source: palm/trunk/SOURCE/netcdf_data_input_mod.f90 @ 3458

Last change on this file since 3458 was 3458, checked in by kanani, 6 years ago

Reintegrated fixes/changes from branch chemistry

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 258.0 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 3458 2018-10-30 14:51:23Z kanani $
27! from chemistry branch r3443, banzhafs, Russo:
28! Uncommented lines on dimension of surface_fractions
29! Removed par_emis_time_factor variable, moved to chem_emissions_mod
30! Initialized nspec and other emission variables at time of declaration
31! Modified EXPERT mode to PRE-PROCESSED mode
32! Introduced Chemistry static netcdf file
33! Added the routine for reading-in netcdf data for chemistry
34! Added routines to get_variable interface specific for chemistry files
35!
36! 3429 2018-10-25 13:04:23Z knoop
37! add default values of origin_x/y/z
38!
39! 3404 2018-10-23 13:29:11Z suehring
40! Consider time-dependent geostrophic wind components in offline nesting
41!
42! 3376 2018-10-19 10:15:32Z suehring
43! Additional check for consistent building initialization implemented
44!
45! 3347 2018-10-15 14:21:08Z suehring
46! Subroutine renamed
47!
48! 3257 2018-09-17 17:11:46Z suehring
49! (from branch resler)
50! Formatting
51!
52! 3298 2018-10-02 12:21:11Z kanani
53! Modified EXPERT mode to PRE-PROCESSED mode (Russo)
54! Introduced Chemistry static netcdf file (Russo)
55! Added the routine for reading-in netcdf data for chemistry (Russo)
56! Added routines to get_variable interface specific for chemistry files (Russo)
57!
58! 3257 2018-09-17 17:11:46Z suehring
59! Adjust checks for building_type and building_id, which is necessary after
60! topography filtering (building_type and id can be modified by the filtering).
61!
62! 3254 2018-09-17 10:53:57Z suehring
63! Additional check for surface_fractions and and checks for building_id and
64! building_type extended.
65!
66! 3241 2018-09-12 15:02:00Z raasch
67! unused variables removed
68!
69! 3215 2018-08-29 09:58:59Z suehring
70! - Separate input of soil properties from input of atmospheric data. This
71!   enables input of soil properties also in child domains without any
72!   dependence on atmospheric input
73! - Check for missing initial 1D/3D data in dynamic input file
74! - Revise checks for matching grid spacing in model and input file
75! - Bugfix, add netcdf4_parallel directive for collective read operation
76! - Revise error message numbers
77!
78! 3209 2018-08-27 16:58:37Z suehring
79! Read zsoil dimension length only if soil variables are provided
80!
81! 3183 2018-07-27 14:25:55Z suehring
82! Adjust input of dynamic driver according to revised Inifor version.
83! Replace simulated_time by time_since_reference_point.
84! Rename variables in mesoscale-offline nesting mode.
85!
86! 3182 2018-07-27 13:36:03Z suehring
87! Slightly revise check for surface_fraction in order to check only the relevant
88! fractions
89!
90! 3103 2018-07-04 17:30:52Z suehring
91! New check for negative terrain heights
92!
93! 3089 2018-06-27 13:20:38Z suehring
94! Revise call for message routine in case of local data inconsistencies.
95!
96! 3054 2018-06-01 16:08:59Z gronemeier
97! Bugfix: force an MPI abort if errors occur while reading building heights
98! from ASCII file
99!
100! 3053 2018-06-01 12:59:07Z suehring
101! Revise checks for variable surface_fraction
102!
103! 3051 2018-05-30 17:43:55Z suehring
104! - Speed-up NetCDF input
105! - Revise input routines and remove NetCDF input via IO-blocks since this is
106!   not working in parallel mode in case blocking collective read operations
107!   are done
108! - Temporarily revoke renaming of input variables in dynamic driver (tend_ug,
109!   tend_vg, zsoil) in order to keep dynamic input file working with current
110!   model version
111! - More detailed error messages created
112!
113! 3045 2018-05-28 07:55:41Z Giersch
114! Error messages revised
115!
116! 3041 2018-05-25 10:39:54Z gronemeier
117! Add data type for global file attributes
118! Add read of global attributes of static driver
119!
120! 3037 2018-05-24 10:39:29Z gronemeier
121! renamed 'depth' to 'zsoil'
122!
123! 3036 2018-05-24 10:18:26Z gronemeier
124! Revision of input vars according to UC2 data standard
125!  - renamed 'orography_2D' to 'zt'
126!  - renamed 'buildings_2D' to 'buildings_2d'
127!  - renamed 'buildings_3D' to 'buildings_3d'
128!  - renamed 'leaf_are_density' to 'lad'
129!  - renamed 'basal_are_density' to 'bad'
130!  - renamed 'root_are_density_lad' to 'root_area_dens_r'
131!  - renamed 'root_are_density_lsm' to 'root_area_dens_s'
132!  - renamed 'ls_forcing_ug' to 'tend_ug'
133!  - renamed 'ls_forcing_vg' to 'tend_vg'
134!
135! 3019 2018-05-13 07:05:43Z maronga
136! Improved reading speed of large NetCDF files
137!
138! 2963 2018-04-12 14:47:44Z suehring
139! - Revise checks for static input variables.
140! - Introduce index for vegetation/wall, pavement/green-wall and water/window
141!   surfaces, for clearer access of surface fraction, albedo, emissivity, etc. .
142!
143! 2958 2018-04-11 15:38:13Z suehring
144! Synchronize longitude and latitude between nested model domains, values are
145! taken from the root model.
146!
147! 2955 2018-04-09 15:14:01Z suehring
148! Extend checks for consistent setting of buildings, its ID and type.
149! Add log-points to measure CPU time of NetCDF data input.
150!
151! 2953 2018-04-09 11:26:02Z suehring
152! Bugfix in checks for initialization data
153!
154! 2947 2018-04-04 18:01:41Z suehring
155! Checks for dynamic input revised
156!
157! 2946 2018-04-04 17:01:23Z suehring
158! Bugfix for revision 2945, perform checks only if dynamic input file is
159! available.
160!
161! 2945 2018-04-04 16:27:14Z suehring
162! - Mimic for topography input slightly revised, in order to enable consistency
163!   checks
164! - Add checks for dimensions in dynamic input file and move already existing
165!   checks
166!
167! 2938 2018-03-27 15:52:42Z suehring
168! Initial read of geostrophic wind components from dynamic driver.
169!
170! 2773 2018-01-30 14:12:54Z suehring
171! Revise checks for surface_fraction.
172!
173! 2925 2018-03-23 14:54:11Z suehring
174! Check for further inconsistent settings of surface_fractions.
175! Some messages slightly rephrased and error numbers renamed.
176!
177! 2898 2018-03-15 13:03:01Z suehring
178! Check if each building has a type. Further, check if dimensions in static
179! input file match the model dimensions.
180!
181! 2897 2018-03-15 11:47:16Z suehring
182! Relax restrictions for topography input, terrain and building heights can be
183! input separately and are not mandatory any more.
184!
185! 2874 2018-03-13 10:55:42Z knoop
186! Bugfix: wrong placement of netcdf cpp-macros fixed
187!
188! 2794 2018-02-07 14:09:43Z knoop
189! Check if 3D building input is consistent to numeric grid.
190!
191! 2773 2018-01-30 14:12:54Z suehring
192! - Enable initialization with 3D topography.
193! - Move check for correct initialization in nesting mode to check_parameters.
194!
195! 2772 2018-01-29 13:10:35Z suehring
196! Initialization of simulation independent on land-surface model.
197!
198! 2746 2018-01-15 12:06:04Z suehring
199! Read plant-canopy variables independently on land-surface model usage
200!
201! 2718 2018-01-02 08:49:38Z maronga
202! Corrected "Former revisions" section
203!
204! 2711 2017-12-20 17:04:49Z suehring
205! Rename subroutine close_file to avoid double-naming.
206!
207! 2700 2017-12-15 14:12:35Z suehring
208!
209! 2696 2017-12-14 17:12:51Z kanani
210! Initial revision (suehring)
211!
212!
213!
214!
215! Authors:
216! --------
217! @author Matthias Suehring
218!
219! Description:
220! ------------
221!> Modulue contains routines to input data according to Palm input data
222!> standart using dynamic and static input files.
223!> @todo - Review Reading of netcdf files for chemistry
224!> @todo - Order input alphabetically
225!> @todo - Revise error messages and error numbers
226!> @todo - Input of missing quantities (chemical species, emission rates)
227!> @todo - Defninition and input of still missing variable attributes
228!> @todo - Input of initial geostrophic wind profiles with cyclic conditions.
229!------------------------------------------------------------------------------!
230 MODULE netcdf_data_input_mod
231
232    USE control_parameters,                                                    &
233        ONLY:  coupling_char, io_blocks, io_group
234
235    USE cpulog,                                                                &
236        ONLY:  cpu_log, log_point_s
237
238    USE kinds
239
240#if defined ( __netcdf )
241    USE NETCDF
242#endif
243
244    USE pegrid
245
246    USE surface_mod,                                                           &
247        ONLY:  ind_pav_green, ind_veg_wall, ind_wat_win
248!
249!-- Define type for dimensions.
250    TYPE dims_xy
251       INTEGER(iwp) :: nx                             !< dimension length in x
252       INTEGER(iwp) :: ny                             !< dimension length in y
253       INTEGER(iwp) :: nz                             !< dimension length in z
254       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: x       !< dimension array in x
255       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: y       !< dimension array in y
256       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: z       !< dimension array in z
257    END TYPE dims_xy
258!
259!-- Define data type for nesting in larger-scale models like COSMO.
260!-- Data type comprises u, v, w, pt, and q at lateral and top boundaries.
261    TYPE nest_offl_type
262
263       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names
264
265       INTEGER(iwp) ::  nt     !< number of time levels in dynamic input file
266       INTEGER(iwp) ::  nzu    !< number of vertical levels on scalar grid in dynamic input file
267       INTEGER(iwp) ::  nzw    !< number of vertical levels on w grid in dynamic input file
268       INTEGER(iwp) ::  tind   !< time index for reference time in mesoscale-offline nesting
269       INTEGER(iwp) ::  tind_p !< time index for following time in mesoscale-offline nesting
270
271       LOGICAL      ::  init         = .FALSE.
272       LOGICAL      ::  from_file    = .FALSE.
273
274       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  surface_pressure !< time dependent surface pressure
275       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  time             !< time levels in dynamic input file
276       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zu_atmos         !< vertical levels at scalar grid in dynamic input file
277       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zw_atmos         !< vertical levels at w grid in dynamic input file
278
279       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  ug         !< domain-averaged geostrophic component
280       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  vg         !< domain-averaged geostrophic component
281
282       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_left   !< u-component at left boundary
283       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_left   !< v-component at left boundary
284       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_left   !< w-component at left boundary
285       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_left   !< mixing ratio at left boundary
286       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_left  !< potentital temperautre at left boundary
287
288       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_north  !< u-component at north boundary
289       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_north  !< v-component at north boundary
290       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_north  !< w-component at north boundary
291       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_north  !< mixing ratio at north boundary
292       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_north !< potentital temperautre at north boundary
293
294       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_right  !< u-component at right boundary
295       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_right  !< v-component at right boundary
296       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_right  !< w-component at right boundary
297       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_right  !< mixing ratio at right boundary
298       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_right !< potentital temperautre at right boundary
299
300       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_south  !< u-component at south boundary
301       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_south  !< v-component at south boundary
302       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_south  !< w-component at south boundary
303       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_south  !< mixing ratio at south boundary
304       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_south !< potentital temperautre at south boundary
305
306       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_top    !< u-component at top boundary
307       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_top    !< v-component at top boundary
308       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_top    !< w-component at top boundary
309       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_top    !< mixing ratio at top boundary
310       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_top   !< potentital temperautre at top boundary
311
312    END TYPE nest_offl_type
313
314    TYPE init_type
315
316       CHARACTER(LEN=23) ::  origin_time !< reference time of input data
317
318       INTEGER(iwp) ::  lod_msoil !< level of detail - soil moisture
319       INTEGER(iwp) ::  lod_pt    !< level of detail - pt
320       INTEGER(iwp) ::  lod_q     !< level of detail - q
321       INTEGER(iwp) ::  lod_tsoil !< level of detail - soil temperature
322       INTEGER(iwp) ::  lod_u     !< level of detail - u-component
323       INTEGER(iwp) ::  lod_v     !< level of detail - v-component
324       INTEGER(iwp) ::  lod_w     !< level of detail - w-component
325       INTEGER(iwp) ::  nx        !< number of scalar grid points along x in dynamic input file
326       INTEGER(iwp) ::  nxu       !< number of u grid points along x in dynamic input file
327       INTEGER(iwp) ::  ny        !< number of scalar grid points along y in dynamic input file
328       INTEGER(iwp) ::  nyv       !< number of v grid points along y in dynamic input file
329       INTEGER(iwp) ::  nzs       !< number of vertical soil levels in dynamic input file
330       INTEGER(iwp) ::  nzu       !< number of vertical levels on scalar grid in dynamic input file
331       INTEGER(iwp) ::  nzw       !< number of vertical levels on w grid in dynamic input file
332
333       LOGICAL ::  from_file_msoil  = .FALSE. !< flag indicating whether soil moisture is already initialized from file
334       LOGICAL ::  from_file_pt     = .FALSE. !< flag indicating whether pt is already initialized from file
335       LOGICAL ::  from_file_q      = .FALSE. !< flag indicating whether q is already initialized from file
336       LOGICAL ::  from_file_tsoil  = .FALSE. !< flag indicating whether soil temperature is already initialized from file
337       LOGICAL ::  from_file_u      = .FALSE. !< flag indicating whether u is already initialized from file
338       LOGICAL ::  from_file_ug     = .FALSE. !< flag indicating whether ug is already initialized from file
339       LOGICAL ::  from_file_v      = .FALSE. !< flag indicating whether v is already initialized from file
340       LOGICAL ::  from_file_vg     = .FALSE. !< flag indicating whether ug is already initialized from file
341       LOGICAL ::  from_file_w      = .FALSE. !< flag indicating whether w is already initialized from file
342
343       REAL(wp) ::  fill_msoil              !< fill value for soil moisture
344       REAL(wp) ::  fill_pt                 !< fill value for pt
345       REAL(wp) ::  fill_q                  !< fill value for q
346       REAL(wp) ::  fill_tsoil              !< fill value for soil temperature
347       REAL(wp) ::  fill_u                  !< fill value for u
348       REAL(wp) ::  fill_v                  !< fill value for v
349       REAL(wp) ::  fill_w                  !< fill value for w
350       REAL(wp) ::  latitude                !< latitude of the southern model boundary
351       REAL(wp) ::  longitude               !< longitude of the western model boundary
352       REAL(wp) ::  origin_x = 0.0_wp       !< x position of the western model boundary (default: Hannover)
353       REAL(wp) ::  origin_y = 0.0_wp       !< y position of the northern model boundary (default: Hannover)
354       REAL(wp) ::  origin_z = 0.0_wp       !< reference height of input data (default: Hannover)
355       REAL(wp) ::  rotation_angle = 0.0_wp !< rotation angle of input data
356
357       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  msoil_1d     !< initial vertical profile of soil moisture
358       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  pt_init      !< initial vertical profile of pt
359       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  q_init       !< initial vertical profile of q
360       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  tsoil_1d     !< initial vertical profile of soil temperature
361       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  u_init       !< initial vertical profile of u
362       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  ug_init      !< initial vertical profile of ug
363       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  v_init       !< initial vertical profile of v
364       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  vg_init      !< initial vertical profile of ug
365       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  w_init       !< initial vertical profile of w
366       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  z_soil       !< vertical levels in soil in dynamic input file, used for interpolation
367       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zu_atmos     !< vertical levels at scalar grid in dynamic input file, used for interpolation
368       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zw_atmos     !< vertical levels at w grid in dynamic input file, used for interpolation
369
370
371       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  msoil_3d !< initial 3d soil moisture provide by Inifor and interpolated onto soil grid
372       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  tsoil_3d !< initial 3d soil temperature provide by Inifor and interpolated onto soil grid
373
374    END TYPE init_type
375
376!-- Data type for the general information of chemistry emissions, do not dependent on the particular chemical species
377    TYPE chem_emis_att_type 
378
379       !-DIMENSIONS
380       INTEGER(iwp)                                 :: nspec=0                   !< number of chem species for which emission values are provided
381       INTEGER(iwp)                                 :: ncat=0                    !< number of emission categories
382       INTEGER(iwp)                                 :: nvoc=0                    !< number of VOCs components
383       INTEGER(iwp)                                 :: npm=0                     !< number of PMs components
384       INTEGER(iwp)                                 :: nnox=2                    !< number of NOx components: NO and NO2
385       INTEGER(iwp)                                 :: nsox=2                    !< number of SOx components: SO and SO4
386       INTEGER(iwp)                                 :: nhoursyear                !< number of hours of a specific year in the HOURLY mode
387                                                                                 !  of the default mode
388       INTEGER(iwp)                                 :: nmonthdayhour             !< number of month days and hours in the MDH mode
389                                                                                 !  of the default mode
390       INTEGER(iwp)                                 :: dt_emission               !< Number of emissions timesteps for one year
391                                                                                 !  in the pre-processed emissions case
392       !-- 1d emission input variables
393       CHARACTER (LEN=25),ALLOCATABLE, DIMENSION(:) :: pm_name                   !< Names of PMs components
394       CHARACTER (LEN=25),ALLOCATABLE, DIMENSION(:) :: cat_name                  !< Emission categories names
395       CHARACTER (LEN=25),ALLOCATABLE, DIMENSION(:) :: species_name              !< Names of emission chemical species
396       CHARACTER (LEN=25),ALLOCATABLE, DIMENSION(:) :: voc_name                  !< Names of VOCs components
397       CHARACTER (LEN=25)                           :: units                     !< Units
398
399       INTEGER(iwp)                                 :: i_hour                    !< indices for assigning the emission values at different timesteps
400       INTEGER(iwp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:)       :: cat_index                 !< Index of emission categories
401       INTEGER(iwp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:)       :: species_index             !< Index of emission chem species
402
403       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:)           :: xm                        !< Molecular masses of emission chem species
404
405       !-- 2d emission input variables
406       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: hourly_emis_time_factor   !< Time factors for HOURLY emissions (DEFAULT mode)
407       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: mdh_emis_time_factor      !< Time factors for MDH emissions (DEFAULT mode)
408       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: nox_comp                  !< Composition of NO and NO2
409       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: sox_comp                  !< Composition of SO2 and SO4
410       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: voc_comp                  !< Composition of different VOC components (number not fixed)
411
412       !-- 3d emission input variables
413       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:)       :: pm_comp                   !< Composition of different PMs components (number not fixed)
414 
415    END TYPE chem_emis_att_type
416
417
418!-- Data type for the values of chemistry emissions ERUSSO
419    TYPE chem_emis_val_type 
420
421       !REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: stack_height              !< stack height
422
423       !-- 3d emission input variables
424       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:)     :: default_emission_data     !< Input Values emissions DEFAULT mode
425
426       !-- 4d emission input variables
427       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:,:)   :: preproc_emission_data      !< Input Values emissions PRE-PROCESSED mode
428
429    END TYPE chem_emis_val_type
430
431!
432!-- Define data structures for different input data types.
433!-- 8-bit Integer 2D
434    TYPE int_2d_8bit
435       INTEGER(KIND=1) ::  fill = -127                      !< fill value
436       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var !< respective variable
437
438       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
439    END TYPE int_2d_8bit
440!
441!-- 32-bit Integer 2D
442    TYPE int_2d_32bit
443       INTEGER(iwp) ::  fill = -9999                      !< fill value
444       INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var  !< respective variable
445
446       LOGICAL ::  from_file = .FALSE. !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
447    END TYPE int_2d_32bit
448
449!
450!-- Define data type to read 2D real variables
451    TYPE real_2d
452       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
453
454       REAL(wp) ::  fill = -9999.9_wp                !< fill value
455       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var !< respective variable
456    END TYPE real_2d
457
458!
459!-- Define data type to read 2D real variables
460    TYPE real_3d
461       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
462
463       INTEGER(iwp) ::  nz   !< number of grid points along vertical dimension
464
465       REAL(wp) ::  fill = -9999.9_wp                  !< fill value
466       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var !< respective variable
467    END TYPE real_3d
468!
469!-- Define data structure where the dimension and type of the input depends
470!-- on the given level of detail.
471!-- For buildings, the input is either 2D float, or 3d byte.
472    TYPE build_in
473       INTEGER(iwp)    ::  lod = 1                               !< level of detail
474       INTEGER(KIND=1) ::  fill2 = -127                          !< fill value for lod = 2
475       INTEGER(iwp)    ::  nz                                    !< number of vertical layers in file
476       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_3d !< 3d variable (lod = 2)
477
478       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  z                 !< vertical coordinate for 3D building, used for consistency check
479
480       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
481
482       REAL(wp)                              ::  fill1 = -9999.9_wp !< fill values for lod = 1
483       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var_2d             !< 2d variable (lod = 1)
484    END TYPE build_in
485
486!
