTEGER(iwp) ::  i       !< running index x-direction
4138       INTEGER(iwp) ::  il      !< lower index bound along x-direction
4139       INTEGER(iwp) ::  iu      !< upper index bound along x-direction
4140       INTEGER(iwp) ::  j       !< running index y-direction
4141       INTEGER(iwp) ::  jl      !< lower index bound along x-direction
4142       INTEGER(iwp) ::  ju      !< upper index bound along x-direction
4143       INTEGER(iwp) ::  k       !< running index z-direction file
4144       INTEGER(iwp) ::  kk      !< running index z-direction stretched model grid
4145       INTEGER(iwp) ::  kl      !< lower index bound along z-direction
4146       INTEGER(iwp) ::  ku      !< upper index bound along z-direction
4147
4148       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_grid                      !< grid levels on numeric grid
4149       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_file                      !< grid levels on file grid
4150       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(INOUT) ::  var      !< treated variable
4151       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE       ::  var_tmp  !< temporary variable
4152
4153       il = LBOUND(var,3)
4154       iu = UBOUND(var,3)
4155       jl = LBOUND(var,2)
4156       ju = UBOUND(var,2)
4157       kl = LBOUND(var,1)
4158       ku = UBOUND(var,1)
4159
4160       ALLOCATE( var_tmp(kl:ku) )
4161
4162       DO  i = il, iu
4163          DO  j = jl, ju
4164             DO  k = kl, ku
4165
4166                kk = MINLOC( ABS( z_file - z_grid(k) ), DIM = 1 )
4167
4168                IF ( kk < ku )  THEN
4169                   IF ( z_file(kk) - z_grid(k) <= 0.0_wp )  THEN
4170                      var_tmp(k) = var(kk,j,i) +                               &
4171                                             ( var(kk+1,j,i) - var(kk,j,i) ) / &
4172                                             ( z_file(kk+1)  - z_file(kk)  ) * &
4173                                             ( z_grid(k)     - z_file(kk)  )
4174
4175                   ELSEIF ( z_file(kk) - z_grid(k) > 0.0_wp )  THEN
4176                      var_tmp(k) = var(kk-1,j,i) +                             &
4177                                             ( var(kk,j,i) - var(kk-1,j,i) ) / &
4178                                             ( z_file(kk)  - z_file(kk-1)  ) * &
4179                                             ( z_grid(k)   - z_file(kk-1)  )
4180                   ENDIF
4181!
4182!--             Extrapolate
4183                ELSE
4184                   var_tmp(k) = var(ku,j,i) +                                  &
4185                                       ( var(ku,j,i)  - var(ku-1,j,i)   ) /    &
4186                                       ( z_file(ku)   - z_file(ku-1)    ) *    &
4187                                       ( z_grid(k)    - z_file(ku)      )
4188
4189                ENDIF
4190             ENDDO
4191             var(:,j,i) = var_tmp(:)
4192          ENDDO
4193       ENDDO
4194
4195       DEALLOCATE( var_tmp )
4196
4197
4198    END SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_3d
4199
4200!------------------------------------------------------------------------------!
4201! Description:
4202! ------------
4203!> Checks if a given variables is on file
4204!------------------------------------------------------------------------------!
4205    FUNCTION check_existence( vars_in_file, var_name )
4206
4207       IMPLICIT NONE
4208
4209       CHARACTER(LEN=*) ::  var_name                   !< variable to be checked
4210       CHARACTER(LEN=*), DIMENSION(:) ::  vars_in_file !< list of variables in file
4211
4212       INTEGER(iwp) ::  i                              !< loop variable
4213
4214       LOGICAL ::  check_existence                     !< flag indicating whether a variable exist or not - actual return value
4215
4216       i = 1
4217       check_existence = .FALSE.
4218       DO  WHILE ( i <= SIZE( vars_in_file ) )
4219          check_existence = TRIM( vars_in_file(i) ) == TRIM( var_name )  .OR.  &
4220                            check_existence
4221          i = i + 1
4222       ENDDO
4223
4224       RETURN
4225
4226    END FUNCTION check_existence
4227
4228
4229!------------------------------------------------------------------------------!
4230! Description:
4231! ------------
4232!> Closes an existing netCDF file.
4233!------------------------------------------------------------------------------!
4234    SUBROUTINE close_input_file( id )
4235#if defined( __netcdf )
4236
4237       USE pegrid
4238
4239       IMPLICIT NONE
4240
4241       INTEGER(iwp), INTENT(INOUT)        ::  id        !< file id
4242
4243       nc_stat = NF90_CLOSE( id )
4244       CALL handle_error( 'close', 540 )
4245#endif
4246    END SUBROUTINE close_input_file
4247
4248!------------------------------------------------------------------------------!
4249! Description:
4250! ------------
4251!> Opens an existing netCDF file for reading only and returns its id.
4252!------------------------------------------------------------------------------!
4253    SUBROUTINE open_read_file( filename, id )
4254#if defined( __netcdf )
4255
4256       USE pegrid
4257
4258       IMPLICIT NONE
4259
4260       CHARACTER (LEN=*), INTENT(IN) ::  filename  !< filename
4261       INTEGER(iwp), INTENT(INOUT)   ::  id        !< file id
4262
4263#if defined( __netcdf4_parallel )
4264!      if __netcdf4_parallel is defined, parrallel NetCDF will be used unconditionally
4265       nc_stat = NF90_OPEN( filename, IOR( NF90_WRITE, NF90_MPIIO ), id,  &
4266                            COMM = comm2d, INFO = MPI_INFO_NULL )
4267       IF(nc_stat /= NF90_NOERR )  THEN                                       !possible NetCDF 3 file
4268           nc_stat = NF90_OPEN( filename, NF90_NOWRITE, id )
4269           collective_read = .FALSE.
4270       ELSE
4271           collective_read = .TRUE.
4272       END IF
4273#else
4274!      All MPI processes open und read
4275       nc_stat = NF90_OPEN( filename, NF90_NOWRITE, id )
4276#endif
4277
4278       CALL handle_error( 'open_read_file', 539 )
4279
4280#endif
4281    END SUBROUTINE open_read_file
4282
4283!------------------------------------------------------------------------------!
4284! Description:
4285! ------------
4286!> Reads global or variable-related attributes of type INTEGER (32-bit)
4287!------------------------------------------------------------------------------!
4288     SUBROUTINE get_attribute_int32( id, attribute_name, value, global,        &
4289                                     variable_name )
4290
4291       USE pegrid
4292
4293       IMPLICIT NONE
4294
4295       CHARACTER(LEN=*)            ::  attribute_name   !< attribute name
4296       CHARACTER(LEN=*), OPTIONAL  ::  variable_name    !< variable name
4297
4298       INTEGER(iwp), INTENT(IN)    ::  id               !< file id
4299       INTEGER(iwp)                ::  id_var           !< variable id
4300       INTEGER(iwp), INTENT(INOUT) ::  value            !< read value
4301
4302       LOGICAL, INTENT(IN) ::  global                   !< flag indicating global attribute
4303#if defined( __netcdf )
4304
4305!
4306!--    Read global attribute
4307       IF ( global )  THEN
4308          nc_stat = NF90_GET_ATT( id, NF90_GLOBAL, TRIM( attribute_name ), value )
4309          CALL handle_error( 'get_attribute_int32 global', 522, attribute_name )
4310!
4311!--    Read attributes referring to a single variable. Therefore, first inquire
4312!--    variable id
4313       ELSE
4314          nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4315          CALL handle_error( 'get_attribute_int32', 522, attribute_name )
4316          nc_stat = NF90_GET_ATT( id, id_var, TRIM( attribute_name ), value )
4317          CALL handle_error( 'get_attribute_int32', 522, attribute_name )
4318       ENDIF
4319#endif
4320    END SUBROUTINE get_attribute_int32
4321
4322!------------------------------------------------------------------------------!
4323! Description:
4324! ------------
4325!> Reads global or variable-related attributes of type INTEGER (8-bit)
4326!------------------------------------------------------------------------------!
4327     SUBROUTINE get_attribute_int8( id, attribute_name, value, global,         &
4328                                    variable_name )
4329
4330       USE pegrid
4331
4332       IMPLICIT NONE
4333
4334       CHARACTER(LEN=*)            ::  attribute_name   !< attribute name
4335       CHARACTER(LEN=*), OPTIONAL  ::  variable_name    !< variable name
4336
4337       INTEGER(iwp), INTENT(IN)    ::  id               !< file id
4338       INTEGER(iwp)                ::  id_var           !< variable id
4339       INTEGER(KIND=1), INTENT(INOUT) ::  value         !< read value
4340
4341       LOGICAL, INTENT(IN) ::  global                   !< flag indicating global attribute
4342#if defined( __netcdf )
4343
4344!