487!-- For soil_type, the input is either 2D or 3D one-byte integer.
488    TYPE soil_in
489       INTEGER(iwp)                                   ::  lod = 1      !< level of detail
490       INTEGER(KIND=1)                                ::  fill = -127  !< fill value for lod = 2
491       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  var_2d       !< 2d variable (lod = 1)
492       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_3d       !< 3d variable (lod = 2)
493
494       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
495    END TYPE soil_in
496
497!
498!-- Define data type for fractions between surface types
499    TYPE fracs
500       INTEGER(iwp)                            ::  nf             !< total number of fractions
501       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  nfracs         !< dimension array for fraction
502
503       LOGICAL ::  from_file = .FALSE. !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
504
505       REAL(wp)                                ::  fill = -9999.9_wp !< fill value
506       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  frac              !< respective fraction between different surface types
507    END TYPE fracs
508!
509!-- Data type for parameter lists, Depending on the given level of detail,
510!-- the input is 3D or 4D
511    TYPE pars
512       INTEGER(iwp)                            ::  lod = 1         !< level of detail
513       INTEGER(iwp)                            ::  np              !< total number of parameters
514       INTEGER(iwp)                            ::  nz              !< vertical dimension - number of soil layers
515       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  layers          !< dimension array for soil layers
516       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  pars            !< dimension array for parameters
517
518       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
519
520       REAL(wp)                                  ::  fill = -9999.9_wp !< fill value
521       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE   ::  pars_xy           !< respective parameters, level of detail = 1
522       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  pars_xyz          !< respective parameters, level of detail = 2
523    END TYPE pars
524!
525!-- Define type for global file attributes
526!-- Please refer to the PALM data standard for a detailed description of each
527!-- attribute.
528    TYPE global_atts_type
529       CHARACTER(LEN=12 ) ::  acronym                            !< acronym of institution
530       CHARACTER(LEN=7)   ::  acronym_char = 'acronym'           !< name of attribute
531       CHARACTER(LEN=200) ::  author                             !< first name, last name, email adress
532       CHARACTER(LEN=6)   ::  author_char = 'author'             !< name of attribute
533       CHARACTER(LEN=12 ) ::  campaign                           !< name of campaign
534       CHARACTER(LEN=8)   ::  campaign_char = 'campaign'         !< name of attribute
535       CHARACTER(LEN=200) ::  comment                            !< comment to data
536       CHARACTER(LEN=7)   ::  comment_char = 'comment'           !< name of attribute
537       CHARACTER(LEN=200) ::  contact_person                     !< first name, last name, email adress
538       CHARACTER(LEN=14)  ::  contact_person_char = 'contact_person'  !< name of attribute
539       CHARACTER(LEN=200) ::  conventions = 'CF-1.7'             !< netCDF convention
540       CHARACTER(LEN=11)  ::  conventions_char = 'Conventions'   !< name of attribute
541       CHARACTER(LEN=23 ) ::  creation_time                      !< creation time of data set
542       CHARACTER(LEN=13)  ::  creation_time_char = 'creation_time'  !< name of attribute
543       CHARACTER(LEN=16 ) ::  data_content                       !< content of data set
544       CHARACTER(LEN=12)  ::  data_content_char = 'data_content' !< name of attribute
545       CHARACTER(LEN=200) ::  dependencies                       !< dependencies of data set
546       CHARACTER(LEN=12)  ::  dependencies_char = 'dependencies' !< name of attribute
547       CHARACTER(LEN=200) ::  history                            !< information about data processing
548       CHARACTER(LEN=7)   ::  history_char = 'history'           !< name of attribute
549       CHARACTER(LEN=200) ::  institution                        !< name of responsible institution
550       CHARACTER(LEN=11)  ::  institution_char = 'institution'   !< name of attribute
551       CHARACTER(LEN=200) ::  keywords                           !< keywords of data set
552       CHARACTER(LEN=8)   ::  keywords_char = 'keywords'         !< name of attribute
553       CHARACTER(LEN=200) ::  license                            !< license of data set
554       CHARACTER(LEN=7)   ::  license_char = 'license'           !< name of attribute
555       CHARACTER(LEN=200) ::  location                           !< place which refers to data set
556       CHARACTER(LEN=8)   ::  location_char = 'location'         !< name of attribute
557       CHARACTER(LEN=10)  ::  origin_lat_char = 'origin_lat'     !< name of attribute
558       CHARACTER(LEN=10)  ::  origin_lon_char = 'origin_lon'     !< name of attribute
559       CHARACTER(LEN=23 ) ::  origin_time                        !< reference time
560       CHARACTER(LEN=11)  ::  origin_time_char = 'origin_time'   !< name of attribute
561       CHARACTER(LEN=8)   ::  origin_x_char = 'origin_x'         !< name of attribute
562       CHARACTER(LEN=8)   ::  origin_y_char = 'origin_y'         !< name of attribute
563       CHARACTER(LEN=8)   ::  origin_z_char = 'origin_z'         !< name of attribute
564       CHARACTER(LEN=12)  ::  palm_version_char = 'palm_version' !< name of attribute
565       CHARACTER(LEN=200) ::  references                         !< literature referring to data set
566       CHARACTER(LEN=10)  ::  references_char = 'references'     !< name of attribute
567       CHARACTER(LEN=14)  ::  rotation_angle_char = 'rotation_angle'  !< name of attribute
568       CHARACTER(LEN=12 ) ::  site                               !< name of model domain
569       CHARACTER(LEN=4)   ::  site_char = 'site'                 !< name of attribute
570       CHARACTER(LEN=200) ::  source                             !< source of data set
571       CHARACTER(LEN=6)   ::  source_char = 'source'             !< name of attribute
572       CHARACTER(LEN=200) ::  title                              !< title of data set
573       CHARACTER(LEN=5)   ::  title_char = 'title'               !< name of attribute
574       CHARACTER(LEN=7)   ::  version_char = 'version'           !< name of attribute
575
576       INTEGER(iwp) ::  version              !< version of data set
577
578       REAL(wp) ::  origin_lat               !< latitude of lower left corner
579       REAL(wp) ::  origin_lon               !< longitude of lower left corner
580       REAL(wp) ::  origin_x                 !< easting (UTM coordinate) of lower left corner
581       REAL(wp) ::  origin_y                 !< northing (UTM coordinate) of lower left corner
582       REAL(wp) ::  origin_z                 !< reference height
583       REAL(wp) ::  palm_version             !< PALM version of data set
584       REAL(wp) ::  rotation_angle           !< rotation angle of coordinate system of data set
585    END TYPE global_atts_type
586!
587!-- Define variables
588    TYPE(dims_xy)    ::  dim_static  !< data structure for x, y-dimension in static input file
589
590    TYPE(nest_offl_type) ::  nest_offl  !< data structure for data input at lateral and top boundaries (provided by Inifor) 
591
592    TYPE(init_type) ::  init_3d    !< data structure for the initialization of the 3D flow and soil fields
593    TYPE(init_type) ::  init_model !< data structure for the initialization of the model
594
595!
596!-- Define 2D variables of type NC_BYTE
597    TYPE(int_2d_8bit)  ::  albedo_type_f     !< input variable for albedo type
598    TYPE(int_2d_8bit)  ::  building_type_f   !< input variable for building type
599    TYPE(int_2d_8bit)  ::  pavement_type_f   !< input variable for pavenment type
600    TYPE(int_2d_8bit)  ::  street_crossing_f !< input variable for water type
601    TYPE(int_2d_8bit)  ::  street_type_f     !< input variable for water type
602    TYPE(int_2d_8bit)  ::  vegetation_type_f !< input variable for vegetation type
603    TYPE(int_2d_8bit)  ::  water_type_f      !< input variable for water type
604
605!
606!-- Define 2D variables of type NC_INT
607    TYPE(int_2d_32bit) ::  building_id_f     !< input variable for building ID
608!
609!-- Define 2D variables of type NC_FLOAT
610    TYPE(real_2d) ::  terrain_height_f       !< input variable for terrain height
611!
612!-- Define 3D variables of type NC_FLOAT
613    TYPE(real_3d) ::  basal_area_density_f    !< input variable for basal area density - resolved vegetation
614    TYPE(real_3d) ::  leaf_area_density_f     !< input variable for leaf area density - resolved vegetation
615    TYPE(real_3d) ::  root_area_density_lad_f !< input variable for root area density - resolved vegetation
616    TYPE(real_3d) ::  root_area_density_lsm_f !< input variable for root area density - parametrized vegetation
617
618!
619!-- Define input variable for buildings
620    TYPE(build_in) ::  buildings_f           !< input variable for buildings
621!
622!-- Define input variables for soil_type
623    TYPE(soil_in)  ::  soil_type_f           !< input variable for soil type
624
625    TYPE(fracs) ::  surface_fraction_f       !< input variable for surface fraction
626
627    TYPE(pars)  ::  albedo_pars_f              !< input variable for albedo parameters
628    TYPE(pars)  ::  building_pars_f            !< input variable for building parameters
629    TYPE(pars)  ::  pavement_pars_f            !< input variable for pavement parameters
630    TYPE(pars)  ::  pavement_subsurface_pars_f !< input variable for pavement parameters
631    TYPE(pars)  ::  soil_pars_f                !< input variable for soil parameters
632    TYPE(pars)  ::  vegetation_pars_f          !< input variable for vegetation parameters
633    TYPE(pars)  ::  water_pars_f               !< input variable for water parameters
634
635    TYPE(chem_emis_att_type)                             ::  chem_emis_att    !< Input Information of Chemistry Emission Data from netcdf 
636    TYPE(chem_emis_val_type), ALLOCATABLE, DIMENSION(:)  ::  chem_emis        !< Input Chemistry Emission Data from netcdf 
637
638    CHARACTER(LEN=3)  ::  char_lod  = 'lod'         !< name of level-of-detail attribute in NetCDF file
639
640    CHARACTER(LEN=10) ::  char_fill = '_FillValue'        !< name of fill value attribute in NetCDF file
641
642    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_static  = 'PIDS_STATIC'  !< Name of file which comprises static input data
643    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_dynamic = 'PIDS_DYNAMIC' !< Name of file which comprises dynamic input data
644    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_chem    = 'PIDS_CHEM'    !< Name of file which comprises chemistry input data
645
646    CHARACTER (LEN=25), ALLOCATABLE, DIMENSION(:)    :: string_values  !< output of string variables read from netcdf input files
647 
648    INTEGER(iwp)                                     :: id_emis        !< NetCDF id of input file for chemistry emissions: TBD: It has to be removed
649
650    INTEGER(iwp) ::  nc_stat         !< return value of nf90 function call
651
652    LOGICAL ::  input_pids_static  = .FALSE.   !< Flag indicating whether Palm-input-data-standard file containing static information exists
653    LOGICAL ::  input_pids_dynamic = .FALSE.   !< Flag indicating whether Palm-input-data-standard file containing dynamic information exists
654    LOGICAL ::  input_pids_chem = .FALSE.      !< Flag indicating whether Palm-input-data-standard file containing chemistry information exists
655
656    LOGICAL ::  collective_read = .FALSE.      !< Enable NetCDF collective read
657
658    TYPE(global_atts_type) ::  input_file_atts !< global attributes of input file
659
660    SAVE
661
662    PRIVATE
663
664    INTERFACE netcdf_data_input_interpolate
665       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_interpolate_1d
666       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_interpolate_1d_soil
667       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_interpolate_2d
668       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_interpolate_3d
669    END INTERFACE netcdf_data_input_interpolate
670
671    INTERFACE netcdf_data_input_check_dynamic
672       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_check_dynamic
673    END INTERFACE netcdf_data_input_check_dynamic
674
675    INTERFACE netcdf_data_input_check_static
676       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_check_static
677    END INTERFACE netcdf_data_input_check_static
678
679    INTERFACE netcdf_data_input_chemistry_data                       
680       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_chemistry_data
681    END INTERFACE netcdf_data_input_chemistry_data
682
683    INTERFACE netcdf_data_input_inquire_file
684       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_inquire_file
685    END INTERFACE netcdf_data_input_inquire_file
686
687    INTERFACE netcdf_data_input_init
688       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_init
689    END INTERFACE netcdf_data_input_init
690
691    INTERFACE netcdf_data_input_init_3d
692       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_init_3d
693    END INTERFACE netcdf_data_input_init_3d
694   
695    INTERFACE netcdf_data_input_init_lsm
696       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_init_lsm
697    END INTERFACE netcdf_data_input_init_lsm
698
699    INTERFACE netcdf_data_input_offline_nesting
700       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_offline_nesting
701    END INTERFACE netcdf_data_input_offline_nesting
702
703    INTERFACE netcdf_data_input_surface_data
704       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_surface_data
705    END INTERFACE netcdf_data_input_surface_data
706
707    INTERFACE netcdf_data_input_topo
708       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_topo
709    END INTERFACE netcdf_data_input_topo
710
711    INTERFACE get_variable
712       MODULE PROCEDURE get_variable_string
713       MODULE PROCEDURE get_variable_1d_int
714       MODULE PROCEDURE get_variable_1d_real
715       MODULE PROCEDURE get_variable_2d_int8
716       MODULE PROCEDURE get_variable_2d_int32
717       MODULE PROCEDURE get_variable_2d_real
718       MODULE PROCEDURE get_variable_3d_int8
719       MODULE PROCEDURE get_variable_3d_real
720       MODULE PROCEDURE get_variable_3d_real_dynamic
721       MODULE PROCEDURE get_variable_4d_to_3d_real
722       MODULE PROCEDURE get_variable_4d_real
723       MODULE PROCEDURE get_variable_5d_to_4d_real
724    END INTERFACE get_variable
725
726    INTERFACE get_variable_pr
727       MODULE PROCEDURE get_variable_pr
728    END INTERFACE get_variable_pr
729
730    INTERFACE get_attribute
731       MODULE PROCEDURE get_attribute_real
732       MODULE PROCEDURE get_attribute_int8
733       MODULE PROCEDURE get_attribute_int32
734       MODULE PROCEDURE get_attribute_string
735    END INTERFACE get_attribute
736
737!
738!-- Public variables
739    PUBLIC albedo_pars_f, albedo_type_f, basal_area_density_f, buildings_f,    &
740           building_id_f, building_pars_f, building_type_f,                    &
741           chem_emis, chem_emis_att, chem_emis_att_type, chem_emis_val_type,   &
742           init_3d, init_model, input_file_static, input_pids_static,          &
743           input_pids_dynamic, leaf_area_density_f, nest_offl,                 &
744           pavement_pars_f, pavement_subsurface_pars_f, pavement_type_f,       &
745           root_area_density_lad_f, root_area_density_lsm_f, soil_pars_f,      &
746           soil_type_f, street_crossing_f, street_type_f, surface_fraction_f,  &
747           terrain_height_f, vegetation_pars_f, vegetation_type_f,             &
748           water_pars_f, water_type_f
749
750!
751!-- Public subroutines
752    PUBLIC netcdf_data_input_check_dynamic, netcdf_data_input_check_static,    &
753           netcdf_data_input_chemistry_data, netcdf_data_input_inquire_file,                                     &
754           netcdf_data_input_init, netcdf_data_input_init_lsm,                 &
755           netcdf_data_input_init_3d,                                          &
756           netcdf_data_input_interpolate, netcdf_data_input_offline_nesting,   &
757           netcdf_data_input_surface_data, netcdf_data_input_topo
758
759 CONTAINS
760
761!------------------------------------------------------------------------------!
762! Description:
763! ------------
764!> Inquires whether NetCDF input files according to Palm-input-data standard
765!> exist. Moreover, basic checks are performed.
766!------------------------------------------------------------------------------!
767    SUBROUTINE netcdf_data_input_inquire_file
768
769       USE control_parameters,                                                 &
770           ONLY:  topo_no_distinct
771
772       IMPLICIT NONE
773
774#if defined ( __netcdf )
775       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_static ) // TRIM( coupling_char ),     &
776                EXIST = input_pids_static  )
777       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_dynamic ) // TRIM( coupling_char ),    &
778                EXIST = input_pids_dynamic )
779       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_chem ) // TRIM( coupling_char ),    &
780                EXIST = input_pids_chem )
781
782#endif
783
784!
785!--    As long as topography can be input via ASCII format, no distinction
786!--    between building and terrain can be made. This case, classify all
787!--    surfaces as default type. Same in case land-surface and urban-surface
788!--    model are not applied.
789       IF ( .NOT. input_pids_static )  THEN
790          topo_no_distinct = .TRUE.
791       ENDIF
792
793    END SUBROUTINE netcdf_data_input_inquire_file
794
795!------------------------------------------------------------------------------!
796! Description:
797! ------------
798!> Reads global attributes required for initialization of the model.
799!------------------------------------------------------------------------------!
800    SUBROUTINE netcdf_data_input_init
801
802       IMPLICIT NONE
803
804       INTEGER(iwp) ::  id_mod   !< NetCDF id of input file
805
806       IF ( .NOT. input_pids_static )  RETURN
807
808#if defined ( __netcdf )
809!
810!--    Open file in read-only mode
811       CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //                       &
812                            TRIM( coupling_char ), id_mod )
813!
814!--    Read global attributes
815       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_lat_char,            &
816                           input_file_atts%origin_lat, .TRUE. )
817
818       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_lon_char,            &
819                           input_file_atts%origin_lon, .TRUE. )
820
821       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_time_char,           &
822                           input_file_atts%origin_time, .TRUE. )
823
824       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_x_char,              &
825                           input_file_atts%origin_x, .TRUE. )
826
827       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_y_char,              &
828                           input_file_atts%origin_y, .TRUE. )
829
830       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_z_char,              &
831                           input_file_atts%origin_z, .TRUE. )
832
833       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%rotation_angle_char,        &
834                           input_file_atts%rotation_angle, .TRUE. )
835
836!
837!--    Finally, close input file
838       CALL close_input_file( id_mod )
839#endif
840!
841!--    Copy latitude, longitude, origin_z, rotation angle on init type
842       init_model%latitude        = input_file_atts%origin_lat
843       init_model%longitude       = input_file_atts%origin_lon
844       init_model%origin_time     = input_file_atts%origin_time 
845       init_model%origin_x        = input_file_atts%origin_x
846       init_model%origin_y        = input_file_atts%origin_y
847       init_model%origin_z        = input_file_atts%origin_z 
848       init_model%rotation_angle  = input_file_atts%rotation_angle 
849           
850!
851!--    In case of nested runs, each model domain might have different longitude
852!--    and latitude, which would result in different Coriolis parameters and
853!--    sun-zenith angles. To avoid this, longitude and latitude in each model
854!--    domain will be set to the values of the root model. Please note, this
855!--    synchronization is required already here.
856#if defined( __parallel )
857       CALL MPI_BCAST( init_model%latitude,  1, MPI_REAL, 0,                   &
858                       MPI_COMM_WORLD, ierr )
859       CALL MPI_BCAST( init_model%longitude, 1, MPI_REAL, 0,                   &
860                       MPI_COMM_WORLD, ierr )
861#endif
862
863    END SUBROUTINE netcdf_data_input_init
864
865!------------------------------------------------------------------------------!
866! Description:
867! ------------
868!> Reads Chemistry NETCDF Input data, such as emission values, emission species, etc. .
869!------------------------------------------------------------------------------!