4345!--    Read global attribute
4346       IF ( global )  THEN
4347          nc_stat = NF90_GET_ATT( id, NF90_GLOBAL, TRIM( attribute_name ), value )
4348          CALL handle_error( 'get_attribute_int8 global', 523, attribute_name )
4349!
4350!--    Read attributes referring to a single variable. Therefore, first inquire
4351!--    variable id
4352       ELSE
4353          nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4354          CALL handle_error( 'get_attribute_int8', 523, attribute_name )
4355          nc_stat = NF90_GET_ATT( id, id_var, TRIM( attribute_name ), value )
4356          CALL handle_error( 'get_attribute_int8', 523, attribute_name )
4357       ENDIF
4358#endif
4359    END SUBROUTINE get_attribute_int8
4360
4361!------------------------------------------------------------------------------!
4362! Description:
4363! ------------
4364!> Reads global or variable-related attributes of type REAL
4365!------------------------------------------------------------------------------!
4366     SUBROUTINE get_attribute_real( id, attribute_name, value, global,         &
4367                                    variable_name )
4368
4369       USE pegrid
4370
4371       IMPLICIT NONE
4372
4373       CHARACTER(LEN=*)            ::  attribute_name   !< attribute name
4374       CHARACTER(LEN=*), OPTIONAL  ::  variable_name    !< variable name
4375
4376       INTEGER(iwp), INTENT(IN)    ::  id               !< file id
4377       INTEGER(iwp)                ::  id_var           !< variable id
4378
4379       LOGICAL, INTENT(IN) ::  global                   !< flag indicating global attribute
4380
4381       REAL(wp), INTENT(INOUT)     ::  value            !< read value
4382#if defined( __netcdf )
4383
4384
4385!
4386!-- Read global attribute
4387       IF ( global )  THEN
4388          nc_stat = NF90_GET_ATT( id, NF90_GLOBAL, TRIM( attribute_name ), value )
4389          CALL handle_error( 'get_attribute_real global', 524, attribute_name )
4390!
4391!-- Read attributes referring to a single variable. Therefore, first inquire
4392!-- variable id
4393       ELSE
4394          nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4395          CALL handle_error( 'get_attribute_real', 524, attribute_name )
4396          nc_stat = NF90_GET_ATT( id, id_var, TRIM( attribute_name ), value )
4397          CALL handle_error( 'get_attribute_real', 524, attribute_name )
4398       ENDIF
4399#endif
4400    END SUBROUTINE get_attribute_real
4401
4402!------------------------------------------------------------------------------!
4403! Description:
4404! ------------
4405!> Reads global or variable-related attributes of type CHARACTER
4406!> Remark: reading attributes of type NF_STRING return an error code 56 -
4407!> Attempt to convert between text & numbers.
4408!------------------------------------------------------------------------------!
4409     SUBROUTINE get_attribute_string( id, attribute_name, value, global,       &
4410                                      variable_name )
4411
4412       USE pegrid
4413
4414       IMPLICIT NONE
4415
4416       CHARACTER(LEN=*)                ::  attribute_name   !< attribute name
4417       CHARACTER(LEN=*), OPTIONAL      ::  variable_name    !< variable name
4418       CHARACTER(LEN=*), INTENT(INOUT) ::  value            !< read value
4419
4420       INTEGER(iwp), INTENT(IN)    ::  id               !< file id
4421       INTEGER(iwp)                ::  id_var           !< variable id
4422
4423       LOGICAL, INTENT(IN) ::  global                   !< flag indicating global attribute
4424#if defined( __netcdf )
4425
4426!
4427!--    Read global attribute
4428       IF ( global )  THEN
4429          nc_stat = NF90_GET_ATT( id, NF90_GLOBAL, TRIM( attribute_name ), value )
4430          CALL handle_error( 'get_attribute_string global', 525, attribute_name )
4431!
4432!--    Read attributes referring to a single variable. Therefore, first inquire
4433!--    variable id
4434       ELSE
4435          nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4436          CALL handle_error( 'get_attribute_string', 525, attribute_name )
4437
4438          nc_stat = NF90_GET_ATT( id, id_var, TRIM( attribute_name ), value )
4439          CALL handle_error( 'get_attribute_string',525, attribute_name )
4440
4441       ENDIF
4442#endif
4443    END SUBROUTINE get_attribute_string
4444
4445
4446
4447!------------------------------------------------------------------------------!
4448! Description:
4449! ------------
4450!> Get dimension array for a given dimension
4451!------------------------------------------------------------------------------!
4452     SUBROUTINE get_dimension_length( id, dim_len, variable_name )
4453#if defined( __netcdf )
4454
4455       USE pegrid
4456
4457       IMPLICIT NONE
4458
4459       CHARACTER(LEN=*)            ::  variable_name    !< dimension name
4460       CHARACTER(LEN=100)          ::  dum              !< dummy variable to receive return character
4461
4462       INTEGER(iwp)                ::  dim_len          !< dimension size
4463       INTEGER(iwp), INTENT(IN)    ::  id               !< file id
4464       INTEGER(iwp)                ::  id_dim           !< dimension id
4465
4466!
4467!--    First, inquire dimension ID
4468       nc_stat = NF90_INQ_DIMID( id, TRIM( variable_name ), id_dim )
4469       CALL handle_error( 'get_dimension_length', 526, variable_name )
4470!
4471!--    Inquire dimension length
4472       nc_stat = NF90_INQUIRE_DIMENSION( id, id_dim, dum, LEN = dim_len )
4473       CALL handle_error( 'get_dimension_length', 526, variable_name )
4474
4475#endif
4476    END SUBROUTINE get_dimension_length
4477
4478!------------------------------------------------------------------------------!
4479! Description:
4480! ------------
4481!> Routine for reading-in a character string from the chem emissions netcdf input file. 
4482!------------------------------------------------------------------------------!
4483 
4484 SUBROUTINE get_variable_string( id, variable_name, var_string, names_number)
4485#if defined( __netcdf )
4486
4487    USE indices
4488    USE pegrid
4489
4490    IMPLICIT NONE
4491
4492    CHARACTER (LEN=25), ALLOCATABLE, DIMENSION(:), INTENT(INOUT)  :: var_string
4493
4494    CHARACTER(LEN=*)                                              :: variable_name          !> variable name
4495
4496    CHARACTER (LEN=1), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)                :: tmp_var_string         !> variable to be read
4497
4498
4499    INTEGER(iwp), INTENT(IN)                                      :: id                     !> file id
4500
4501    INTEGER(iwp), INTENT(IN)                                      :: names_number           !> number of names
4502
4503    INTEGER(iwp)                                                  :: id_var                 !> variable id
4504
4505    INTEGER(iwp)                                                  :: i,j                    !> index to go through the length of the dimensions
4506
4507    INTEGER(iwp)                                                  :: max_string_length=25   !> this is both the maximum length of a name, but also 
4508                                                                                            ! the number of the components of the first dimensions
4509                                                                                            ! (rows)
4510
4511
4512    ALLOCATE(tmp_var_string(max_string_length,names_number))
4513
4514    ALLOCATE(var_string(names_number))
4515
4516    !-- Inquire variable id
4517    nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4518
4519
4520    !-- Get variable
4521    !-- Start cycle over the emission species
4522    DO i = 1, names_number
4523       !-- read the first letter of each component
4524       nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, var_string(i), start = (/ 1,i /), &
4525                                 count = (/ 1,1 /) )
4526       CALL handle_error( 'get_variable_string', 701 )
4527
4528       !-- Start cycle over charachters
4529       DO j = 1, max_string_length
4530                       
4531          !-- read the rest of the components of the name
4532          nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, tmp_var_string(j,i), start = (/ j,i /),&
4533                                     count = (/ 1,1 /) )
4534          CALL handle_error( 'get_variable_string', 702 )
4535
4536          IF ( iachar(tmp_var_string(j,i) ) == 0 ) THEN
4537               tmp_var_string(j,i)=''
4538          ENDIF
4539
4540          IF ( j>1 ) THEN
4541          !-- Concatenate first letter of the name and the others
4542             var_string(i)=TRIM(var_string(i)) // TRIM(tmp_var_string(j,i))
4543
4544          ENDIF
4545       ENDDO
4546    ENDDO
4547
4548#endif
4549 END SUBROUTINE get_variable_string
4550
4551
4552!------------------------------------------------------------------------------!
4553! Description:
4554! ------------
4555!> Reads a 1D integer variable from file.
4556!------------------------------------------------------------------------------!