870    SUBROUTINE netcdf_data_input_chemistry_data(emt_att,emt)
871
872       USE chem_modules,                                       &
873           ONLY:  do_emis, mode_emis, time_fac_type,           & 
874                  surface_csflux_name 
875
876       USE control_parameters,                                 &
877           ONLY:  message_string
878
879       USE indices,                                            &
880           ONLY:  nz, nx, ny, nxl, nxr, nys, nyn, nzb, nzt
881
882       IMPLICIT NONE
883
884       TYPE(chem_emis_att_type), INTENT(INOUT)                                        :: emt_att
885       TYPE(chem_emis_val_type), ALLOCATABLE, DIMENSION(:), INTENT(INOUT)             :: emt
886   
887       CHARACTER (LEN=80)                               :: units=''              !< units of chemistry inputs
888 
889       INTEGER(iwp)                                     :: ispec                 !< index for number of emission species in input
890
891       INTEGER(iwp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:)          :: dum_var               !< value of variable read from netcdf input
892       INTEGER(iwp)                                     :: errno                 !< error number NF90_???? function
893       INTEGER(iwp)                                     :: id_var                !< variable id
894!       INTEGER(iwp)                                     :: id_emis               !< NetCDF id of input file
895       INTEGER(iwp)                                     :: num_vars              !< number of variables in netcdf input file
896       INTEGER(iwp)                                     :: len_dims,len_dims_2   !< Length of dimensions
897
898       INTEGER(iwp)                                     :: max_string_length=25  !< Variable for the maximum length of a string
899 
900       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE    :: var_names             !< Name of Variables
901
902       REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:)          :: dum_var_3d            !< variable for storing temporary data of 3-dimensional
903                                                                                 !  variables read from netcdf for chemistry emissions
904
905       REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:,:)        :: dum_var_4d            !< variable for storing temporary data of 5-dimensional
906                                                                                 !< variables read from netcdf for chemistry emissions
907!--
908       !> Start the processing of the data
909       CALL location_message( 'starting allocation of chemistry emissions arrays', .FALSE. )
910
911       !> Parameterized mode of the emissions
912       IF (TRIM(mode_emis)=="PARAMETERIZED" .OR. TRIM(mode_emis)=="parameterized") THEN
913
914           ispec=1
915           emt_att%nspec=0
916
917          !number of species
918           DO  WHILE (TRIM( surface_csflux_name( ispec ) ) /= 'novalue' )
919
920             emt_att%nspec=emt_att%nspec+1
921             ispec=ispec+1
922
923           ENDDO
924
925          !-- allocate emission values data type arrays
926          ALLOCATE(emt(emt_att%nspec))
927
928          !-- Read EMISSION SPECIES NAMES
929
930          !Assign values
931          ALLOCATE(emt_att%species_name(emt_att%nspec))
932 
933         DO ispec=1,emt_att%nspec
934            emt_att%species_name(ispec) = TRIM(surface_csflux_name(ispec))
935         ENDDO
936
937
938       !> DEFAULT AND PRE-PROCESSED MODE
939       ELSE
940
941#if defined ( __netcdf )       
942          IF ( .NOT. input_pids_chem )  RETURN
943
944          !-- Open file in read-only mode
945          CALL open_read_file( TRIM( input_file_chem ) //                       &
946                               TRIM( coupling_char ), id_emis )
947          !-- inquire number of variables
948          CALL inquire_num_variables( id_emis, num_vars )
949
950          !-- Get General Dimension Lengths: only number of species and number of categories.
951          !                                  the other dimensions depend on the mode of the emissions or on the presence of specific components
952          !nspecies
953          CALL get_dimension_length( id_emis, emt_att%nspec, 'nspecies' )
954
955 
956          !-- Allocate emission values data type arrays
957          ALLOCATE(emt(1:emt_att%nspec))
958
959
960          !-- Read EMISSION SPECIES NAMES
961          !Allocate Arrays
962          ALLOCATE(emt_att%species_name(emt_att%nspec)) 
963
964          !Call get Variable
965          CALL get_variable( id_emis, 'emission_name', string_values, emt_att%nspec )
966          emt_att%species_name=string_values
967          ! If allocated, Deallocate var_string, an array only used for reading-in strings
968          IF (ALLOCATED(string_values)) DEALLOCATE(string_values) 
969
970          !-- Read EMISSION SPECIES INDEX
971          !Allocate Arrays
972          ALLOCATE(emt_att%species_index(emt_att%nspec))
973          !Call get Variable
974          CALL get_variable( id_emis, 'emission_index', emt_att%species_index )
975
976
977          !-- Now the routine has to distinguish between DEFAULT and PRE-PROCESSED chemistry emission modes
978
979          IF (TRIM(mode_emis)=="DEFAULT" .OR. TRIM(mode_emis)=="default") THEN
980 
981             !number of categories
982             CALL get_dimension_length( id_emis, emt_att%ncat, 'ncat' )
983
984             !-- Read EMISSION CATEGORIES INDEX
985             !Allocate Arrays
986             ALLOCATE(emt_att%cat_index(emt_att%ncat))
987             !Call get Variable
988             CALL get_variable( id_emis, 'emission_cat_index', emt_att%cat_index )
989
990 
991             DO ispec=1,emt_att%nspec
992                !-- EMISSION_VOC_NAME (1-DIMENSIONAL)
993                IF (TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="VOC" .OR. TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="voc") THEN
994                   !Allocate Array
995                   CALL get_dimension_length( id_emis, emt_att%nvoc, 'nvoc' )
996                   ALLOCATE(emt_att%voc_name(1:emt_att%nvoc))
997                   !Read-in Variable
998                   CALL get_variable( id_emis,"emission_voc_name",string_values, emt_att%nvoc)
999                   emt_att%voc_name=string_values
1000                   IF (ALLOCATED(string_values)) DEALLOCATE(string_values)
1001 
1002                !-- COMPOSITION VOC (2-DIMENSIONAL)
1003                   !Allocate Array
1004                   ALLOCATE(emt_att%voc_comp(1:emt_att%ncat,1:emt_att%nvoc))
1005                   !Read-in Variable
1006!               CALL get_variable(id_emis,"composition_voc",emt%voc_comp,1,1,emt%ncat,emt%nvoc)
1007                   CALL get_variable(id_emis,"composition_voc",emt_att%voc_comp,1,emt_att%ncat,1,emt_att%nvoc)
1008                ENDIF
1009
1010                !-- EMISSION_PM_NAME (1-DIMENSIONAL)
1011                IF (TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="PM" .OR. TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="pm") THEN
1012                   CALL get_dimension_length( id_emis, emt_att%npm, 'npm' )
1013                   ALLOCATE(emt_att%pm_name(1:emt_att%npm))
1014                   !Read-in Variable
1015                   CALL get_variable( id_emis,"pm_name",string_values, emt_att%npm)
1016                   emt_att%pm_name=string_values
1017                   IF (ALLOCATED(string_values)) DEALLOCATE(string_values)     
1018
1019                !-- COMPOSITION PM (3-DIMENSIONAL)
1020                   !Allocate
1021                   len_dims=3  !> number of PMs: PM1, PM2.5 and PM10
1022                   ALLOCATE(emt_att%pm_comp(1:emt_att%ncat,1:emt_att%npm,1:len_dims))
1023                   !Read-in Variable
1024                   CALL get_variable(id_emis,"composition_pm",emt_att%pm_comp,1,emt_att%ncat,1,emt_att%npm,1,len_dims)                   
1025                ENDIF
1026
1027                !-- COMPOSITION_NOX (2-DIMENSIONAL)
1028                IF (TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="NOx" .OR. TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="nox") THEN
1029                   !Allocate array
1030                   ALLOCATE(emt_att%nox_comp(1:emt_att%ncat,1:emt_att%nnox))
1031                   !Read-in Variable
1032                   CALL get_variable(id_emis,"composition_nox",emt_att%nox_comp,1,emt_att%ncat,1,emt_att%nnox)
1033                ENDIF
1034
1035                !-- COMPOSITION-SOX (2-DIMENSIONAL)
1036                IF (TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="SOx" .OR. TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="sox") THEN
1037                   ALLOCATE(emt_att%sox_comp(1:emt_att%ncat,1:emt_att%nsox))
1038                   !Read-in Variable
1039                   CALL get_variable(id_emis,"composition_sox",emt_att%sox_comp,1,emt_att%ncat,1,emt_att%nsox)
1040                ENDIF
1041             ENDDO !>ispec
1042
1043!-- For reading the emission time factors, the distinction between HOUR and MDH data is necessary
1044     
1045             !-- EMISSION_TIME_SCALING_FACTORS
1046                !-- HOUR   
1047             IF (TRIM(time_fac_type)=="HOUR" .OR. TRIM(time_fac_type)=="hour") THEN
1048                !-- Allocate Array
1049                CALL get_dimension_length( id_emis, emt_att%nhoursyear, 'nhoursyear' )
1050                ALLOCATE(emt_att%hourly_emis_time_factor(1:emt_att%ncat,1:emt_att%nhoursyear))
1051                !Read-in Variable
1052                CALL get_variable(id_emis,"emission_time_factors",emt_att%hourly_emis_time_factor,1,   &
1053                                  emt_att%ncat,1,emt_att%nhoursyear)
1054
1055                !-- MDH
1056             ELSE IF (TRIM(time_fac_type) == "MDH" .OR. TRIM(time_fac_type) == "mdh") THEN
1057                !-- Allocate Array
1058                CALL get_dimension_length( id_emis, emt_att%nmonthdayhour, 'nmonthdayhour' )
1059                ALLOCATE(emt_att%mdh_emis_time_factor(1:emt_att%ncat,1:emt_att%nmonthdayhour))
1060                !-- Read-in Variable
1061                CALL get_variable(id_emis,"emission_time_factors",emt_att%mdh_emis_time_factor,1,       &
1062                                  emt_att%ncat,1,emt_att%nmonthdayhour)
1063
1064             ELSE
1065
1066             message_string = 'We are in the DEFAULT chemistry emissions mode: '            //          &
1067                              '     !no time-factor type specified!'                        //          &
1068                              'Please, specify the value of time_fac_type:'                 //          &
1069                              '         either "MDH" or "HOUR"'                 
1070             CALL message( 'netcdf_data_input_chemistry_data', 'CM0200', 2, 2, 0, 6, 0 ) 
1071 
1072
1073             ENDIF
1074
1075             !-- Finally read-in the emission values and their units (DEFAULT mode)
1076
1077             DO ispec=1,emt_att%nspec
1078
1079                IF ( .NOT. ALLOCATED( emt(ispec)%default_emission_data ) )                              &
1080                    ALLOCATE(emt(ispec)%default_emission_data(1:emt_att%ncat,1:ny+1,1:nx+1))
1081
1082                ALLOCATE(dum_var_3d(1:emt_att%ncat,nys+1:nyn+1,nxl+1:nxr+1))
1083
1084                CALL get_variable(id_emis,"emission_values",dum_var_3d,ispec,1,emt_att%ncat,nys,nyn,nxl,nxr)         
1085
1086                emt(ispec)%default_emission_data(:,nys+1:nyn+1,nxl+1:nxr+1) =                           &
1087                    dum_var_3d(1:emt_att%ncat,nys+1:nyn+1,nxl+1:nxr+1)
1088
1089                DEALLOCATE (dum_var_3d)
1090
1091             ENDDO
1092
1093             !-- UNITS
1094             CALL get_attribute(id_emis,"units",emt_att%units,.FALSE.,"emission_values")
1095
1096
1097          !-- PRE-PROCESSED MODE --
1098
1099          ELSE IF (TRIM(mode_emis)=="PRE-PROCESSED" .OR. TRIM(mode_emis)=="pre-processed") THEN
1100          !-- 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
1101
1102             DO ispec=1,emt_att%nspec
1103
1104             !-- EMISSION_VOC_NAME (1-DIMENSIONAL)
1105                IF (TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="VOC" .OR. TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="voc") THEN
1106                   !Allocate Array
1107                   CALL get_dimension_length( id_emis, emt_att%nvoc, 'nvoc' )
1108                   ALLOCATE(emt_att%voc_name(1:emt_att%nvoc))
1109                   !Read-in Variable
1110                   CALL get_variable( id_emis,"emission_voc_name",string_values, emt_att%nvoc)
1111                   emt_att%voc_name=string_values
1112                   IF (ALLOCATED(string_values)) DEALLOCATE(string_values)
1113 
1114             !-- COMPOSITION VOC (2-DIMENSIONAL)
1115                   !Allocate Array
1116                   ALLOCATE(emt_att%voc_comp(1:emt_att%ncat,1:emt_att%nvoc))
1117                   !Read-in Variable
1118                   CALL get_variable(id_emis,"composition_voc",emt_att%voc_comp,1,emt_att%ncat,1,emt_att%nvoc)
1119                ENDIF
1120 
1121             ENDDO !> ispec
1122
1123             !-- EMISSION_VALUES (4-DIMENSIONAL)
1124             !Calculate temporal dimension length
1125             CALL get_dimension_length( id_emis, emt_att%dt_emission, 'time' )   
1126         
1127
1128             DO ispec=1,emt_att%nspec
1129
1130                !Allocation for the entire domain has to be done only for the first processor between all the subdomains     
1131                IF ( .NOT. ALLOCATED( emt(ispec)%preproc_emission_data ) )                              &
1132                    ALLOCATE(emt(ispec)%preproc_emission_data(emt_att%dt_emission,1,1:ny+1,1:nx+1))
1133
1134                !> allocate variable where to pass emission values read from netcdf
1135                ALLOCATE(dum_var_4d(1:emt_att%dt_emission,1,nys+1:nyn+1,nxl+1:nxr+1))
1136
1137                !Read-in Variable
1138                CALL get_variable(id_emis,"emission_values",dum_var_4d,ispec,1,emt_att%dt_emission,1,1,nys,nyn,nxl,nxr)         
1139
1140     
1141                emt(ispec)%preproc_emission_data(:,1,nys+1:nyn+1,nxl+1:nxr+1) =                         &
1142                      dum_var_4d(1:emt_att%dt_emission,1,nys+1:nyn+1,nxl+1:nxr+1)
1143
1144                DEALLOCATE ( dum_var_4d )
1145
1146             ENDDO
1147
1148             !-- UNITS
1149             CALL get_attribute(id_emis,"units",emt_att%units,.FALSE.,"emission_values")
1150       
1151          ENDIF
1152
1153       CALL close_input_file( id_emis )
1154
1155#endif
1156       ENDIF
1157
1158    END SUBROUTINE netcdf_data_input_chemistry_data
1159
1160!------------------------------------------------------------------------------!
1161! Description:
1162! ------------
1163!> Reads surface classification data, such as vegetation and soil type, etc. .
1164!------------------------------------------------------------------------------!
1165    SUBROUTINE netcdf_data_input_surface_data
1166
1167       USE control_parameters,                                                 &
1168           ONLY:  bc_lr_cyc, bc_ns_cyc, land_surface, plant_canopy,            &
1169                  urban_surface
1170
1171       USE indices,                                                            &
1172           ONLY:  nbgp, nx, nxl, nxlg, nxr, nxrg, ny, nyn, nyng, nys, nysg
1173
1174
1175       IMPLICIT NONE
1176
1177       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names  !< variable names in static input file
1178
1179       INTEGER(iwp) ::  id_surf   !< NetCDF id of input file
1180       INTEGER(iwp) ::  k         !< running index along z-direction
1181       INTEGER(iwp) ::  k2        !< running index
1182       INTEGER(iwp) ::  num_vars  !< number of variables in input file
1183       INTEGER(iwp) ::  nz_soil   !< number of soil layers in file
1184
1185       INTEGER(iwp), DIMENSION(nysg:nyng,nxlg:nxrg) ::  var_exchange_int !< dummy variables used to exchange 32-bit Integer arrays
1186       INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE  ::  var_dum_int_3d !< dummy variables used to exchange real arrays
1187
1188       REAL(wp), DIMENSION(nysg:nyng,nxlg:nxrg) ::  var_exchange_real !< dummy variables used to exchange real arrays
1189
1190       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:),   ALLOCATABLE ::  var_dum_real_3d !< dummy variables used to exchange real arrays
1191       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_dum_real_4d !< dummy variables used to exchange real arrays
1192
1193!
1194!--    If not static input file is available, skip this routine
1195       IF ( .NOT. input_pids_static )  RETURN
1196!
1197!--    Measure CPU time
1198       CALL cpu_log( log_point_s(82), 'NetCDF input', 'start' )
1199!
1200!--    Read plant canopy variables.
1201       IF ( plant_canopy )  THEN
1202#if defined ( __netcdf )
1203!
1204!--       Open file in read-only mode
1205          CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //                    &
1206                               TRIM( coupling_char ) , id_surf )
1207!
1208!--       At first, inquire all variable names.
1209!--       This will be used to check whether an optional input variable
1210!--       exist or not.
1211          CALL inquire_num_variables( id_surf, num_vars )
1212
1213          ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
1214          CALL inquire_variable_names( id_surf, var_names )
1215
1216!
1217!--       Read leaf area density - resolved vegetation
1218          IF ( check_existence( var_names, 'lad' ) )  THEN
1219             leaf_area_density_f%from_file = .TRUE.
1220             CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                           &
1221                                 leaf_area_density_f%fill,                     &
1222                                 .FALSE., 'lad' )
1223!
1224!--          Inquire number of vertical vegetation layer
1225             CALL get_dimension_length( id_surf, leaf_area_density_f%nz,       &
1226                                        'zlad' )
1227!
1228!--          Allocate variable for leaf-area density
1229             ALLOCATE( leaf_area_density_f%var( 0:leaf_area_density_f%nz-1,    &
1230                                                nys:nyn,nxl:nxr) )
1231
1232             CALL get_variable( id_surf, 'lad', leaf_area_density_f%var,       &
1233                                nxl, nxr, nys, nyn,                            &
1234                                0, leaf_area_density_f%nz-1 )
1235
1236          ELSE
1237             leaf_area_density_f%from_file = .FALSE.
1238          ENDIF
1239
1240!
1241!--       Read basal area density - resolved vegetation
1242          IF ( check_existence( var_names, 'bad' ) )  THEN
1243             basal_area_density_f%from_file = .TRUE.
1244             CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                           &
1245                                 basal_area_density_f%fill,                    &
1246                                 .FALSE., 'bad' )
1247!
1248!--          Inquire number of vertical vegetation layer
1249             CALL get_dimension_length( id_surf, basal_area_density_f%nz,      &
1250                                        'zlad' )
1251!
1252!--          Allocate variable
1253             ALLOCATE( basal_area_density_f%var(0:basal_area_density_f%nz-1,   &
1254                                                nys:nyn,nxl:nxr) )
1255
1256             CALL get_variable( id_surf, 'bad', basal_area_density_f%var,      &
1257                                nxl, nxr, nys, nyn,                            &
1258                                0,  basal_area_density_f%nz-1 )
1259          ELSE
1260             basal_area_density_f%from_file = .FALSE.
1261          ENDIF
1262
1263!
1264!--       Read root area density - resolved vegetation
1265          IF ( check_existence( var_names, 'root_area_dens_r' ) )  THEN
1266             root_area_density_lad_f%from_file = .TRUE.
1267             CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                           &
1268                                 root_area_density_lad_f%fill,                 &
1269                                 .FALSE., 'root_area_dens_r' )
1270!
1271!--          Inquire number of vertical soil layers
1272             CALL get_dimension_length( id_surf,                               &
1273                                        root_area_density_lad_f%nz,            &
1274                                        'zsoil' )
1275!
1276!--          Allocate variable
1277             ALLOCATE( root_area_density_lad_f%var                             &
1278                                         (0:root_area_density_lad_f%nz-1,      &
1279                                          nys:nyn,nxl:nxr) )
1280
1281             CALL get_variable( id_surf, 'root_area_dens_r',                   &
1282                                root_area_density_lad_f%var,                   &
1283                                nxl, nxr, nys, nyn,                            &
1284                                0,  root_area_density_lad_f%nz-1 )
1285          ELSE
1286             root_area_density_lad_f%from_file = .FALSE.
1287          ENDIF
1288!
1289!--       Finally, close input file
1290          CALL close_input_file( id_surf )
1291#endif
1292       ENDIF
1293!
1294!--    Deallocate variable list. Will be re-allocated in case further
1295!--    variables are read from file.
1296       IF ( ALLOCATED( var_names ) )  DEALLOCATE( var_names )
1297!
1298!--    Skip the following if no land-surface or urban-surface module are
1299!--    applied. This case, no one of the following variables is used anyway.
1300       IF (  .NOT. land_surface  .AND.  .NOT. urban_surface )  RETURN
1301!
1302!--    Initialize dummy arrays used for ghost-point exchange
1303       var_exchange_int  = 0
1304       var_exchange_real = 0.0_wp
1305
1306#if defined ( __netcdf )
1307!
1308!--    Open file in read-only mode
1309       CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //                       &
1310                            TRIM( coupling_char ) , id_surf )
1311!
1312!--    Inquire all variable names.
1313!--    This will be used to check whether an optional input variable exist
1314!--    or not.
1315       CALL inquire_num_variables( id_surf, num_vars )
1316
1317       ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
1318       CALL inquire_variable_names( id_surf, var_names )
1319!
1320!--    Read vegetation type and required attributes
1321       IF ( check_existence( var_names, 'vegetation_type' ) )  THEN
1322          vegetation_type_f%from_file = .TRUE.
1323          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1324                              vegetation_type_f%fill,                          &
1325                              .FALSE., 'vegetation_type' )
1326
1327          ALLOCATE ( vegetation_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1328
1329          CALL get_variable( id_surf, 'vegetation_type',                       &
1330                             vegetation_type_f%var, nxl, nxr, nys, nyn )
1331       ELSE
1332          vegetation_type_f%from_file = .FALSE.
1333       ENDIF
1334
1335!
1336!--    Read soil type and required attributes
1337       IF ( check_existence( var_names, 'soil_type' ) )  THEN
1338             soil_type_f%from_file = .TRUE.
1339!
1340!--       Note, lod is currently not on file; skip for the moment
1341!           CALL get_attribute( id_surf, char_lod,                       &
1342!                                      soil_type_f%lod,                  &
1343!                                      .FALSE., 'soil_type' )
1344          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1345                              soil_type_f%fill,                                &
1346                              .FALSE., 'soil_type' )
1347
1348          IF ( soil_type_f%lod == 1 )  THEN
1349
1350             ALLOCATE ( soil_type_f%var_2d(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1351
1352             CALL get_variable( id_surf, 'soil_type', soil_type_f%var_2d,      &
1353                                nxl, nxr, nys, nyn )
1354
1355          ELSEIF ( soil_type_f%lod == 2 )  THEN
1356!
1357!--          Obtain number of soil layers from file.
1358             CALL get_dimension_length( id_surf, nz_soil, 'zsoil' )
1359
1360             ALLOCATE ( soil_type_f%var_3d(0:nz_soil,nys:nyn,nxl:nxr) )
1361
1362             CALL get_variable( id_surf, 'soil_type', soil_type_f%var_3d,      &
1363                                nxl, nxr, nys, nyn, 0, nz_soil )
1364 
1365          ENDIF
1366       ELSE
1367          soil_type_f%from_file = .FALSE.
1368       ENDIF
1369
1370!
1371!--    Read pavement type and required attributes
1372       IF ( check_existence( var_names, 'pavement_type' ) )  THEN
1373          pavement_type_f%from_file = .TRUE.
1374          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1375                              pavement_type_f%fill, .FALSE.,                   &
1376                              'pavement_type' )
1377
1378          ALLOCATE ( pavement_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1379
1380          CALL get_variable( id_surf, 'pavement_type', pavement_type_f%var,    &
1381                             nxl, nxr, nys, nyn )
1382       ELSE
1383          pavement_type_f%from_file = .FALSE.
1384       ENDIF
1385
1386!
1387!--    Read water type and required attributes
1388       IF ( check_existence( var_names, 'water_type' ) )  THEN
1389          water_type_f%from_file = .TRUE.
1390          CALL get_attribute( id_surf, char_fill, water_type_f%fill,           &
1391                              .FALSE., 'water_type' )
1392
1393          ALLOCATE ( water_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1394
1395          CALL get_variable( id_surf, 'water_type', water_type_f%var,          &
1396                             nxl, nxr, nys, nyn )
1397
1398       ELSE
1399          water_type_f%from_file = .FALSE.
1400       ENDIF
1401!
1402!--    Read relative surface fractions of vegetation, pavement and water.
1403       IF ( check_existence( var_names, 'surface_fraction' ) )  THEN
1404          surface_fraction_f%from_file = .TRUE.
1405          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1406                              surface_fraction_f%fill,                         &
1407                              .FALSE., 'surface_fraction' )
1408!
1409!--       Inquire number of surface fractions
1410          CALL get_dimension_length( id_surf,                                  &
1411                                     surface_fraction_f%nf,                    &
1412                                     'nsurface_fraction' )
1413!
1414!--       Allocate dimension array and input array for surface fractions
1415          ALLOCATE( surface_fraction_f%nfracs(0:surface_fraction_f%nf-1) )
1416          ALLOCATE( surface_fraction_f%frac(0:surface_fraction_f%nf-1,         &
1417                                            nys:nyn,nxl:nxr) )
1418!
1419!--       Get dimension of surface fractions
1420          CALL get_variable( id_surf, 'nsurface_fraction',                     &
1421                             surface_fraction_f%nfracs )
1422!
1423!--       Read surface fractions
1424          CALL get_variable( id_surf, 'surface_fraction',                      &
1425                             surface_fraction_f%frac, nxl, nxr, nys, nyn,      &
1426                             0, surface_fraction_f%nf-1 )
1427       ELSE
1428          surface_fraction_f%from_file = .FALSE.
1429       ENDIF
1430!
1431!--    Read building parameters and related information
1432       IF ( check_existence( var_names, 'building_pars' ) )  THEN
1433          building_pars_f%from_file = .TRUE.
1434          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1435                              building_pars_f%fill,                            &
1436                              .FALSE., 'building_pars' )
1437!
1438!--       Inquire number of building parameters
1439          CALL get_dimension_length( id_surf,                                  &
1440                                     building_pars_f%np,                       &
1441                                     'nbuilding_pars' )
1442!
1443!--       Allocate dimension array and input array for building parameters
1444          ALLOCATE( building_pars_f%pars(0:building_pars_f%np-1) )
1445          ALLOCATE( building_pars_f%pars_xy(0:building_pars_f%np-1,            &
1446                                            nys:nyn,nxl:nxr) )
1447!
1448!--       Get dimension of building parameters
1449          CALL get_variable( id_surf, 'nbuilding_pars',                        &
1450                             building_pars_f%pars )
1451!
1452!--       Read building_pars
1453          CALL get_variable( id_surf, 'building_pars',                         &
1454                             building_pars_f%pars_xy, nxl, nxr, nys, nyn,      &
1455                             0, building_pars_f%np-1 )
1456       ELSE
1457          building_pars_f%from_file = .FALSE.
1458       ENDIF
1459
1460!
1461!--    Read albedo type and required attributes
1462       IF ( check_existence( var_names, 'albedo_type' ) )  THEN
1463          albedo_type_f%from_file = .TRUE.
1464          CALL get_attribute( id_surf, char_fill, albedo_type_f%fill,          &
1465                              .FALSE.,  'albedo_type' )
1466
1467          ALLOCATE ( albedo_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1468         
1469          CALL get_variable( id_surf, 'albedo_type', albedo_type_f%var,        &
1470                             nxl, nxr, nys, nyn )
1471       ELSE
1472          albedo_type_f%from_file = .FALSE.
1473       ENDIF
1474!
1475!--    Read albedo parameters and related information
1476       IF ( check_existence( var_names, 'albedo_pars' ) )  THEN
1477          albedo_pars_f%from_file = .TRUE.
1478          CALL get_attribute( id_surf, char_fill, albedo_pars_f%fill,          &
1479                              .FALSE., 'albedo_pars' )
1480!
1481!--       Inquire number of albedo parameters
1482          CALL get_dimension_length( id_surf, albedo_pars_f%np,                &
1483                                     'nalbedo_pars' )
1484!
1485!--       Allocate dimension array and input array for albedo parameters
1486          ALLOCATE( albedo_pars_f%pars(0:albedo_pars_f%np-1) )
1487          ALLOCATE( albedo_pars_f%pars_xy(0:albedo_pars_f%np-1,                &
1488                                          nys:nyn,nxl:nxr) )
1489!
1490!--       Get dimension of albedo parameters
1491          CALL get_variable( id_surf, 'nalbedo_pars', albedo_pars_f%pars )
1492
1493          CALL get_variable( id_surf, 'albedo_pars', albedo_pars_f%pars_xy,    &
1494                             nxl, nxr, nys, nyn,                               &
1495                             0, albedo_pars_f%np-1 )
1496       ELSE
1497          albedo_pars_f%from_file = .FALSE.
1498       ENDIF
1499
1500!
1501!--    Read pavement parameters and related information
1502       IF ( check_existence( var_names, 'pavement_pars' ) )  THEN
1503          pavement_pars_f%from_file = .TRUE.
1504          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1505                              pavement_pars_f%fill,                            &
1506                              .FALSE., 'pavement_pars' )
1507!
1508!--       Inquire number of pavement parameters
1509          CALL get_dimension_length( id_surf, pavement_pars_f%np,              &
1510                                     'npavement_pars' )
1511!
1512!--       Allocate dimension array and input array for pavement parameters
1513          ALLOCATE( pavement_pars_f%pars(0:pavement_pars_f%np-1) )
1514          ALLOCATE( pavement_pars_f%pars_xy(0:pavement_pars_f%np-1,            &
1515                                            nys:nyn,nxl:nxr) )
1516!
1517!--       Get dimension of pavement parameters
1518          CALL get_variable( id_surf, 'npavement_pars', pavement_pars_f%pars )
1519
1520          CALL get_variable( id_surf, 'pavement_pars', pavement_pars_f%pars_xy,&
1521                             nxl, nxr, nys, nyn,                               &
1522                             0, pavement_pars_f%np-1 )
1523       ELSE
1524          pavement_pars_f%from_file = .FALSE.
1525       ENDIF
1526
1527!
1528!--    Read pavement subsurface parameters and related information
1529       IF ( check_existence( var_names, 'pavement_subsurface_pars' ) )         &
1530       THEN
1531          pavement_subsurface_pars_f%from_file = .TRUE.
1532          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1533                              pavement_subsurface_pars_f%fill,                 &
1534                              .FALSE., 'pavement_subsurface_pars' )
1535!
1536!--       Inquire number of parameters
1537          CALL get_dimension_length( id_surf,                                  &
1538                                     pavement_subsurface_pars_f%np,            &
1539                                     'npavement_subsurface_pars' )
1540!
1541!--       Inquire number of soil layers
1542          CALL get_dimension_length( id_surf,                                  &
1543                                     pavement_subsurface_pars_f%nz,            &
1544                                     'zsoil' )
1545!
1546!--       Allocate dimension array and input array for pavement parameters
1547          ALLOCATE( pavement_subsurface_pars_f%pars                            &
1548                            (0:pavement_subsurface_pars_f%np-1) )
1549          ALLOCATE( pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz                        &
1550                            (0:pavement_subsurface_pars_f%np-1,                &
1551                             0:pavement_subsurface_pars_f%nz-1,                &
1552                             nys:nyn,nxl:nxr) )
1553!
1554!--       Get dimension of pavement parameters
1555          CALL get_variable( id_surf, 'npavement_subsurface_pars',             &
1556                             pavement_subsurface_pars_f%pars )
1557
1558          CALL get_variable( id_surf, 'pavement_subsurface_pars',              &
1559                             pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz,              &
1560                             nxl, nxr, nys, nyn,                               &
1561                             0, pavement_subsurface_pars_f%nz-1,               &
1562                             0, pavement_subsurface_pars_f%np-1 )
1563       ELSE
1564          pavement_subsurface_pars_f%from_file = .FALSE.
1565       ENDIF
1566
1567
1568!
1569!--    Read vegetation parameters and related information
1570       IF ( check_existence( var_names, 'vegetation_pars' ) )  THEN
1571          vegetation_pars_f%from_file = .TRUE.
1572          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1573                              vegetation_pars_f%fill,                          &
1574                              .FALSE.,  'vegetation_pars' )
1575!
1576!--       Inquire number of vegetation parameters
1577          CALL get_dimension_length( id_surf, vegetation_pars_f%np,            &
1578                                     'nvegetation_pars' )
1579!
1580!--       Allocate dimension array and input array for surface fractions
1581          ALLOCATE( vegetation_pars_f%pars(0:vegetation_pars_f%np-1) )
1582          ALLOCATE( vegetation_pars_f%pars_xy(0:vegetation_pars_f%np-1,        &
1583                                              nys:nyn,nxl:nxr) )
1584!
1585!--       Get dimension of the parameters
1586          CALL get_variable( id_surf, 'nvegetation_pars',                      &
1587                             vegetation_pars_f%pars )
1588
1589          CALL get_variable( id_surf, 'vegetation_pars',                       &
1590                             vegetation_pars_f%pars_xy, nxl, nxr, nys, nyn,    &
1591                             0, vegetation_pars_f%np-1 )
1592       ELSE
1593          vegetation_pars_f%from_file = .FALSE.
1594       ENDIF
1595
1596!
1597!--    Read root parameters/distribution and related information
1598       IF ( check_existence( var_names, 'soil_pars' ) )  THEN
1599          soil_pars_f%from_file = .TRUE.
1600          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1601                              soil_pars_f%fill,                                &
1602                              .FALSE., 'soil_pars' )
1603
1604          CALL get_attribute( id_surf, char_lod,                               &
1605                              soil_pars_f%lod,                                 &
1606                              .FALSE., 'soil_pars' )
1607
1608!
1609!--       Inquire number of soil parameters
1610          CALL get_dimension_length( id_surf,                                  &
1611                                     soil_pars_f%np,                           &
1612                                     'nsoil_pars' )
1613!
1614!--       Read parameters array
1615          ALLOCATE( soil_pars_f%pars(0:soil_pars_f%np-1) )
1616          CALL get_variable( id_surf, 'nsoil_pars', soil_pars_f%pars )
1617
1618!
1619!--       In case of level of detail 2, also inquire number of vertical
1620!--       soil layers, allocate memory and read the respective dimension
1621          IF ( soil_pars_f%lod == 2 )  THEN
1622             CALL get_dimension_length( id_surf, soil_pars_f%nz, 'zsoil' )
1623
1624             ALLOCATE( soil_pars_f%layers(0:soil_pars_f%nz-1) )
1625             CALL get_variable( id_surf, 'zsoil', soil_pars_f%layers )
1626
1627          ENDIF
1628
1629!
1630!--       Read soil parameters, depending on level of detail
1631          IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN
1632             ALLOCATE( soil_pars_f%pars_xy(0:soil_pars_f%np-1,                 &
1633                                           nys:nyn,nxl:nxr) )
1634                 
1635             CALL get_variable( id_surf, 'soil_pars', soil_pars_f%pars_xy,     &
1636                                nxl, nxr, nys, nyn, 0, soil_pars_f%np-1 )
1637
1638          ELSEIF ( soil_pars_f%lod == 2 )  THEN
1639             ALLOCATE( soil_pars_f%pars_xyz(0:soil_pars_f%np-1,                &
1640                                            0:soil_pars_f%nz-1,                &
1641                                            nys:nyn,nxl:nxr) )
1642             CALL get_variable( id_surf, 'soil_pars',                          &
1643                                soil_pars_f%pars_xyz,                          &
1644                                nxl, nxr, nys, nyn, 0, soil_pars_f%nz-1,       &
1645                                0, soil_pars_f%np-1 )
1646
1647          ENDIF
1648       ELSE
1649          soil_pars_f%from_file = .FALSE.
1650       ENDIF
1651
1652!
1653!--    Read water parameters and related information
1654       IF ( check_existence( var_names, 'water_pars' ) )  THEN
1655          water_pars_f%from_file = .TRUE.
1656          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1657                              water_pars_f%fill,                               &
1658                              .FALSE., 'water_pars' )
1659!
1660!--       Inquire number of water parameters
1661          CALL get_dimension_length( id_surf,                                  &
1662                                     water_pars_f%np,                          &
1663                                     'nwater_pars' )
1664!
1665!--       Allocate dimension array and input array for water parameters
1666          ALLOCATE( water_pars_f%pars(0:water_pars_f%np-1) )
1667          ALLOCATE( water_pars_f%pars_xy(0:water_pars_f%np-1,                  &
1668                                         nys:nyn,nxl:nxr) )
1669!
1670!--       Get dimension of water parameters
1671          CALL get_variable( id_surf, 'nwater_pars', water_pars_f%pars )
1672
1673          CALL get_variable( id_surf, 'water_pars', water_pars_f%pars_xy,      &
1674                             nxl, nxr, nys, nyn, 0, water_pars_f%np-1 )
1675       ELSE
1676          water_pars_f%from_file = .FALSE.
1677       ENDIF
1678!
1679!--    Read root area density - parametrized vegetation
1680       IF ( check_existence( var_names, 'root_area_dens_s' ) )  THEN
1681          root_area_density_lsm_f%from_file = .TRUE.
1682          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1683                              root_area_density_lsm_f%fill,                    &
1684                              .FALSE., 'root_area_dens_s' )
1685!
1686!--       Obtain number of soil layers from file and allocate variable
1687          CALL get_dimension_length( id_surf, root_area_density_lsm_f%nz,      &
1688                                     'zsoil' )
1689          ALLOCATE( root_area_density_lsm_f%var                                &
1690                                        (0:root_area_density_lsm_f%nz-1,       &
1691                                         nys:nyn,nxl:nxr) )
1692
1693!
1694!--       Read root-area density
1695          CALL get_variable( id_surf, 'root_area_dens_s',                      &
1696                             root_area_density_lsm_f%var,                      &
1697                             nxl, nxr, nys, nyn,                               &
1698                             0, root_area_density_lsm_f%nz-1 )
1699
1700       ELSE
1701          root_area_density_lsm_f%from_file = .FALSE.
1702       ENDIF
1703!
1704!--    Read street type and street crossing
1705       IF ( check_existence( var_names, 'street_type' ) )  THEN
1706          street_type_f%from_file = .TRUE.
1707          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1708                              street_type_f%fill, .FALSE.,                     &
1709                              'street_type' )
1710
1711          ALLOCATE ( street_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1712         
1713          CALL get_variable( id_surf, 'street_type', street_type_f%var,        &
1714                             nxl, nxr, nys, nyn )
1715       ELSE
1716          street_type_f%from_file = .FALSE.
1717       ENDIF
1718
1719       IF ( check_existence( var_names, 'street_crossing' ) )  THEN
1720          street_crossing_f%from_file = .TRUE.
1721          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1722                              street_crossing_f%fill, .FALSE.,                 &
1723                              'street_crossing' )
1724
1725          ALLOCATE ( street_crossing_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1726
1727          CALL get_variable( id_surf, 'street_crossing',                       &
1728                             street_crossing_f%var, nxl, nxr, nys, nyn )
1729
1730       ELSE
1731          street_crossing_f%from_file = .FALSE.
1732       ENDIF
1733!
1734!--    Still missing: root_resolved and building_surface_pars.
1735!--    Will be implemented as soon as they are available.
1736
1737!
1738!--    Finally, close input file
1739       CALL close_input_file( id_surf )
1740#endif
1741!
1742!--    End of CPU measurement
1743       CALL cpu_log( log_point_s(82), 'NetCDF input', 'stop' )
1744!
1745!--    Exchange 1 ghost points for surface variables. Please note, ghost point
1746!--    exchange for 3D parameter lists should be revised by using additional
1747!--    MPI datatypes or rewriting exchange_horiz.
1748!--    Moreover, varialbes will be resized in the following, including ghost
1749!--    points.
1750!--    Start with 2D Integer variables. Please note, for 8-bit integer
1751!--    variables must be swapt to 32-bit integer before calling exchange_horiz.
1752       IF ( albedo_type_f%from_file )  THEN
1753          var_exchange_int                  = INT( albedo_type_f%fill, KIND = 1 )
1754          var_exchange_int(nys:nyn,nxl:nxr) =                                  &
1755                            INT( albedo_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr), KIND = 4 )
1756          CALL exchange_horiz_2d_int( var_exchange_int, nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
1757          DEALLOCATE( albedo_type_f%var )
1758          ALLOCATE( albedo_type_f%var(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1759          albedo_type_f%var = INT( var_exchange_int, KIND = 1 )
1760       ENDIF
1761       IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
1762          var_exchange_int                  = INT( pavement_type_f%fill, KIND = 1 )
1763          var_exchange_int(nys:nyn,nxl:nxr) =                                  &
1764                          INT( pavement_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr), KIND = 4 )
1765          CALL exchange_horiz_2d_int( var_exchange_int, nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
1766          DEALLOCATE( pavement_type_f%var )
1767          ALLOCATE( pavement_type_f%var(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1768          pavement_type_f%var = INT( var_exchange_int, KIND = 1 )
1769       ENDIF
1770       IF ( soil_type_f%from_file  .AND.  ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
1771          var_exchange_int                  = INT( soil_type_f%fill, KIND = 1 )
1772          var_exchange_int(nys:nyn,nxl:nxr) =                                  &
1773                            INT( soil_type_f%var_2d(nys:nyn,nxl:nxr), KIND = 4 )
1774          CALL exchange_horiz_2d_int( var_exchange_int, nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
1775          DEALLOCATE( soil_type_f%var_2d )
1776          ALLOCATE( soil_type_f%var_2d(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1777          soil_type_f%var_2d = INT( var_exchange_int, KIND = 1 )
1778       ENDIF
1779       IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
1780          var_exchange_int                  = INT( vegetation_type_f%fill, KIND = 1 )
1781          var_exchange_int(nys:nyn,nxl:nxr) =                                  &
1782                        INT( vegetation_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr), KIND = 4 )
1783          CALL exchange_horiz_2d_int( var_exchange_int, nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
1784          DEALLOCATE( vegetation_type_f%var )
1785          ALLOCATE( vegetation_type_f%var(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1786          vegetation_type_f%var = INT( var_exchange_int, KIND = 1 )
1787       ENDIF
1788       IF ( water_type_f%from_file )  THEN
1789          var_exchange_int                  = INT( water_type_f%fill, KIND = 1 )
1790          var_exchange_int(nys:nyn,nxl:nxr) =                                  &
1791                         INT( water_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr), KIND = 4 )
1792          CALL exchange_horiz_2d_int( var_exchange_int, nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
1793          DEALLOCATE( water_type_f%var )
1794          ALLOCATE( water_type_f%var(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1795          water_type_f%var = INT( var_exchange_int, KIND = 1 )
1796       ENDIF
1797!
1798!--    Exchange 1 ghost point for 3/4-D variables. For the sake of simplicity,
1799!--    loop further dimensions to use 2D exchange routines.