4557     SUBROUTINE get_variable_1d_int( id, variable_name, var )
4558
4559       USE pegrid
4560
4561       IMPLICIT NONE
4562
4563       CHARACTER(LEN=*)            ::  variable_name    !< variable name
4564
4565       INTEGER(iwp), INTENT(IN)    ::  id               !< file id
4566       INTEGER(iwp)                ::  id_var           !< dimension id
4567
4568       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), INTENT(INOUT) ::  var  !< variable to be read
4569#if defined( __netcdf )
4570
4571!
4572!--    First, inquire variable ID
4573       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4574       CALL handle_error( 'get_variable_1d_int', 527, variable_name )
4575!
4576!--    Inquire dimension length
4577       nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, var )
4578       CALL handle_error( 'get_variable_1d_int', 527, variable_name )
4579
4580#endif
4581    END SUBROUTINE get_variable_1d_int
4582
4583!------------------------------------------------------------------------------!
4584! Description:
4585! ------------
4586!> Reads a 1D float variable from file.
4587!------------------------------------------------------------------------------!
4588     SUBROUTINE get_variable_1d_real( id, variable_name, var )
4589
4590       USE pegrid
4591
4592       IMPLICIT NONE
4593
4594       CHARACTER(LEN=*)            ::  variable_name    !< variable name
4595
4596       INTEGER(iwp), INTENT(IN)    ::  id               !< file id
4597       INTEGER(iwp)                ::  id_var           !< dimension id
4598
4599       REAL(wp), DIMENSION(:), INTENT(INOUT) ::  var  !< variable to be read
4600#if defined( __netcdf )
4601
4602!
4603!--    First, inquire variable ID
4604       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4605       CALL handle_error( 'get_variable_1d_real', 528, variable_name )
4606!
4607!--    Inquire dimension length
4608       nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, var )
4609       CALL handle_error( 'get_variable_1d_real', 528, variable_name )
4610
4611#endif
4612    END SUBROUTINE get_variable_1d_real
4613
4614
4615!------------------------------------------------------------------------------!
4616! Description:
4617! ------------
4618!> Reads a time-dependent 1D float variable from file.
4619!------------------------------------------------------------------------------!
4620    SUBROUTINE get_variable_pr( id, variable_name, t, var )
4621#if defined( __netcdf )
4622
4623       USE pegrid
4624
4625       IMPLICIT NONE
4626
4627       CHARACTER(LEN=*)                      ::  variable_name    !< variable name
4628
4629       INTEGER(iwp), INTENT(IN)              ::  id               !< file id
4630       INTEGER(iwp), DIMENSION(1:2)          ::  id_dim           !< dimension ids
4631       INTEGER(iwp)                          ::  id_var           !< dimension id
4632       INTEGER(iwp)                          ::  n_file           !< number of data-points in file along z dimension
4633       INTEGER(iwp), INTENT(IN)              ::  t                !< timestep number
4634
4635       REAL(wp), DIMENSION(:), INTENT(INOUT) ::  var  !< variable to be read
4636
4637!
4638!--    First, inquire variable ID
4639       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4640!
4641!--    Inquire dimension size of vertical dimension
4642       nc_stat = NF90_INQUIRE_VARIABLE( id, id_var, DIMIDS = id_dim )
4643       nc_stat = NF90_INQUIRE_DIMENSION( id, id_dim(1), LEN = n_file )
4644!
4645!--    Read variable.
4646       nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, var,                                &
4647                               start = (/ 1,      t     /),                    &
4648                               count = (/ n_file, 1     /) )
4649       CALL handle_error( 'get_variable_pr', 529, variable_name )
4650
4651#endif
4652    END SUBROUTINE get_variable_pr
4653
4654
4655!------------------------------------------------------------------------------!
4656! Description:
4657! ------------
4658!> Reads a 2D REAL variable from a file. Reading is done processor-wise,
4659!> i.e. each core reads its own domain in slices along x.
4660!------------------------------------------------------------------------------!