1800!--    This should be revised later by introducing new MPI datatypes.
1801       IF ( soil_type_f%from_file  .AND.  ALLOCATED( soil_type_f%var_3d ) )    &
1802       THEN
1803          ALLOCATE( var_dum_int_3d(0:nz_soil,nys:nyn,nxl:nxr) )
1804          var_dum_int_3d = soil_type_f%var_3d
1805          DEALLOCATE( soil_type_f%var_3d )
1806          ALLOCATE( soil_type_f%var_3d(0:nz_soil,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1807          soil_type_f%var_3d = soil_type_f%fill
1808
1809          DO  k = 0, nz_soil
1810             var_exchange_int(nys:nyn,nxl:nxr) = var_dum_int_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
1811             CALL exchange_horiz_2d_int( var_exchange_int, nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
1812             soil_type_f%var_3d(k,:,:) = INT( var_exchange_int(:,:), KIND = 1 )
1813          ENDDO
1814          DEALLOCATE( var_dum_int_3d )
1815       ENDIF
1816
1817       IF ( surface_fraction_f%from_file )  THEN
1818          ALLOCATE( var_dum_real_3d(0:surface_fraction_f%nf-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
1819          var_dum_real_3d = surface_fraction_f%frac
1820          DEALLOCATE( surface_fraction_f%frac )
1821          ALLOCATE( surface_fraction_f%frac(0:surface_fraction_f%nf-1,         &
1822                                            nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1823          surface_fraction_f%frac = surface_fraction_f%fill
1824
1825          DO  k = 0, surface_fraction_f%nf-1
1826             var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) = var_dum_real_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
1827             CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
1828             surface_fraction_f%frac(k,:,:) = var_exchange_real(:,:)
1829          ENDDO
1830          DEALLOCATE( var_dum_real_3d )
1831       ENDIF
1832
1833       IF ( building_pars_f%from_file )  THEN
1834          ALLOCATE( var_dum_real_3d(0:building_pars_f%np-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
1835          var_dum_real_3d = building_pars_f%pars_xy
1836          DEALLOCATE( building_pars_f%pars_xy )
1837          ALLOCATE( building_pars_f%pars_xy(0:building_pars_f%np-1,            &
1838                                            nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1839          building_pars_f%pars_xy = building_pars_f%fill
1840          DO  k = 0, building_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             building_pars_f%pars_xy(k,:,:) = var_exchange_real(:,:)
1845          ENDDO
1846          DEALLOCATE( var_dum_real_3d )
1847       ENDIF
1848
1849       IF ( albedo_pars_f%from_file )  THEN
1850          ALLOCATE( var_dum_real_3d(0:albedo_pars_f%np-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
1851          var_dum_real_3d = albedo_pars_f%pars_xy
1852          DEALLOCATE( albedo_pars_f%pars_xy )
1853          ALLOCATE( albedo_pars_f%pars_xy(0:albedo_pars_f%np-1,                &
1854                                          nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1855          albedo_pars_f%pars_xy = albedo_pars_f%fill
1856          DO  k = 0, albedo_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             albedo_pars_f%pars_xy(k,:,:) = var_exchange_real(:,:)
1861          ENDDO
1862          DEALLOCATE( var_dum_real_3d )
1863       ENDIF
1864
1865       IF ( pavement_pars_f%from_file )  THEN
1866          ALLOCATE( var_dum_real_3d(0:pavement_pars_f%np-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
1867          var_dum_real_3d = pavement_pars_f%pars_xy
1868          DEALLOCATE( pavement_pars_f%pars_xy )
1869          ALLOCATE( pavement_pars_f%pars_xy(0:pavement_pars_f%np-1,            &
1870                                            nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1871          pavement_pars_f%pars_xy = pavement_pars_f%fill
1872          DO  k = 0, pavement_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             pavement_pars_f%pars_xy(k,:,:) = var_exchange_real(:,:)
1877          ENDDO
1878          DEALLOCATE( var_dum_real_3d )
1879       ENDIF
1880
1881       IF ( vegetation_pars_f%from_file )  THEN
1882          ALLOCATE( var_dum_real_3d(0:vegetation_pars_f%np-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
1883          var_dum_real_3d = vegetation_pars_f%pars_xy
1884          DEALLOCATE( vegetation_pars_f%pars_xy )
1885          ALLOCATE( vegetation_pars_f%pars_xy(0:vegetation_pars_f%np-1,        &
1886                                            nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1887          vegetation_pars_f%pars_xy = vegetation_pars_f%fill
1888          DO  k = 0, vegetation_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             vegetation_pars_f%pars_xy(k,:,:) = var_exchange_real(:,:)
1893          ENDDO
1894          DEALLOCATE( var_dum_real_3d )
1895       ENDIF
1896
1897       IF ( water_pars_f%from_file )  THEN
1898          ALLOCATE( var_dum_real_3d(0:water_pars_f%np-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
1899          var_dum_real_3d = water_pars_f%pars_xy
1900          DEALLOCATE( water_pars_f%pars_xy )
1901          ALLOCATE( water_pars_f%pars_xy(0:water_pars_f%np-1,                  &
1902                                         nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1903          water_pars_f%pars_xy = water_pars_f%fill
1904          DO  k = 0, water_pars_f%np-1
1905             var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                              &
1906                                              var_dum_real_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
1907             CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
1908             water_pars_f%pars_xy(k,:,:) = var_exchange_real(:,:)
1909          ENDDO
1910          DEALLOCATE( var_dum_real_3d )
1911       ENDIF
1912
1913       IF ( root_area_density_lsm_f%from_file )  THEN
1914          ALLOCATE( var_dum_real_3d(0:root_area_density_lsm_f%nz-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
1915          var_dum_real_3d = root_area_density_lsm_f%var
1916          DEALLOCATE( root_area_density_lsm_f%var )
1917          ALLOCATE( root_area_density_lsm_f%var(0:root_area_density_lsm_f%nz-1,&
1918                                                nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1919          root_area_density_lsm_f%var = root_area_density_lsm_f%fill
1920
1921          DO  k = 0, root_area_density_lsm_f%nz-1
1922             var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                              &
1923                                              var_dum_real_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
1924             CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
1925             root_area_density_lsm_f%var(k,:,:) = var_exchange_real(:,:)
1926          ENDDO
1927          DEALLOCATE( var_dum_real_3d )
1928       ENDIF
1929
1930       IF ( soil_pars_f%from_file )  THEN
1931          IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN
1932
1933             ALLOCATE( var_dum_real_3d(0:soil_pars_f%np-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
1934             var_dum_real_3d = soil_pars_f%pars_xy
1935             DEALLOCATE( soil_pars_f%pars_xy )
1936             ALLOCATE( soil_pars_f%pars_xy(0:soil_pars_f%np-1,                 &
1937                                            nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1938             soil_pars_f%pars_xy = soil_pars_f%fill
1939
1940             DO  k = 0, soil_pars_f%np-1
1941                var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                           &
1942                                              var_dum_real_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
1943                CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
1944                soil_pars_f%pars_xy(k,:,:) = var_exchange_real(:,:)
1945             ENDDO
1946             DEALLOCATE( var_dum_real_3d )
1947          ELSEIF ( soil_pars_f%lod == 2 )  THEN
1948             ALLOCATE( var_dum_real_4d(0:soil_pars_f%np-1,                     &
1949                                       0:soil_pars_f%nz-1,                     &
1950                                       nys:nyn,nxl:nxr) )
1951             var_dum_real_4d = soil_pars_f%pars_xyz
1952             DEALLOCATE( soil_pars_f%pars_xyz )
1953             ALLOCATE( soil_pars_f%pars_xyz(0:soil_pars_f%np-1,                &
1954                                            0:soil_pars_f%nz-1,                &
1955                                            nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1956             soil_pars_f%pars_xyz = soil_pars_f%fill
1957
1958             DO  k2 = 0, soil_pars_f%nz-1
1959                DO  k = 0, soil_pars_f%np-1
1960                   var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                        &
1961                                           var_dum_real_4d(k,k2,nys:nyn,nxl:nxr)
1962                   CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
1963
1964                   soil_pars_f%pars_xyz(k,k2,:,:) = var_exchange_real(:,:)
1965                ENDDO
1966             ENDDO
1967             DEALLOCATE( var_dum_real_4d )
1968          ENDIF
1969       ENDIF
1970
1971       IF ( pavement_subsurface_pars_f%from_file )  THEN
1972          ALLOCATE( var_dum_real_4d(0:pavement_subsurface_pars_f%np-1,         &
1973                                    0:pavement_subsurface_pars_f%nz-1,         &
1974                                    nys:nyn,nxl:nxr) )
1975          var_dum_real_4d = pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz
1976          DEALLOCATE( pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz )
1977          ALLOCATE( pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz                        &
1978                                          (0:pavement_subsurface_pars_f%np-1,  &
1979                                           0:pavement_subsurface_pars_f%nz-1,  &
1980                                           nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1981          pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz = pavement_subsurface_pars_f%fill
1982
1983          DO  k2 = 0, pavement_subsurface_pars_f%nz-1
1984             DO  k = 0, pavement_subsurface_pars_f%np-1
1985                var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                           &
1986                                          var_dum_real_4d(k,k2,nys:nyn,nxl:nxr)
1987                CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
1988                pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(k,k2,:,:) =                &
1989                                                        var_exchange_real(:,:)
1990             ENDDO
1991          ENDDO
1992          DEALLOCATE( var_dum_real_4d )
1993       ENDIF
1994
1995!
1996!--    In case of non-cyclic boundary conditions, set Neumann conditions at the
1997!--    lateral boundaries.
1998       IF ( .NOT. bc_ns_cyc )  THEN
1999          IF ( nys == 0  )  THEN
2000             IF ( albedo_type_f%from_file )                                    &
2001                albedo_type_f%var(-1,:) = albedo_type_f%var(0,:)
2002             IF ( pavement_type_f%from_file )                                  &
2003                pavement_type_f%var(-1,:) = pavement_type_f%var(0,:)
2004             IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
2005                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
2006                   soil_type_f%var_2d(-1,:) = soil_type_f%var_2d(0,:)
2007                ELSE
2008                   soil_type_f%var_3d(:,-1,:) = soil_type_f%var_3d(:,0,:)
2009                ENDIF
2010             ENDIF
2011             IF ( vegetation_type_f%from_file )                                &
2012                vegetation_type_f%var(-1,:) = vegetation_type_f%var(0,:)
2013             IF ( water_type_f%from_file )                                     &
2014                water_type_f%var(-1,:) = water_type_f%var(0,:)
2015             IF ( surface_fraction_f%from_file )                               &
2016                surface_fraction_f%frac(:,-1,:) = surface_fraction_f%frac(:,0,:)
2017             IF ( building_pars_f%from_file )                                  &
2018                building_pars_f%pars_xy(:,-1,:) = building_pars_f%pars_xy(:,0,:)
2019             IF ( albedo_pars_f%from_file )                                    &
2020                albedo_pars_f%pars_xy(:,-1,:) = albedo_pars_f%pars_xy(:,0,:)
2021             IF ( pavement_pars_f%from_file )                                  &
2022                pavement_pars_f%pars_xy(:,-1,:) = pavement_pars_f%pars_xy(:,0,:)
2023             IF ( vegetation_pars_f%from_file )                                &
2024                vegetation_pars_f%pars_xy(:,-1,:) =                            &
2025                                               vegetation_pars_f%pars_xy(:,0,:)
2026             IF ( water_pars_f%from_file )                                     &
2027                water_pars_f%pars_xy(:,-1,:) = water_pars_f%pars_xy(:,0,:)
2028             IF ( root_area_density_lsm_f%from_file )                          &
2029                root_area_density_lsm_f%var(:,-1,:) =                          &
2030                                            root_area_density_lsm_f%var(:,0,:)
2031             IF ( soil_pars_f%from_file )  THEN
2032                IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN
2033                   soil_pars_f%pars_xy(:,-1,:) = soil_pars_f%pars_xy(:,0,:)
2034                ELSE
2035                   soil_pars_f%pars_xyz(:,:,-1,:) = soil_pars_f%pars_xyz(:,:,0,:)
2036                ENDIF
2037             ENDIF
2038             IF ( pavement_subsurface_pars_f%from_file )                       &
2039                pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,-1,:) =                &
2040                                   pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,0,:)
2041          ENDIF
2042
2043          IF ( nyn == ny )  THEN
2044             IF ( albedo_type_f%from_file )                                    &
2045                albedo_type_f%var(ny+1,:) = albedo_type_f%var(ny,:)
2046             IF ( pavement_type_f%from_file )                                  &
2047                pavement_type_f%var(ny+1,:) = pavement_type_f%var(ny,:)
2048             IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
2049                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
2050                   soil_type_f%var_2d(ny+1,:) = soil_type_f%var_2d(ny,:)
2051                ELSE
2052                   soil_type_f%var_3d(:,ny+1,:) = soil_type_f%var_3d(:,ny,:)
2053                ENDIF
2054             ENDIF
2055             IF ( vegetation_type_f%from_file )                                &
2056                vegetation_type_f%var(ny+1,:) = vegetation_type_f%var(ny,:)
2057             IF ( water_type_f%from_file )                                     &
2058                water_type_f%var(ny+1,:) = water_type_f%var(ny,:)
2059             IF ( surface_fraction_f%from_file )                               &
2060                surface_fraction_f%frac(:,ny+1,:) =                            &
2061                                             surface_fraction_f%frac(:,ny,:)
2062             IF ( building_pars_f%from_file )                                  &
2063                building_pars_f%pars_xy(:,ny+1,:) =                            &
2064                                             building_pars_f%pars_xy(:,ny,:)
2065             IF ( albedo_pars_f%from_file )                                    &
2066                albedo_pars_f%pars_xy(:,ny+1,:) = albedo_pars_f%pars_xy(:,ny,:)
2067             IF ( pavement_pars_f%from_file )                                  &
2068                pavement_pars_f%pars_xy(:,ny+1,:) =                            &
2069                                             pavement_pars_f%pars_xy(:,ny,:)
2070             IF ( vegetation_pars_f%from_file )                                &
2071                vegetation_pars_f%pars_xy(:,ny+1,:) =                          &
2072                                               vegetation_pars_f%pars_xy(:,ny,:)
2073             IF ( water_pars_f%from_file )                                     &
2074                water_pars_f%pars_xy(:,ny+1,:) = water_pars_f%pars_xy(:,ny,:)
2075             IF ( root_area_density_lsm_f%from_file )                          &
2076                root_area_density_lsm_f%var(:,ny+1,:) =                        &
2077                                            root_area_density_lsm_f%var(:,ny,:)
2078             IF ( soil_pars_f%from_file )  THEN
2079                IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN
2080                   soil_pars_f%pars_xy(:,ny+1,:) = soil_pars_f%pars_xy(:,ny,:)
2081                ELSE
2082                   soil_pars_f%pars_xyz(:,:,ny+1,:) =                          &
2083                                              soil_pars_f%pars_xyz(:,:,ny,:)
2084                ENDIF
2085             ENDIF
2086             IF ( pavement_subsurface_pars_f%from_file )                       &
2087                pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,ny+1,:) =              &
2088                                   pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,ny,:)
2089          ENDIF
2090       ENDIF
2091
2092       IF ( .NOT. bc_lr_cyc )  THEN
2093          IF ( nxl == 0 )  THEN
2094            IF ( albedo_type_f%from_file )                                     &
2095                albedo_type_f%var(:,-1) = albedo_type_f%var(:,0)
2096             IF ( pavement_type_f%from_file )                                  &
2097                pavement_type_f%var(:,-1) = pavement_type_f%var(:,0)
2098             IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
2099                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
2100                   soil_type_f%var_2d(:,-1) = soil_type_f%var_2d(:,0)
2101                ELSE
2102                   soil_type_f%var_3d(:,:,-1) = soil_type_f%var_3d(:,:,0)
2103                ENDIF
2104             ENDIF
2105             IF ( vegetation_type_f%from_file )                                &
2106                vegetation_type_f%var(:,-1) = vegetation_type_f%var(:,0)
2107             IF ( water_type_f%from_file )                                     &
2108                water_type_f%var(:,-1) = water_type_f%var(:,0)
2109             IF ( surface_fraction_f%from_file )                               &
2110                surface_fraction_f%frac(:,:,-1) = surface_fraction_f%frac(:,:,0)
2111             IF ( building_pars_f%from_file )                                  &
2112                building_pars_f%pars_xy(:,:,-1) = building_pars_f%pars_xy(:,:,0)
2113             IF ( albedo_pars_f%from_file )                                    &
2114                albedo_pars_f%pars_xy(:,:,-1) = albedo_pars_f%pars_xy(:,:,0)
2115             IF ( pavement_pars_f%from_file )                                  &
2116                pavement_pars_f%pars_xy(:,:,-1) = pavement_pars_f%pars_xy(:,:,0)
2117             IF ( vegetation_pars_f%from_file )                                &
2118                vegetation_pars_f%pars_xy(:,:,-1) =                            &
2119                                               vegetation_pars_f%pars_xy(:,:,0)
2120             IF ( water_pars_f%from_file )                                     &
2121                water_pars_f%pars_xy(:,:,-1) = water_pars_f%pars_xy(:,:,0)
2122             IF ( root_area_density_lsm_f%from_file )                          &
2123                root_area_density_lsm_f%var(:,:,-1) =                          &
2124                                            root_area_density_lsm_f%var(:,:,0)
2125             IF ( soil_pars_f%from_file )  THEN
2126                IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN
2127                   soil_pars_f%pars_xy(:,:,-1) = soil_pars_f%pars_xy(:,:,0)
2128                ELSE
2129                   soil_pars_f%pars_xyz(:,:,:,-1) = soil_pars_f%pars_xyz(:,:,:,0)
2130                ENDIF
2131             ENDIF
2132             IF ( pavement_subsurface_pars_f%from_file )                       &
2133                pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,:,-1) =                &
2134                                    pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,:,0)
2135          ENDIF
2136
2137          IF ( nxr == nx )  THEN
2138             IF ( albedo_type_f%from_file )                                    &
2139                albedo_type_f%var(:,nx+1) = albedo_type_f%var(:,nx)
2140             IF ( pavement_type_f%from_file )                                  &
2141                pavement_type_f%var(:,nx+1) = pavement_type_f%var(:,nx)
2142             IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
2143                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
2144                   soil_type_f%var_2d(:,nx+1) = soil_type_f%var_2d(:,nx)
2145                ELSE
2146                   soil_type_f%var_3d(:,:,nx+1) = soil_type_f%var_3d(:,:,nx)
2147                ENDIF
2148             ENDIF
2149             IF ( vegetation_type_f%from_file )                                &
2150                vegetation_type_f%var(:,nx+1) = vegetation_type_f%var(:,nx)
2151             IF ( water_type_f%from_file )                                     &
2152                water_type_f%var(:,nx+1) = water_type_f%var(:,nx)
2153             IF ( surface_fraction_f%from_file )                               &
2154                surface_fraction_f%frac(:,:,nx+1) =                            &
2155                                             surface_fraction_f%frac(:,:,nx)
2156             IF ( building_pars_f%from_file )                                  &
2157                building_pars_f%pars_xy(:,:,nx+1) =                            &
2158                                             building_pars_f%pars_xy(:,:,nx)
2159             IF ( albedo_pars_f%from_file )                                    &
2160                albedo_pars_f%pars_xy(:,:,nx+1) = albedo_pars_f%pars_xy(:,:,nx)
2161             IF ( pavement_pars_f%from_file )                                  &
2162                pavement_pars_f%pars_xy(:,:,nx+1) =                            &
2163                                             pavement_pars_f%pars_xy(:,:,nx)
2164             IF ( vegetation_pars_f%from_file )                                &
2165                vegetation_pars_f%pars_xy(:,:,nx+1) =                          &
2166                                               vegetation_pars_f%pars_xy(:,:,nx)
2167             IF ( water_pars_f%from_file )                                     &
2168                water_pars_f%pars_xy(:,:,nx+1) = water_pars_f%pars_xy(:,:,nx)
2169             IF ( root_area_density_lsm_f%from_file )                          &
2170                root_area_density_lsm_f%var(:,:,nx+1) =                        &
2171                                            root_area_density_lsm_f%var(:,:,nx)
2172             IF ( soil_pars_f%from_file )  THEN
2173                IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN
2174                   soil_pars_f%pars_xy(:,:,nx+1) = soil_pars_f%pars_xy(:,:,nx)
2175                ELSE
2176                   soil_pars_f%pars_xyz(:,:,:,nx+1) =                          &
2177                                              soil_pars_f%pars_xyz(:,:,:,nx)
2178                ENDIF
2179             ENDIF
2180             IF ( pavement_subsurface_pars_f%from_file )                       &
2181                pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,:,nx+1) =              &
2182                                   pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,:,nx)
2183          ENDIF
2184       ENDIF
2185
2186    END SUBROUTINE netcdf_data_input_surface_data
2187
2188!------------------------------------------------------------------------------!
2189! Description:
2190! ------------
2191!> Reads orography and building information.
2192!------------------------------------------------------------------------------!
2193    SUBROUTINE netcdf_data_input_topo
2194
2195       USE control_parameters,                                                 &
2196           ONLY:  bc_lr_cyc, bc_ns_cyc, message_string, topography
2197
2198       USE indices,                                                            &
2199           ONLY:  nbgp, nx, nxl, nxr, ny, nyn, nys, nzb
2200
2201
2202       IMPLICIT NONE
2203
2204       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names  !< variable names in static input file
2205
2206
2207       INTEGER(iwp) ::  i             !< running index along x-direction
2208       INTEGER(iwp) ::  ii            !< running index for IO blocks
2209       INTEGER(iwp) ::  id_topo       !< NetCDF id of topograhy input file
2210       INTEGER(iwp) ::  j             !< running index along y-direction
2211       INTEGER(iwp) ::  num_vars      !< number of variables in netcdf input file
2212       INTEGER(iwp) ::  skip_n_rows   !< counting variable to skip rows while reading topography file
2213
2214       INTEGER(iwp), DIMENSION(nys-nbgp:nyn+nbgp,nxl-nbgp:nxr+nbgp) ::  var_exchange_int !< dummy variables used to exchange 32-bit Integer arrays
2215
2216       REAL(wp) ::  dum           !< dummy variable to skip columns while reading topography file
2217!
2218!--    CPU measurement
2219       CALL cpu_log( log_point_s(83), 'NetCDF/ASCII input topo', 'start' )
2220
2221!
2222!--    Input via palm-input data standard
2223       IF ( input_pids_static )  THEN
2224#if defined ( __netcdf )
2225!
2226!--       Open file in read-only mode
2227          CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //                    &
2228                               TRIM( coupling_char ), id_topo )
2229!
2230!--       At first, inquire all variable names.
2231!--       This will be used to check whether an  input variable exist
2232!--       or not.
2233          CALL inquire_num_variables( id_topo, num_vars )
2234!
2235!--       Allocate memory to store variable names and inquire them.
2236          ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
2237          CALL inquire_variable_names( id_topo, var_names )
2238!
2239!--       Read x, y - dimensions. Only required for consistency checks.
2240          CALL get_dimension_length( id_topo, dim_static%nx, 'x' )
2241          CALL get_dimension_length( id_topo, dim_static%ny, 'y' )
2242          ALLOCATE( dim_static%x(0:dim_static%nx-1) )
2243          ALLOCATE( dim_static%y(0:dim_static%ny-1) )
2244          CALL get_variable( id_topo, 'x', dim_static%x )
2245          CALL get_variable( id_topo, 'y', dim_static%y )
2246!
2247!--       Terrain height. First, get variable-related _FillValue attribute
2248          IF ( check_existence( var_names, 'zt' ) )  THEN
2249             terrain_height_f%from_file = .TRUE.
2250             CALL get_attribute( id_topo, char_fill, terrain_height_f%fill,    &
2251                                 .FALSE., 'zt' )
2252!
2253!--          Input 2D terrain height.
2254             ALLOCATE ( terrain_height_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
2255             
2256             CALL get_variable( id_topo, 'zt', terrain_height_f%var,           &
2257                                nxl, nxr, nys, nyn )
2258
2259          ELSE
2260             terrain_height_f%from_file = .FALSE.
2261          ENDIF
2262
2263!
2264!--       Read building height. First, read its _FillValue attribute,
2265!--       as well as lod attribute
2266          buildings_f%from_file = .FALSE.
2267          IF ( check_existence( var_names, 'buildings_2d' ) )  THEN
2268             buildings_f%from_file = .TRUE.
2269             CALL get_attribute( id_topo, char_lod, buildings_f%lod,           &
2270                                 .FALSE., 'buildings_2d' )
2271
2272             CALL get_attribute( id_topo, char_fill, buildings_f%fill1,        &
2273                                 .FALSE., 'buildings_2d' )
2274
2275!
2276!--          Read 2D buildings
2277             IF ( buildings_f%lod == 1 )  THEN
2278                ALLOCATE ( buildings_f%var_2d(nys:nyn,nxl:nxr) )
2279
2280                CALL get_variable( id_topo, 'buildings_2d',                    &
2281                                   buildings_f%var_2d,                         &
2282                                   nxl, nxr, nys, nyn )
2283             ELSE
2284                message_string = 'NetCDF attribute lod ' //                    &
2285                                 '(level of detail) is not set ' //            &
2286                                 'properly for buildings_2d.'
2287                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0540',               &
2288                               1, 2, 0, 6, 0 )
2289             ENDIF
2290          ENDIF
2291!
2292!--       If available, also read 3D building information. If both are
2293!--       available, use 3D information.
2294          IF ( check_existence( var_names, 'buildings_3d' ) )  THEN
2295             buildings_f%from_file = .TRUE.
2296             CALL get_attribute( id_topo, char_lod, buildings_f%lod,           &
2297                                 .FALSE., 'buildings_3d' )     
2298
2299             CALL get_attribute( id_topo, char_fill, buildings_f%fill2,        &
2300                                 .FALSE., 'buildings_3d' )
2301
2302             CALL get_dimension_length( id_topo, buildings_f%nz, 'z' )
2303!
2304!--          Read 3D buildings
2305             IF ( buildings_f%lod == 2 )  THEN
2306                ALLOCATE( buildings_f%z(nzb:buildings_f%nz-1) )
2307                CALL get_variable( id_topo, 'z', buildings_f%z )
2308
2309                ALLOCATE( buildings_f%var_3d(nzb:buildings_f%nz-1,             &
2310                                             nys:nyn,nxl:nxr) )
2311                buildings_f%var_3d = 0
2312               
2313                CALL get_variable( id_topo, 'buildings_3d',                    &
2314                                   buildings_f%var_3d,                         &
2315                                   nxl, nxr, nys, nyn, 0, buildings_f%nz-1 )
2316             ELSE
2317                message_string = 'NetCDF attribute lod ' //                    &
2318                                 '(level of detail) is not set ' //            &
2319                                 'properly for buildings_3d.'
2320                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0541',               &
2321                               1, 2, 0, 6, 0 )
2322             ENDIF
2323          ENDIF
2324!
2325!--       Read building IDs and its FillValue attribute. Further required
2326!--       for mapping buildings on top of orography.
2327          IF ( check_existence( var_names, 'building_id' ) )  THEN
2328             building_id_f%from_file = .TRUE.
2329             CALL get_attribute( id_topo, char_fill,                           &
2330                                 building_id_f%fill, .FALSE.,                  &
2331                                 'building_id' )
2332
2333             ALLOCATE ( building_id_f%var(nys:nyn,nxl:nxr) )
2334             
2335             CALL get_variable( id_topo, 'building_id', building_id_f%var,     &
2336                                nxl, nxr, nys, nyn )
2337          ELSE
2338             building_id_f%from_file = .FALSE.
2339          ENDIF
2340!
2341!--       Read building_type and required attributes.
2342          IF ( check_existence( var_names, 'building_type' ) )  THEN
2343             building_type_f%from_file = .TRUE.
2344             CALL get_attribute( id_topo, char_fill,                           &
2345                                 building_type_f%fill, .FALSE.,                &
2346                                 'building_type' )
2347
2348             ALLOCATE ( building_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr) )
2349
2350             CALL get_variable( id_topo, 'building_type', building_type_f%var, &
2351                                nxl, nxr, nys, nyn )
2352
2353          ELSE
2354             building_type_f%from_file = .FALSE.
2355          ENDIF
2356!
2357!--       Close topography input file
2358          CALL close_input_file( id_topo )
2359#else
2360          CONTINUE
2361#endif
2362!
2363!--    ASCII input
2364       ELSEIF ( TRIM( topography ) == 'read_from_file' )  THEN
2365             
2366          DO  ii = 0, io_blocks-1
2367             IF ( ii == io_group )  THEN
2368
2369                OPEN( 90, FILE='TOPOGRAPHY_DATA'//TRIM( coupling_char ),       &
2370                      STATUS='OLD', FORM='FORMATTED', ERR=10 )
2371!
2372!--             Read topography PE-wise. Rows are read from nyn to nys, columns
2373!--             are read from nxl to nxr. At first, ny-nyn rows need to be skipped.
2374                skip_n_rows = 0
2375                DO WHILE ( skip_n_rows < ny - nyn )
2376                   READ( 90, * )
2377                   skip_n_rows = skip_n_rows + 1
2378                ENDDO
2379!
2380!--             Read data from nyn to nys and nxl to nxr. Therefore, skip
2381!--             column until nxl-1 is reached
2382                ALLOCATE ( buildings_f%var_2d(nys:nyn,nxl:nxr) )
2383                DO  j = nyn, nys, -1
2384                   READ( 90, *, ERR=11, END=11 )                               &
2385                                   ( dum, i = 0, nxl-1 ),                      &
2386                                   ( buildings_f%var_2d(j,i), i = nxl, nxr )
2387                ENDDO
2388
2389                GOTO 12
2390
2391 10             message_string = 'file TOPOGRAPHY_DATA'//                      &
2392                                 TRIM( coupling_char )// ' does not exist'
2393                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0208', 1, 2, 0, 6, 0 )
2394
2395 11             message_string = 'errors in file TOPOGRAPHY_DATA'//            &
2396                                 TRIM( coupling_char )
2397                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0209', 2, 2, 0, 6, 0 )
2398
2399 12             CLOSE( 90 )
2400                buildings_f%from_file = .TRUE.
2401
2402             ENDIF
2403#if defined( __parallel )
2404             CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
2405#endif
2406          ENDDO
2407
2408       ENDIF
2409!
2410!--    End of CPU measurement
2411       CALL cpu_log( log_point_s(83), 'NetCDF/ASCII input topo', 'stop' )
2412!
2413!--    Check for minimum requirement to setup building topography. If buildings
2414!--    are provided, also an ID and a type are required.
2415!--    Note, doing this check in check_parameters
2416!--    will be too late (data will be used for grid inititialization before).
2417       IF ( input_pids_static )  THEN
2418          IF ( buildings_f%from_file  .AND.                                    &
2419               .NOT. building_id_f%from_file )  THEN
2420             message_string = 'If building heigths are prescribed in ' //      &
2421                              'static input file, also an ID is required.'
2422             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0542', 1, 2, 0, 6, 0 )
2423          ENDIF
2424       ENDIF
2425!
2426!--    In case no terrain height is provided by static input file, allocate
2427!--    array nevertheless and set terrain height to 0, which simplifies
2428!--    topography initialization.
2429       IF ( .NOT. terrain_height_f%from_file )  THEN
2430          ALLOCATE ( terrain_height_f%var(nys:nyn,nxl:nxr) )
2431          terrain_height_f%var = 0.0_wp
2432       ENDIF
2433!
2434!--    Finally, exchange 1 ghost point for building ID and type.
2435!--    In case of non-cyclic boundary conditions set Neumann conditions at the
2436!--    lateral boundaries.
2437       IF ( building_id_f%from_file )  THEN
2438          var_exchange_int                  = building_id_f%fill
2439          var_exchange_int(nys:nyn,nxl:nxr) = building_id_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)
2440          CALL exchange_horiz_2d_int( var_exchange_int, nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
2441          DEALLOCATE( building_id_f%var )
2442          ALLOCATE( building_id_f%var(nys-nbgp:nyn+nbgp,nxl-nbgp:nxr+nbgp) )
2443          building_id_f%var = var_exchange_int
2444
2445          IF ( .NOT. bc_ns_cyc )  THEN
2446             IF ( nys == 0  )  building_id_f%var(-1,:)   = building_id_f%var(0,:)
2447             IF ( nyn == ny )  building_id_f%var(ny+1,:) = building_id_f%var(ny,:)
2448          ENDIF
2449          IF ( .NOT. bc_lr_cyc )  THEN
2450             IF ( nxl == 0  )  building_id_f%var(:,-1)   = building_id_f%var(:,0)
2451             IF ( nxr == nx )  building_id_f%var(:,nx+1) = building_id_f%var(:,nx)
2452          ENDIF
2453       ENDIF
2454
2455       IF ( building_type_f%from_file )  THEN
2456          var_exchange_int                  = INT( building_type_f%fill, KIND = 4 )
2457          var_exchange_int(nys:nyn,nxl:nxr) =                                  &
2458                          INT( building_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr), KIND = 4 )
2459          CALL exchange_horiz_2d_int( var_exchange_int, nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
2460          DEALLOCATE( building_type_f%var )
2461          ALLOCATE( building_type_f%var(nys-nbgp:nyn+nbgp,nxl-nbgp:nxr+nbgp) )
2462          building_type_f%var = INT( var_exchange_int, KIND = 1 )
2463
2464          IF ( .NOT. bc_ns_cyc )  THEN
2465             IF ( nys == 0  )  building_type_f%var(-1,:)   = building_type_f%var(0,:)
2466             IF ( nyn == ny )  building_type_f%var(ny+1,:) = building_type_f%var(ny,:)
2467          ENDIF
2468          IF ( .NOT. bc_lr_cyc )  THEN
2469             IF ( nxl == 0  )  building_type_f%var(:,-1)   = building_type_f%var(:,0)
2470             IF ( nxr == nx )  building_type_f%var(:,nx+1) = building_type_f%var(:,nx)
2471          ENDIF
2472       ENDIF
2473
2474    END SUBROUTINE netcdf_data_input_topo
2475
2476!------------------------------------------------------------------------------!
2477! Description:
2478! ------------
2479!> Reads initialization data of u, v, w, pt, q, geostrophic wind components,
2480!> as well as soil moisture and soil temperature, derived from larger-scale
2481!> model (COSMO) by Inifor.
2482!------------------------------------------------------------------------------!
2483    SUBROUTINE netcdf_data_input_init_3d
2484
2485       USE arrays_3d,                                                          &
2486           ONLY:  q, pt, u, v, w, zu, zw
2487
2488       USE control_parameters,                                                 &
2489           ONLY:  bc_lr_cyc, bc_ns_cyc, humidity, message_string, neutral
2490
2491       USE indices,                                                            &
2492           ONLY:  nx, nxl, nxlu, nxr, ny, nyn, nys, nysv, nzb, nz, nzt
2493
2494       IMPLICIT NONE
2495
2496       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names
2497
2498       LOGICAL      ::  dynamic_3d = .TRUE. !< flag indicating that 3D data is read from dynamic file
2499       
2500       INTEGER(iwp) ::  id_dynamic !< NetCDF id of dynamic input file
2501       INTEGER(iwp) ::  num_vars   !< number of variables in netcdf input file
2502
2503       LOGICAL      ::  check_passed !< flag indicating if a check passed
2504
2505!
2506!--    Skip routine if no input file with dynamic input data is available.
2507       IF ( .NOT. input_pids_dynamic )  RETURN
2508!
2509!--    Please note, Inifor is designed to provide initial data for u and v for
2510!--    the prognostic grid points in case of lateral Dirichlet conditions.
2511!--    This means that Inifor provides data from nxlu:nxr (for u) and
2512!--    from nysv:nyn (for v) at the left and south domain boundary, respectively.
2513!--    However, as work-around for the moment, PALM will run with cyclic
2514!--    conditions and will be initialized with data provided by Inifor
2515!--    boundaries in case of Dirichlet.
2516!--    Hence, simply set set nxlu/nysv to 1 (will be reset to its original value
2517!--    at the end of this routine.
2518       IF ( bc_lr_cyc  .AND.  nxl == 0 )  nxlu = 1
2519       IF ( bc_ns_cyc  .AND.  nys == 0 )  nysv = 1
2520
2521!
2522!--    CPU measurement
2523       CALL cpu_log( log_point_s(85), 'NetCDF input init', 'start' )
2524
2525#if defined ( __netcdf )
2526!
2527!--    Open file in read-only mode
2528       CALL open_read_file( TRIM( input_file_dynamic ) //                      &
2529                            TRIM( coupling_char ), id_dynamic )
2530
2531!
2532!--    At first, inquire all variable names.
2533       CALL inquire_num_variables( id_dynamic, num_vars )
2534!
2535!--    Allocate memory to store variable names.
2536       ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
2537       CALL inquire_variable_names( id_dynamic, var_names )
2538!
2539!--    Read vertical dimension of scalar und w grid.
2540       CALL get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nzu, 'z'     )
2541       CALL get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nzw, 'zw'    )
2542!
2543!--    Read also the horizontal dimensions. These are used just used fo
2544!--    checking the compatibility with the PALM grid before reading.
2545       CALL get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nx,  'x'  )
2546       CALL get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nxu, 'xu' )
2547       CALL get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%ny,  'y'  )
2548       CALL get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nyv, 'yv' )
2549
2550!
2551!--    Check for correct horizontal and vertical dimension. Please note,
2552!--    checks are performed directly here and not called from
2553!--    check_parameters as some varialbes are still not allocated there.
2554!--    Moreover, please note, u- and v-grid has 1 grid point less on
2555!--    Inifor grid.
2556       IF ( init_3d%nx-1 /= nx  .OR.  init_3d%nxu-1 /= nx - 1  .OR.            &
2557            init_3d%ny-1 /= ny  .OR.  init_3d%nyv-1 /= ny - 1 )  THEN
2558          message_string = 'Number of inifor horizontal grid points  '//       &
2559                           'does not match the number of numeric grid '//      &
2560                           'points.'
2561          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0543', 1, 2, 0, 6, 0 )
2562       ENDIF
2563
2564       IF ( init_3d%nzu /= nz )  THEN
2565          message_string = 'Number of inifor vertical grid points ' //         &
2566                           'does not match the number of numeric grid '//      &
2567                           'points.'
2568          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0543', 1, 2, 0, 6, 0 )
2569       ENDIF
2570!
2571!--    Read vertical dimensions. Later, these are required for eventual
2572!--    inter- and extrapolations of the initialization data.
2573       IF ( check_existence( var_names, 'z' ) )  THEN
2574          ALLOCATE( init_3d%zu_atmos(1:init_3d%nzu) )
2575          CALL get_variable( id_dynamic, 'z', init_3d%zu_atmos )
2576       ENDIF
2577       IF ( check_existence( var_names, 'zw' ) )  THEN
2578          ALLOCATE( init_3d%zw_atmos(1:init_3d%nzw) )
2579          CALL get_variable( id_dynamic, 'zw', init_3d%zw_atmos )
2580       ENDIF
2581!
2582!--    Check for consistency between vertical coordinates in dynamic
2583!--    driver and numeric grid.
2584!--    Please note, depending on compiler options both may be
2585!--    equal up to a certain threshold, and differences between
2586!--    the numeric grid and vertical coordinate in the driver can built-
2587!--    up to 10E-1-10E-0 m. For this reason, the check is performed not
2588!--    for exactly matching values.
2589       IF ( ANY( ABS( zu(1:nzt)   - init_3d%zu_atmos(1:init_3d%nzu) )    &
2590                      > 10E-1 )  .OR.                                    &
2591            ANY( ABS( zw(1:nzt-1) - init_3d%zw_atmos(1:init_3d%nzw) )    &
2592                      > 10E-1 ) )  THEN
2593          message_string = 'Vertical grid in dynamic driver does not '// &
2594                           'match the numeric grid.'
2595          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0543', 1, 2, 0, 6, 0 )
2596       ENDIF
2597!
2598!--    Read initial geostrophic wind components at
2599!--    t = 0 (index 1 in file).
2600       IF ( check_existence( var_names, 'ls_forcing_ug' ) )  THEN
2601          ALLOCATE( init_3d%ug_init(nzb:nzt+1) )
2602          init_3d%ug_init = 0.0_wp
2603
2604          CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_ug', 1,          &
2605                                init_3d%ug_init(1:nzt) )
2606!
2607!--       Set top-boundary condition (Neumann)
2608          init_3d%ug_init(nzt+1) = init_3d%ug_init(nzt)
2609
2610          init_3d%from_file_ug = .TRUE.
2611       ELSE
2612          init_3d%from_file_ug = .FALSE.
2613       ENDIF
2614       IF ( check_existence( var_names, 'ls_forcing_vg' ) )  THEN
2615          ALLOCATE( init_3d%vg_init(nzb:nzt+1) )
2616          init_3d%vg_init = 0.0_wp
2617
2618          CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_vg', 1,          &
2619                                init_3d%vg_init(1:nzt) )
2620!
2621!--       Set top-boundary condition (Neumann)
2622          init_3d%vg_init(nzt+1) = init_3d%vg_init(nzt)
2623
2624          init_3d%from_file_vg = .TRUE.
2625       ELSE
2626          init_3d%from_file_vg = .FALSE.
2627       ENDIF
2628!
2629!--    Read inital 3D data of u, v, w, pt and q,
2630!--    derived from COSMO model. Read PE-wise yz-slices.