4661    SUBROUTINE get_variable_2d_real( id, variable_name, var, is, ie, js, je )
4662
4663       USE indices
4664       USE pegrid
4665
4666       IMPLICIT NONE
4667
4668       CHARACTER(LEN=*)              ::  variable_name   !< variable name
4669
4670       INTEGER(iwp)                  ::  i               !< running index along x direction
4671       INTEGER(iwp)                  ::  ie              !< start index for subdomain input along x direction
4672       INTEGER(iwp)                  ::  is              !< end index for subdomain input along x direction
4673       INTEGER(iwp), INTENT(IN)      ::  id              !< file id
4674       INTEGER(iwp)                  ::  id_var          !< variable id
4675       INTEGER(iwp)                  ::  j               !< running index along y direction
4676       INTEGER(iwp)                  ::  je              !< start index for subdomain input along y direction
4677       INTEGER(iwp)                  ::  js              !< end index for subdomain input along y direction
4678       
4679       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  tmp   !< temporary variable to read data from file according
4680                                                         !< to its reverse memory access
4681       REAL(wp), DIMENSION(:,:), INTENT(INOUT) ::  var   !< variable to be read
4682#if defined( __netcdf )
4683!
4684!--    Inquire variable id
4685       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4686!
4687!--    Check for collective read-operation and set respective NetCDF flags if
4688!--    required.
4689       IF ( collective_read )  THEN
4690#if defined( __netcdf4_parallel )
4691          nc_stat = NF90_VAR_PAR_ACCESS (id, id_var, NF90_COLLECTIVE)
4692#endif
4693       ENDIF
4694
4695
4696       !Temporary solution for reading emission chemistry files: TBD: we should discuss whether remove it or not
4697       IF ( id==id_emis ) THEN
4698
4699          !--    Allocate temporary variable according to memory access on file.
4700          ALLOCATE( tmp(is:ie,js:je) )
4701
4702          !--    Get variable
4703          nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, tmp,                                &
4704                                  start = (/ is,      js /),                  &
4705                                  count = (/ ie-is+1 , je-js+1 /) ) 
4706
4707          var=tmp
4708
4709          CALL handle_error( 'get_variable_2d_real', 530, variable_name ) !TBD: the error number shuld be changed, but since the solution is
4710                                                                          ! provisory, we give the same as below
4711 
4712          DEALLOCATE( tmp )
4713       
4714       !>  Original Subroutine part
4715       ELSE
4716!
4717!--    Allocate temporary variable according to memory access on file.
4718       ALLOCATE( tmp(is:ie,js:je) )
4719!
4720!--    Get variable
4721          nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, tmp,                                &
4722                               start = (/ is+1,      js+1 /),                  &
4723                               count = (/ ie-is + 1, je-js+1 /) )   
4724                               
4725          CALL handle_error( 'get_variable_2d_real', 530, variable_name )
4726!
4727!--    Resort data. Please note, dimension subscripts of var all start at 1.
4728          DO  i = is, ie
4729             DO  j = js, je
4730                var(j-js+1,i-is+1) = tmp(i,j)
4731             ENDDO
4732          ENDDO
4733       
4734          DEALLOCATE( tmp )
4735
4736       ENDIF
4737#endif
4738    END SUBROUTINE get_variable_2d_real
4739
4740!------------------------------------------------------------------------------!
4741! Description:
4742! ------------
4743!> Reads a 2D 32-bit INTEGER variable from file. Reading is done processor-wise,
4744!> i.e. each core reads its own domain in slices along x.
4745!------------------------------------------------------------------------------!
4746    SUBROUTINE get_variable_2d_int32( id, variable_name, var, is, ie, js, je )
4747
4748       USE indices
4749       USE pegrid
4750
4751       IMPLICIT NONE
4752
4753       CHARACTER(LEN=*)              ::  variable_name   !< variable name
4754
4755       INTEGER(iwp)                  ::  i               !< running index along x direction
4756       INTEGER(iwp)                  ::  ie              !< start index for subdomain input along x direction
4757       INTEGER(iwp)                  ::  is              !< end index for subdomain input along x direction
4758       INTEGER(iwp), INTENT(IN)      ::  id              !< file id
4759       INTEGER(iwp)                  ::  id_var          !< variable id
4760       INTEGER(iwp)                  ::  j               !< running index along y direction
4761       INTEGER(iwp)                  ::  je              !< start index for subdomain input along y direction
4762       INTEGER(iwp)                  ::  js              !< end index for subdomain input along y direction
4763       
4764       INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  tmp  !< temporary variable to read data from file according
4765                                                            !< to its reverse memory access
4766       INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), INTENT(INOUT) ::  var  !< variable to be read
4767#if defined( __netcdf )
4768!
4769!--    Inquire variable id
4770       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4771!
4772!--    Check for collective read-operation and set respective NetCDF flags if
4773!--    required.