2631!--    Please note, the u-, v- and w-component are defined on different
2632!--    grids with one element less in the x-, y-,
2633!--    and z-direction, respectively. Hence, reading is subdivided
2634!--    into separate loops. 
2635!--    Read u-component
2636       IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_u' ) )  THEN
2637!
2638!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
2639          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_u,           &
2640                              .FALSE., 'init_atmosphere_u' )
2641          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_u,             &
2642                              .FALSE., 'init_atmosphere_u' )
2643!
2644!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
2645          IF ( init_3d%lod_u == 1 )  THEN
2646             ALLOCATE( init_3d%u_init(nzb:nzt+1) )
2647             init_3d%u_init = 0.0_wp
2648
2649             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_u',               &
2650                                init_3d%u_init(nzb+1:nzt) )
2651!
2652!--          Set top-boundary condition (Neumann)
2653             init_3d%u_init(nzt+1) = init_3d%u_init(nzt)
2654!
2655!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
2656          ELSEIF ( init_3d%lod_u == 2 )  THEN
2657             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_u',               &
2658                                u(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxlu:nxr),                 &
2659                                nxlu, nys+1, nzb+1,                            &
2660                                nxr-nxlu+1, nyn-nys+1, init_3d%nzu,            &
2661                                dynamic_3d )
2662!
2663!--          Set value at leftmost model grid point nxl = 0. This is because
2664!--          Inifor provides data only from 1:nx-1 since it assumes non-cyclic
2665!--          conditions.
2666             IF ( nxl == 0 )                                                   &
2667                u(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl) = u(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxlu)
2668!
2669!--          Set bottom and top-boundary
2670             u(nzb,:,:)   = u(nzb+1,:,:)
2671             u(nzt+1,:,:) = u(nzt,:,:)
2672             
2673          ENDIF
2674          init_3d%from_file_u = .TRUE.
2675       ELSE
2676          message_string = 'Missing initial data for u-component'
2677          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
2678       ENDIF
2679!
2680!--    Read v-component
2681       IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_v' ) )  THEN
2682!
2683!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
2684          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_v,           &
2685                              .FALSE., 'init_atmosphere_v' )
2686          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_v,             &
2687                              .FALSE., 'init_atmosphere_v' )
2688!
2689!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
2690          IF ( init_3d%lod_v == 1 )  THEN
2691             ALLOCATE( init_3d%v_init(nzb:nzt+1) )
2692             init_3d%v_init = 0.0_wp
2693
2694             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_v',               &
2695                                init_3d%v_init(nzb+1:nzt) )
2696!
2697!--          Set top-boundary condition (Neumann)
2698             init_3d%v_init(nzt+1) = init_3d%v_init(nzt)
2699!
2700!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
2701          ELSEIF ( init_3d%lod_v == 2 )  THEN
2702         
2703             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_v',               &
2704                                v(nzb+1:nzt,nysv:nyn,nxl:nxr),                 &
2705                                nxl+1, nysv, nzb+1,                            &
2706                                nxr-nxl+1, nyn-nysv+1, init_3d%nzu,            &
2707                                dynamic_3d )
2708!
2709!--          Set value at southmost model grid point nys = 0. This is because
2710!--          Inifor provides data only from 1:ny-1 since it assumes non-cyclic
2711!--          conditions.
2712             IF ( nys == 0 )                                                   &
2713                v(nzb+1:nzt,nys,nxl:nxr) = v(nzb+1:nzt,nysv,nxl:nxr)                               
2714!
2715!--          Set bottom and top-boundary
2716             v(nzb,:,:)   = v(nzb+1,:,:)
2717             v(nzt+1,:,:) = v(nzt,:,:)
2718             
2719          ENDIF
2720          init_3d%from_file_v = .TRUE.
2721       ELSE
2722          message_string = 'Missing initial data for v-component'
2723          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
2724       ENDIF
2725!
2726!--    Read w-component
2727       IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_w' ) )  THEN
2728!
2729!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
2730          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_w,           &
2731                              .FALSE., 'init_atmosphere_w' )
2732          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_w,             &
2733                              .FALSE., 'init_atmosphere_w' )
2734!
2735!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
2736          IF ( init_3d%lod_w == 1 )  THEN
2737             ALLOCATE( init_3d%w_init(nzb:nzt+1) )
2738             init_3d%w_init = 0.0_wp
2739
2740             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_w',               &
2741                                init_3d%w_init(nzb+1:nzt-1) )
2742!
2743!--          Set top-boundary condition (Neumann)
2744             init_3d%w_init(nzt:nzt+1) = init_3d%w_init(nzt-1)
2745!
2746!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
2747          ELSEIF ( init_3d%lod_w == 2 )  THEN
2748
2749             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_w',                &
2750                                w(nzb+1:nzt-1,nys:nyn,nxl:nxr),                 &
2751                                nxl+1, nys+1, nzb+1,                            &
2752                                nxr-nxl+1, nyn-nys+1, init_3d%nzw,              &
2753                                dynamic_3d )
2754!
2755!--          Set bottom and top-boundary                               
2756             w(nzb,:,:)   = 0.0_wp 
2757             w(nzt,:,:)   = w(nzt-1,:,:)
2758             w(nzt+1,:,:) = w(nzt-1,:,:)
2759
2760          ENDIF
2761          init_3d%from_file_w = .TRUE.
2762       ELSE
2763          message_string = 'Missing initial data for w-component'
2764          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
2765       ENDIF
2766!
2767!--    Read potential temperature
2768       IF ( .NOT. neutral )  THEN
2769          IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_pt' ) )  THEN
2770!
2771!--          Read attributes for the fill value and level-of-detail
2772             CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_pt,       &
2773                                 .FALSE., 'init_atmosphere_pt' )
2774             CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_pt,         &
2775                                 .FALSE., 'init_atmosphere_pt' )
2776!
2777!--          level-of-detail 1 - read initialization profile
2778             IF ( init_3d%lod_pt == 1 )  THEN
2779                ALLOCATE( init_3d%pt_init(nzb:nzt+1) )
2780
2781                CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_pt',           &
2782                                   init_3d%pt_init(nzb+1:nzt) )
2783!
2784!--             Set Neumann top and surface boundary condition for initial
2785!--             profil
2786                init_3d%pt_init(nzb)   = init_3d%pt_init(nzb+1)
2787                init_3d%pt_init(nzt+1) = init_3d%pt_init(nzt)
2788!
2789!--          level-of-detail 2 - read 3D initialization data
2790             ELSEIF ( init_3d%lod_pt == 2 )  THEN
2791
2792                CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_pt',           &
2793                                   pt(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl:nxr),              &
2794                                   nxl+1, nys+1, nzb+1,                        &
2795                                   nxr-nxl+1, nyn-nys+1, init_3d%nzu,          &
2796                                   dynamic_3d )
2797                                   
2798!
2799!--             Set bottom and top-boundary
2800                pt(nzb,:,:)   = pt(nzb+1,:,:)
2801                pt(nzt+1,:,:) = pt(nzt,:,:)             
2802
2803             ENDIF
2804             init_3d%from_file_pt = .TRUE.
2805          ELSE
2806             message_string = 'Missing initial data for ' //                   &
2807                              'potential temperature'
2808             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
2809          ENDIF
2810       ENDIF
2811!
2812!--    Read mixing ratio
2813       IF ( humidity )  THEN
2814          IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_qv' ) )  THEN
2815!
2816!--          Read attributes for the fill value and level-of-detail
2817             CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_q,        &
2818                                 .FALSE., 'init_atmosphere_qv' )
2819             CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_q,          &
2820                                 .FALSE., 'init_atmosphere_qv' )
2821!
2822!--          level-of-detail 1 - read initialization profile
2823             IF ( init_3d%lod_q == 1 )  THEN
2824                ALLOCATE( init_3d%q_init(nzb:nzt+1) )
2825
2826                CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_qv',           &
2827                                    init_3d%q_init(nzb+1:nzt) )
2828!
2829!--             Set bottom and top boundary condition (Neumann)
2830                init_3d%q_init(nzb)   = init_3d%q_init(nzb+1)
2831                init_3d%q_init(nzt+1) = init_3d%q_init(nzt)
2832!
2833!--          level-of-detail 2 - read 3D initialization data
2834             ELSEIF ( init_3d%lod_q == 2 )  THEN
2835             
2836                CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_qv',           &
2837                                   q(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl:nxr),               &
2838                                   nxl+1, nys+1, nzb+1,                        &
2839                                   nxr-nxl+1, nyn-nys+1, init_3d%nzu,          &
2840                                   dynamic_3d )
2841                                   
2842!
2843!--             Set bottom and top-boundary
2844                q(nzb,:,:)   = q(nzb+1,:,:)
2845                q(nzt+1,:,:) = q(nzt,:,:)
2846               
2847             ENDIF
2848             init_3d%from_file_q = .TRUE.
2849          ELSE
2850             message_string = 'Missing initial data for ' //                   &
2851                              'mixing ratio'
2852             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
2853          ENDIF
2854       ENDIF
2855!
2856!--    Close input file
2857       CALL close_input_file( id_dynamic )
2858#endif
2859!
2860!--    End of CPU measurement
2861       CALL cpu_log( log_point_s(85), 'NetCDF input init', 'stop' )
2862!
2863!--    Finally, check if the input data has any fill values. Please note,
2864!--    checks depend on the LOD of the input data.
2865       IF ( init_3d%from_file_u )  THEN
2866          check_passed = .TRUE.
2867          IF ( init_3d%lod_u == 1 )  THEN
2868             IF ( ANY( init_3d%u_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_u ) )       &
2869                check_passed = .FALSE.
2870          ELSEIF ( init_3d%lod_u == 2 )  THEN
2871             IF ( ANY( u(nzb+1:nzt+1,nys:nyn,nxlu:nxr) == init_3d%fill_u ) )   &
2872                check_passed = .FALSE.
2873          ENDIF
2874          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
2875             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_u 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_v )  THEN
2882          check_passed = .TRUE.
2883          IF ( init_3d%lod_v == 1 )  THEN
2884             IF ( ANY( init_3d%v_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_v ) )       &
2885                check_passed = .FALSE.
2886          ELSEIF ( init_3d%lod_v == 2 )  THEN
2887             IF ( ANY( v(nzb+1:nzt+1,nysv:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_v ) )   &
2888                check_passed = .FALSE.
2889          ENDIF
2890          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
2891             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_v 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_w )  THEN
2898          check_passed = .TRUE.
2899          IF ( init_3d%lod_w == 1 )  THEN
2900             IF ( ANY( init_3d%w_init(nzb+1:nzt) == init_3d%fill_w ) )         &
2901                check_passed = .FALSE.
2902          ELSEIF ( init_3d%lod_w == 2 )  THEN
2903             IF ( ANY( w(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_w ) )      &
2904                check_passed = .FALSE.
2905          ENDIF
2906          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
2907             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_w 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_pt )  THEN
2914          check_passed = .TRUE.
2915          IF ( init_3d%lod_pt == 1 )  THEN
2916             IF ( ANY( init_3d%pt_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_pt ) )     &
2917                check_passed = .FALSE.
2918          ELSEIF ( init_3d%lod_pt == 2 )  THEN
2919             IF ( ANY( pt(nzb+1:nzt+1,nys:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_pt ) )  &
2920                check_passed = .FALSE.
2921          ENDIF
2922          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
2923             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_pt 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       IF ( init_3d%from_file_q )  THEN
2930          check_passed = .TRUE.
2931          IF ( init_3d%lod_q == 1 )  THEN
2932             IF ( ANY( init_3d%q_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_q ) )       &
2933                check_passed = .FALSE.
2934          ELSEIF ( init_3d%lod_q == 2 )  THEN
2935             IF ( ANY( q(nzb+1:nzt+1,nys:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_q ) )    &
2936                check_passed = .FALSE.
2937          ENDIF
2938          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
2939             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_q must ' //    &
2940                              'not contain any _FillValues'
2941             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
2942          ENDIF
2943       ENDIF
2944!
2945!--    Workaround for cyclic conditions. Please see above for further explanation.
2946       IF ( bc_lr_cyc  .AND.  nxl == 0 )  nxlu = nxl
2947       IF ( bc_ns_cyc  .AND.  nys == 0 )  nysv = nys
2948
2949    END SUBROUTINE netcdf_data_input_init_3d
2950   
2951!------------------------------------------------------------------------------!
2952! Description:
2953! ------------
2954!> Reads initialization data of u, v, w, pt, q, geostrophic wind components,
2955!> as well as soil moisture and soil temperature, derived from larger-scale
2956!> model (COSMO) by Inifor.
2957!------------------------------------------------------------------------------!
2958    SUBROUTINE netcdf_data_input_init_lsm
2959
2960       USE control_parameters,                                                 &
2961           ONLY:  message_string
2962
2963       USE indices,                                                            &
2964           ONLY:  nx, nxl, nxr, ny, nyn, nys
2965
2966       IMPLICIT NONE
2967
2968       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names
2969     
2970       INTEGER(iwp) ::  id_dynamic !< NetCDF id of dynamic input file
2971       INTEGER(iwp) ::  num_vars   !< number of variables in netcdf input file
2972
2973!
2974!--    Skip routine if no input file with dynamic input data is available.
2975       IF ( .NOT. input_pids_dynamic )  RETURN
2976!
2977!--    CPU measurement
2978       CALL cpu_log( log_point_s(85), 'NetCDF input init', 'start' )
2979
2980#if defined ( __netcdf )
2981!
2982!--    Open file in read-only mode
2983       CALL open_read_file( TRIM( input_file_dynamic ) //                      &
2984                            TRIM( coupling_char ), id_dynamic )
2985
2986!
2987!--    At first, inquire all variable names.
2988       CALL inquire_num_variables( id_dynamic, num_vars )
2989!
2990!--    Allocate memory to store variable names.
2991       ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
2992       CALL inquire_variable_names( id_dynamic, var_names )
2993!
2994!--    Read vertical dimension for soil depth.
2995       IF ( check_existence( var_names, 'zsoil' ) )                            &
2996          CALL get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nzs, 'zsoil' )
2997!
2998!--    Read also the horizontal dimensions required for soil initialization.
2999!--    Please note, in case of non-nested runs or in case of root domain,
3000!--    these data is already available, but will be read again for the sake
3001!--    of clearness.
3002       CALL get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nx,  'x'  )
3003       CALL get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%ny,  'y'  )
3004!
3005!--    Check for correct horizontal and vertical dimension. Please note,
3006!--    in case of non-nested runs or in case of root domain, these checks
3007!--    are already performed
3008       IF ( init_3d%nx-1 /= nx  .OR.  init_3d%ny-1 /= ny )  THEN
3009          message_string = 'Number of inifor horizontal grid points  '//       &
3010                           'does not match the number of numeric grid points.'
3011          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0543', 1, 2, 0, 6, 0 )
3012       ENDIF
3013!
3014!--    Read vertical dimensions. Later, these are required for eventual
3015!--    inter- and extrapolations of the initialization data.
3016       IF ( check_existence( var_names, 'zsoil' ) )  THEN
3017          ALLOCATE( init_3d%z_soil(1:init_3d%nzs) )
3018          CALL get_variable( id_dynamic, 'zsoil', init_3d%z_soil )
3019       ENDIF
3020!
3021!--    Read initial data for soil moisture
3022       IF ( check_existence( var_names, 'init_soil_m' ) )  THEN
3023!
3024!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
3025          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill,                           &
3026                              init_3d%fill_msoil,                              &
3027                              .FALSE., 'init_soil_m' )
3028          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod,                            &
3029                              init_3d%lod_msoil,                               &
3030                              .FALSE., 'init_soil_m' )
3031!
3032!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
3033          IF ( init_3d%lod_msoil == 1 )  THEN
3034             ALLOCATE( init_3d%msoil_1d(0:init_3d%nzs-1) )
3035
3036             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_soil_m',                     &
3037                                init_3d%msoil_1d(0:init_3d%nzs-1) )
3038!
3039!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3040          ELSEIF ( init_3d%lod_msoil == 2 )  THEN
3041             ALLOCATE ( init_3d%msoil_3d(0:init_3d%nzs-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
3042
3043            CALL get_variable( id_dynamic, 'init_soil_m',                      &   
3044                             init_3d%msoil_3d(0:init_3d%nzs-1,nys:nyn,nxl:nxr),&
3045                             nxl, nxr, nys, nyn, 0, init_3d%nzs-1 )
3046
3047          ENDIF
3048          init_3d%from_file_msoil = .TRUE.
3049       ENDIF
3050!
3051!--    Read soil temperature
3052       IF ( check_existence( var_names, 'init_soil_t' ) )  THEN
3053!
3054!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
3055          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill,                           &
3056                              init_3d%fill_tsoil,                              &
3057                              .FALSE., 'init_soil_t' )
3058          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod,                            &
3059                              init_3d%lod_tsoil,                               &
3060                              .FALSE., 'init_soil_t' )
3061!
3062!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
3063          IF ( init_3d%lod_tsoil == 1 )  THEN
3064             ALLOCATE( init_3d%tsoil_1d(0:init_3d%nzs-1) )
3065
3066             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_soil_t',                     &
3067                                init_3d%tsoil_1d(0:init_3d%nzs-1) )
3068
3069!
3070!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3071          ELSEIF ( init_3d%lod_tsoil == 2 )  THEN
3072             ALLOCATE ( init_3d%tsoil_3d(0:init_3d%nzs-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
3073             
3074             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_soil_t',                     &   
3075                             init_3d%tsoil_3d(0:init_3d%nzs-1,nys:nyn,nxl:nxr),&
3076                             nxl, nxr, nys, nyn, 0, init_3d%nzs-1 )
3077          ENDIF
3078          init_3d%from_file_tsoil = .TRUE.
3079       ENDIF
3080!
3081!--    Close input file
3082       CALL close_input_file( id_dynamic )
3083#endif
3084!
3085!--    End of CPU measurement
3086       CALL cpu_log( log_point_s(85), 'NetCDF input init', 'stop' )
3087
3088    END SUBROUTINE netcdf_data_input_init_lsm   
3089
3090!------------------------------------------------------------------------------!
3091! Description:
3092! ------------
3093!> Reads data at lateral and top boundaries derived from larger-scale model
3094!> (COSMO) by Inifor.
3095!------------------------------------------------------------------------------!
3096    SUBROUTINE netcdf_data_input_offline_nesting
3097
3098       USE control_parameters,                                                 &
3099           ONLY:  bc_dirichlet_l, bc_dirichlet_n, bc_dirichlet_r,              &
3100                  bc_dirichlet_s, humidity, neutral, nesting_offline,          &
3101                  time_since_reference_point
3102
3103       USE indices,                                                            &
3104           ONLY:  nxl, nxlu, nxr, nyn, nys, nysv, nzb, nzt
3105
3106       IMPLICIT NONE
3107       
3108       INTEGER(iwp) ::  id_dynamic !< NetCDF id of dynamic input file
3109       INTEGER(iwp) ::  num_vars   !< number of variables in netcdf input file
3110       INTEGER(iwp) ::  t          !< running index time dimension
3111
3112       nest_offl%from_file = MERGE( .TRUE., .FALSE., input_pids_dynamic ) 
3113!
3114!--    Skip input if no forcing from larger-scale models is applied.
3115       IF ( .NOT. nesting_offline )  RETURN
3116
3117!
3118!--    CPU measurement
3119       CALL cpu_log( log_point_s(86), 'NetCDF input forcing', 'start' )
3120
3121#if defined ( __netcdf )
3122!
3123!--    Open file in read-only mode
3124       CALL open_read_file( TRIM( input_file_dynamic ) //                      &
3125                            TRIM( coupling_char ), id_dynamic )
3126!
3127!--    Initialize INIFOR forcing.
3128       IF ( .NOT. nest_offl%init )  THEN
3129!
3130!--       At first, inquire all variable names.
3131          CALL inquire_num_variables( id_dynamic, num_vars )
3132!
3133!--       Allocate memory to store variable names.
3134          ALLOCATE( nest_offl%var_names(1:num_vars) )
3135          CALL inquire_variable_names( id_dynamic, nest_offl%var_names )
3136!
3137!--       Read time dimension, allocate memory and finally read time array
3138          CALL get_dimension_length( id_dynamic, nest_offl%nt, 'time' )
3139
3140          IF ( check_existence( nest_offl%var_names, 'time' ) )  THEN
3141             ALLOCATE( nest_offl%time(0:nest_offl%nt-1) )
3142             CALL get_variable( id_dynamic, 'time', nest_offl%time )
3143          ENDIF
3144!