4774       IF ( collective_read )  THEN
4775#if defined( __netcdf4_parallel )       
4776          nc_stat = NF90_VAR_PAR_ACCESS (id, id_var, NF90_COLLECTIVE)
4777#endif
4778       ENDIF
4779!
4780!--    Allocate temporary variable according to memory access on file.
4781       ALLOCATE( tmp(is:ie,js:je) )
4782!
4783!--    Get variable
4784       nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, tmp,                                &
4785                               start = (/ is+1,      js+1 /),                  &
4786                               count = (/ ie-is + 1, je-js+1 /) )   
4787                               
4788       CALL handle_error( 'get_variable_2d_int32', 531, variable_name )                             
4789!
4790!--    Resort data. Please note, dimension subscripts of var all start at 1.
4791       DO  i = is, ie
4792          DO  j = js, je
4793             var(j-js+1,i-is+1) = tmp(i,j)
4794          ENDDO
4795       ENDDO
4796       
4797       DEALLOCATE( tmp )
4798
4799#endif
4800    END SUBROUTINE get_variable_2d_int32
4801
4802!------------------------------------------------------------------------------!
4803! Description:
4804! ------------
4805!> Reads a 2D 8-bit INTEGER variable from file. Reading is done processor-wise,
4806!> i.e. each core reads its own domain in slices along x.
4807!------------------------------------------------------------------------------!
4808    SUBROUTINE get_variable_2d_int8( id, variable_name, var, is, ie, js, je )
4809
4810       USE indices
4811       USE pegrid
4812
4813       IMPLICIT NONE
4814
4815       CHARACTER(LEN=*)              ::  variable_name   !< variable name
4816
4817       INTEGER(iwp)                  ::  i               !< running index along x direction
4818       INTEGER(iwp)                  ::  ie              !< start index for subdomain input along x direction
4819       INTEGER(iwp)                  ::  is              !< end index for subdomain input along x direction
4820       INTEGER(iwp), INTENT(IN)      ::  id              !< file id
4821       INTEGER(iwp)                  ::  id_var          !< variable id
4822       INTEGER(iwp)                  ::  j               !< running index along y direction
4823       INTEGER(iwp)                  ::  je              !< start index for subdomain input along y direction
4824       INTEGER(iwp)                  ::  js              !< end index for subdomain input along y direction
4825       
4826       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  tmp  !< temporary variable to read data from file according
4827                                                               !< to its reverse memory access
4828       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:), INTENT(INOUT) ::  var  !< variable to be read
4829#if defined( __netcdf )
4830!
4831!--    Inquire variable id
4832       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4833!
4834!--    Check for collective read-operation and set respective NetCDF flags if
4835!--    required.
4836       IF ( collective_read )  THEN
4837#if defined( __netcdf4_parallel )       
4838          nc_stat = NF90_VAR_PAR_ACCESS (id, id_var, NF90_COLLECTIVE)
4839#endif         
4840       ENDIF
4841!
4842!--    Allocate temporary variable according to memory access on file.
4843       ALLOCATE( tmp(is:ie,js:je) )
4844!
4845!--    Get variable
4846       nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, tmp,                                &
4847                               start = (/ is+1,      js+1 /),                  &
4848                               count = (/ ie-is + 1, je-js+1 /) )   
4849                               
4850       CALL handle_error( 'get_variable_2d_int8', 532, variable_name )
4851!
4852!--    Resort data. Please note, dimension subscripts of var all start at 1.
4853       DO  i = is, ie
4854          DO  j = js, je
4855             var(j-js+1,i-is+1) = tmp(i,j)
4856          ENDDO
4857       ENDDO
4858       
4859       DEALLOCATE( tmp )
4860
4861#endif
4862    END SUBROUTINE get_variable_2d_int8
4863
4864
4865!------------------------------------------------------------------------------!
4866! Description:
4867! ------------
4868!> Reads a 3D 8-bit INTEGER variable from file.
4869!------------------------------------------------------------------------------!
4870    SUBROUTINE get_variable_3d_int8( id, variable_name, var, is, ie, js, je,   &
4871                                     ks, ke )
4872
4873       USE indices
4874       USE pegrid
4875
4876       IMPLICIT NONE
4877
4878       CHARACTER(LEN=*)              ::  variable_name   !< variable name
4879
4880       INTEGER(iwp)                  ::  i               !< index along x direction
4881       INTEGER(iwp)