3145!--       Read vertical dimension of scalar und w grid
3146          CALL get_dimension_length( id_dynamic, nest_offl%nzu, 'z' )
3147          CALL get_dimension_length( id_dynamic, nest_offl%nzw, 'zw' )
3148
3149          IF ( check_existence( nest_offl%var_names, 'z' ) )  THEN
3150             ALLOCATE( nest_offl%zu_atmos(1:nest_offl%nzu) )
3151             CALL get_variable( id_dynamic, 'z', nest_offl%zu_atmos )
3152          ENDIF
3153          IF ( check_existence( nest_offl%var_names, 'zw' ) )  THEN
3154             ALLOCATE( nest_offl%zw_atmos(1:nest_offl%nzw) )
3155             CALL get_variable( id_dynamic, 'zw', nest_offl%zw_atmos )
3156          ENDIF
3157
3158!
3159!--       Read surface pressure
3160          IF ( check_existence( nest_offl%var_names,                           &
3161                                'surface_forcing_surface_pressure' ) )  THEN
3162             ALLOCATE( nest_offl%surface_pressure(0:nest_offl%nt-1) )
3163             CALL get_variable( id_dynamic,                                    &
3164                                'surface_forcing_surface_pressure',            &
3165                                nest_offl%surface_pressure )
3166          ENDIF
3167!
3168!--       Set control flag to indicate that initialization is already done
3169          nest_offl%init = .TRUE.
3170
3171       ENDIF
3172
3173!
3174!--    Obtain time index for current input starting at 0.
3175!--    @todo: At the moment INIFOR and simulated time correspond
3176!--           to each other. If required, adjust to daytime.
3177       nest_offl%tind = MINLOC( ABS( nest_offl%time -                          &
3178                                     time_since_reference_point ), DIM = 1 )   &
3179                        - 1
3180       nest_offl%tind_p = nest_offl%tind + 1       
3181!
3182!--    Read geostrophic wind components
3183       DO  t = nest_offl%tind, nest_offl%tind_p
3184          CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_ug', t+1,              &
3185                                nest_offl%ug(t-nest_offl%tind,nzb+1:nzt) )
3186          CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_vg', t+1,              &
3187                                nest_offl%vg(t-nest_offl%tind,nzb+1:nzt) )
3188       ENDDO
3189!
3190!--    Read data at lateral and top boundaries. Please note, at left and
3191!--    right domain boundary, yz-layers are read for u, v, w, pt and q.
3192!--    For the v-component, the data starts at nysv, while for the other
3193!--    quantities the data starts at nys. This is equivalent at the north
3194!--    and south domain boundary for the u-component.
3195!--    Further, lateral data is not accessed by parallel IO, indicated by the
3196!--    last passed flag in the subroutine get_variable(). This is because
3197!--    not every PE participates in this collective blocking read operation.
3198       IF ( bc_dirichlet_l )  THEN
3199          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_u',                  &
3200                           nest_offl%u_left(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn),            &
3201                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3202                           nyn-nys+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3203     
3204          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_v',                  &
3205                           nest_offl%v_left(0:1,nzb+1:nzt,nysv:nyn),           &
3206                           nysv, nzb+1, nest_offl%tind+1,                      &
3207                           nyn-nysv+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3208
3209          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_w',                  &
3210                           nest_offl%w_left(0:1,nzb+1:nzt-1,nys:nyn),          &
3211                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3212                           nyn-nys+1, nest_offl%nzw, 2, .FALSE. )
3213
3214          IF ( .NOT. neutral )  THEN
3215             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_pt',              &
3216                           nest_offl%pt_left(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn),           &
3217                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3218                           nyn-nys+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3219          ENDIF
3220
3221          IF ( humidity )  THEN
3222             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_qv',              &
3223                           nest_offl%q_left(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          ENDIF
3227
3228       ENDIF
3229
3230       IF ( bc_dirichlet_r )  THEN
3231          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_u',                 &
3232                           nest_offl%u_right(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn),           &
3233                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3234                           nyn-nys+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3235                           
3236          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_v',                 &
3237                           nest_offl%v_right(0:1,nzb+1:nzt,nysv:nyn),          &
3238                           nysv, nzb+1, nest_offl%tind+1,                      &
3239                           nyn-nysv+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3240                           
3241          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_w',                 &
3242                           nest_offl%w_right(0:1,nzb+1:nzt-1,nys:nyn),         &
3243                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3244                           nyn-nys+1, nest_offl%nzw, 2, .FALSE. )
3245                           
3246          IF ( .NOT. neutral )  THEN
3247             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_pt',             &
3248                           nest_offl%pt_right(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn),          &
3249                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3250                           nyn-nys+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3251          ENDIF
3252          IF ( humidity )  THEN
3253             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_qv',             &
3254                           nest_offl%q_right(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn),           &
3255                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3256                           nyn-nys+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3257          ENDIF
3258       ENDIF
3259
3260       IF ( bc_dirichlet_n )  THEN
3261       
3262          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_u',                 &
3263                           nest_offl%u_north(0:1,nzb+1:nzt,nxlu:nxr),          &
3264                           nxlu, nzb+1, nest_offl%tind+1,                      &
3265                           nxr-nxlu+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3266                           
3267          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_v',                 &
3268                           nest_offl%v_north(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr),           &
3269                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3270                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3271                           
3272          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_w',                 &
3273                           nest_offl%w_north(0:1,nzb+1:nzt-1,nxl:nxr),         &
3274                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3275                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzw, 2, .FALSE. )
3276                           
3277          IF ( .NOT. neutral )  THEN
3278             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_pt',             &
3279                           nest_offl%pt_north(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr),          &
3280                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3281                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3282          ENDIF
3283          IF ( humidity )  THEN
3284             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_qv',             &
3285                           nest_offl%q_north(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr),           &
3286                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3287                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3288          ENDIF
3289       ENDIF
3290
3291       IF ( bc_dirichlet_s )  THEN
3292          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_u',                 &
3293                           nest_offl%u_south(0:1,nzb+1:nzt,nxlu:nxr),          &
3294                           nxlu, nzb+1, nest_offl%tind+1,                      &
3295                           nxr-nxlu+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3296
3297          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_v',                 &
3298                           nest_offl%v_south(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr),           &
3299                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3300                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3301                           
3302          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_w',                 &
3303                           nest_offl%w_south(0:1,nzb+1:nzt-1,nxl:nxr),         &
3304                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3305                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzw, 2, .FALSE. )
3306                           
3307          IF ( .NOT. neutral )  THEN
3308             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_pt',             &
3309                           nest_offl%pt_south(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr),          &
3310                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3311                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3312          ENDIF
3313          IF ( humidity )  THEN
3314             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_qv',             &
3315                           nest_offl%q_south(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr),           &
3316                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3317                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3318          ENDIF
3319       ENDIF
3320
3321!
3322!--    Top boundary
3323       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_u',                      &
3324                             nest_offl%u_top(0:1,nys:nyn,nxlu:nxr),            &
3325                             nxlu, nys+1, nest_offl%tind+1,                    &
3326                             nxr-nxlu+1, nyn-nys+1, 2, .TRUE. )
3327
3328       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_v',                      &
3329                             nest_offl%v_top(0:1,nysv:nyn,nxl:nxr),            &
3330                             nxl+1, nysv, nest_offl%tind+1,                    &
3331                             nxr-nxl+1, nyn-nysv+1, 2, .TRUE. )
3332                             
3333       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_w',                      &
3334                             nest_offl%w_top(0:1,nys:nyn,nxl:nxr),             &
3335                             nxl+1, nys+1, nest_offl%tind+1,                   &
3336                             nxr-nxl+1, nyn-nys+1, 2, .TRUE. )
3337                             
3338       IF ( .NOT. neutral )  THEN
3339          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_pt',                  &
3340                                nest_offl%pt_top(0:1,nys:nyn,nxl:nxr),         &
3341                                nxl+1, nys+1, nest_offl%tind+1,                &
3342                                nxr-nxl+1, nyn-nys+1, 2, .TRUE. )
3343       ENDIF
3344       IF ( humidity )  THEN
3345          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_qv',                  &
3346                                nest_offl%q_top(0:1,nys:nyn,nxl:nxr),          &
3347                                nxl+1, nys+1, nest_offl%tind+1,                &
3348                                nxr-nxl+1, nyn-nys+1, 2, .TRUE. )
3349       ENDIF
3350
3351!
3352!--    Close input file
3353       CALL close_input_file( id_dynamic )
3354#endif
3355!
3356!--    End of CPU measurement
3357       CALL cpu_log( log_point_s(86), 'NetCDF input forcing', 'stop' )
3358
3359    END SUBROUTINE netcdf_data_input_offline_nesting
3360
3361
3362!------------------------------------------------------------------------------!
3363! Description:
3364! ------------
3365!> Checks input file for consistency and minimum requirements.
3366!------------------------------------------------------------------------------!
3367    SUBROUTINE netcdf_data_input_check_dynamic
3368
3369       USE control_parameters,                                                 &
3370           ONLY:  initializing_actions, message_string, nesting_offline 
3371
3372       IMPLICIT NONE
3373
3374!
3375!--    In case of forcing, check whether dynamic input file is present
3376       IF ( .NOT. input_pids_dynamic  .AND.  nesting_offline  )  THEN
3377          message_string = 'nesting_offline = .TRUE. requires dynamic '  //    &
3378                            'input file ' //                                   &
3379                            TRIM( input_file_dynamic ) // TRIM( coupling_char )
3380          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0546', 1, 2, 0, 6, 0 )
3381       ENDIF
3382!
3383!--    Dynamic input file must also be present if initialization via inifor is
3384!--    prescribed.
3385       IF ( .NOT. input_pids_dynamic  .AND.                                    &
3386            TRIM( initializing_actions ) == 'inifor' )  THEN
3387          message_string = 'initializing_actions = inifor requires dynamic ' //&
3388                           'input file ' // TRIM( input_file_dynamic ) //      &
3389                           TRIM( coupling_char )
3390          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0547', 1, 2, 0, 6, 0 )
3391       ENDIF
3392
3393    END SUBROUTINE netcdf_data_input_check_dynamic
3394
3395!------------------------------------------------------------------------------!
3396! Description:
3397! ------------
3398!> Checks input file for consistency and minimum requirements.
3399!------------------------------------------------------------------------------!
3400    SUBROUTINE netcdf_data_input_check_static
3401
3402       USE arrays_3d,                                                          &
3403           ONLY:  zu
3404
3405       USE control_parameters,                                                 &
3406           ONLY:  land_surface, message_string, urban_surface
3407
3408       USE grid_variables,                                                     &
3409           ONLY:  dx, dy
3410
3411       USE indices,                                                            &
3412           ONLY:  nx, nxl, nxr, ny, nyn, nys
3413
3414       IMPLICIT NONE
3415
3416       INTEGER(iwp) ::  i      !< loop index along x-direction
3417       INTEGER(iwp) ::  j      !< loop index along y-direction
3418       INTEGER(iwp) ::  n_surf !< number of different surface types at given location
3419
3420       LOGICAL      ::  check_passed !< flag indicating if a check passed
3421
3422!
3423!--    Return if no static input file is available
3424       IF ( .NOT. input_pids_static )  RETURN
3425!
3426!--    Check whether dimension size in input file matches the model dimensions
3427       IF ( dim_static%nx-1 /= nx  .OR.  dim_static%ny-1 /= ny )  THEN
3428          message_string = 'Static input file: horizontal dimension in ' //    &
3429                           'x- and/or y-direction ' //                         &
3430                           'do not match the respective model dimension'
3431          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0548', 1, 2, 0, 6, 0 )
3432       ENDIF
3433!
3434!--    Check if grid spacing of provided input data matches the respective
3435!--    grid spacing in the model.
3436       IF ( ABS( dim_static%x(1) - dim_static%x(0) - dx ) > 10E-6_wp  .OR.     &
3437            ABS( dim_static%y(1) - dim_static%y(0) - dy ) > 10E-6_wp )  THEN
3438          message_string = 'Static input file: horizontal grid spacing ' //    &
3439                           'in x- and/or y-direction ' //                      &
3440                           'do not match the respective model grid spacing.'
3441          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0549', 1, 2, 0, 6, 0 )
3442       ENDIF
3443!
3444!--    Check for correct dimension of surface_fractions, should run from 0-2.
3445       IF ( surface_fraction_f%from_file )  THEN
3446          IF ( surface_fraction_f%nf-1 > 2 )  THEN
3447             message_string = 'nsurface_fraction must not be larger than 3.' 
3448             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0580', 1, 2, 0, 6, 0 )
3449          ENDIF
3450       ENDIF
3451!
3452!--    Check orography for fill-values. For the moment, give an error message.
3453!--    More advanced methods, e.g. a nearest neighbor algorithm as used in GIS
3454!--    systems might be implemented later.
3455!--    Please note, if no terrain height is provided, it is set to 0.
3456       IF ( ANY( terrain_height_f%var == terrain_height_f%fill ) )  THEN
3457          message_string = 'NetCDF variable zt is not ' //                     &
3458                           'allowed to have missing data'
3459          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0550', 2, 2, myid, 6, 0 )
3460       ENDIF
3461!
3462!--    Check for negative terrain heights
3463       IF ( ANY( terrain_height_f%var < 0.0_wp ) )  THEN
3464          message_string = 'NetCDF variable zt is not ' //                     &
3465                           'allowed to have negative values'
3466          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0551', 2, 2, myid, 6, 0 )
3467       ENDIF
3468!
3469!--    If 3D buildings are read, check if building information is consistent
3470!--    to numeric grid.
3471       IF ( buildings_f%from_file )  THEN
3472          IF ( buildings_f%lod == 2 )  THEN
3473             IF ( buildings_f%nz > SIZE( zu ) )  THEN
3474                message_string = 'Reading 3D building data - too much ' //     &
3475                                 'data points along the vertical coordinate.'
3476                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0552', 2, 2, 0, 6, 0 )
3477             ENDIF
3478
3479             IF ( ANY( buildings_f%z(0:buildings_f%nz-1) /=                    &
3480                       zu(0:buildings_f%nz-1) ) )  THEN
3481                message_string = 'Reading 3D building data - vertical ' //     &
3482                                 'coordinate do not match numeric grid.'
3483                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0553', 2, 2, 0, 6, 0 )
3484             ENDIF
3485          ENDIF
3486       ENDIF
3487
3488!
3489!--    Skip further checks concerning buildings and natural surface properties
3490!--    if no urban surface and land surface model are applied.
3491       IF (  .NOT. land_surface  .AND.  .NOT. urban_surface )  RETURN
3492!
3493!--    Check for minimum requirement of surface-classification data in case
3494!--    static input file is used.
3495       IF ( ( .NOT. vegetation_type_f%from_file  .OR.                          &
3496              .NOT. pavement_type_f%from_file    .OR.                          &
3497              .NOT. water_type_f%from_file       .OR.                          &
3498              .NOT. soil_type_f%from_file             ) .OR.                   &
3499             ( urban_surface  .AND.  .NOT. building_type_f%from_file ) )  THEN
3500          message_string = 'Minimum requirement for surface classification ' //&
3501                           'is not fulfilled. At least ' //                    &
3502                           'vegetation_type, pavement_type, ' //               &
3503                           'soil_type and water_type are '//                   &
3504                           'required. If urban-surface model is applied, ' //  &
3505                           'also building_type ist required'
3506          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0554', 1, 2, 0, 6, 0 )
3507       ENDIF
3508!
3509!--    Check for general availability of input variables.
3510!--    If vegetation_type is 0 at any location, vegetation_pars as well as
3511!--    root_area_dens_s are required.
3512       IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
3513          IF ( ANY( vegetation_type_f%var == 0 ) )  THEN
3514             IF ( .NOT. vegetation_pars_f%from_file )  THEN
3515                message_string = 'If vegetation_type = 0 at any location, ' // &
3516                                 'vegetation_pars is required'
3517                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0555', 2, 2, -1, 6, 0 )
3518             ENDIF
3519             IF ( .NOT. root_area_density_lsm_f%from_file )  THEN
3520                message_string = 'If vegetation_type = 0 at any location, ' // &
3521                                 'root_area_dens_s is required'
3522                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0556', 2, 2, myid, 6, 0 )
3523             ENDIF
3524          ENDIF
3525       ENDIF
3526!
3527!--    If soil_type is zero at any location, soil_pars is required.
3528       IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
3529          check_passed = .TRUE.
3530          IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
3531             IF ( ANY( soil_type_f%var_2d == 0 ) )  THEN
3532                IF ( .NOT. soil_pars_f%from_file )  check_passed = .FALSE.
3533             ENDIF
3534          ELSE
3535             IF ( ANY( soil_type_f%var_3d == 0 ) )  THEN
3536                IF ( .NOT. soil_pars_f%from_file )  check_passed = .FALSE.
3537             ENDIF
3538          ENDIF
3539          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3540             message_string = 'If soil_type = 0 at any location, ' //          &
3541                              'soil_pars is required'
3542             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0557', 2, 2, myid, 6, 0 )
3543          ENDIF
3544       ENDIF
3545!
3546!--    If building_type is zero at any location, building_pars is required.
3547       IF ( building_type_f%from_file )  THEN
3548          IF ( ANY( building_type_f%var == 0 ) )  THEN
3549             IF ( .NOT. building_pars_f%from_file )  THEN
3550                message_string = 'If building_type = 0 at any location, ' //   &
3551                                 'building_pars is required'
3552                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0558', 2, 2, myid, 6, 0 )
3553             ENDIF
3554          ENDIF
3555       ENDIF
3556!
3557!--    If building_type is provided, also building_id is needed
3558       IF ( building_type_f%from_file  .AND.  .NOT. building_id_f%from_file )  &
3559       THEN
3560          message_string = 'If building_type is provided, also building_id '// &
3561                           'is required'
3562          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0519', 2, 2, myid, 6, 0 )
3563       ENDIF       
3564!
3565!--    If albedo_type is zero at any location, albedo_pars is required.
3566       IF ( albedo_type_f%from_file )  THEN
3567          IF ( ANY( albedo_type_f%var == 0 ) )  THEN
3568             IF ( .NOT. albedo_pars_f%from_file )  THEN
3569                message_string = 'If albedo_type = 0 at any location, ' //     &
3570                                 'albedo_pars is required'
3571                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0559', 2, 2, myid, 6, 0 )
3572             ENDIF
3573          ENDIF
3574       ENDIF
3575!
3576!--    If pavement_type is zero at any location, pavement_pars is required.
3577       IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
3578          IF ( ANY( pavement_type_f%var == 0 ) )  THEN
3579             IF ( .NOT. pavement_pars_f%from_file )  THEN
3580                message_string = 'If pavement_type = 0 at any location, ' //   &
3581                                 'pavement_pars is required'
3582                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0560', 2, 2, myid, 6, 0 )
3583             ENDIF
3584          ENDIF
3585       ENDIF
3586!
3587!--    If pavement_type is zero at any location, also pavement_subsurface_pars
3588!--    is required.
3589       IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
3590          IF ( ANY( pavement_type_f%var == 0 ) )  THEN
3591             IF ( .NOT. pavement_subsurface_pars_f%from_file )  THEN
3592                message_string = 'If pavement_type = 0 at any location, ' //   &
3593                                 'pavement_subsurface_pars is required'
3594                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0561', 2, 2, myid, 6, 0 )
3595             ENDIF
3596          ENDIF
3597       ENDIF
3598!
3599!--    If water_type is zero at any location, water_pars is required.
3600       IF ( water_type_f%from_file )  THEN
3601          IF ( ANY( water_type_f%var == 0 ) )  THEN
3602             IF ( .NOT. water_pars_f%from_file )  THEN
3603                message_string = 'If water_type = 0 at any location, ' //      &
3604                                 'water_pars is required'
3605                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0562', 2, 2,myid, 6, 0 )
3606             ENDIF
3607          ENDIF
3608       ENDIF
3609!
3610!--    Check for local consistency of the input data.
3611       DO  i = nxl, nxr
3612          DO  j = nys, nyn
3613!
3614!--          For each (y,x)-location at least one of the parameters
3615!--          vegetation_type, pavement_type, building_type, or water_type
3616!--          must be set to a non­missing value.
3617             IF ( vegetation_type_f%var(j,i) == vegetation_type_f%fill  .AND.  &
3618                  pavement_type_f%var(j,i)   == pavement_type_f%fill    .AND.  &
3619                  building_type_f%var(j,i)   == building_type_f%fill    .AND.  &
3620                  water_type_f%var(j,i)      == water_type_f%fill )  THEN
3621                WRITE( message_string, * ) 'At least one of the parameters '// &
3622                                 'vegetation_type, pavement_type, '     //     &
3623                                 'building_type, or water_type must be set '// &
3624                                 'to a non-missing value. Grid point: ', j, i
3625                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0563', 2, 2, myid, 6, 0 )
3626             ENDIF
3627!
3628!--          Note that a soil_type is required for each location (y,x) where
3629!--          either vegetation_type or pavement_type is a non­missing value.
3630             IF ( ( vegetation_type_f%var(j,i) /= vegetation_type_f%fill  .OR. &
3631                    pavement_type_f%var(j,i)   /= pavement_type_f%fill ) )  THEN
3632                check_passed = .TRUE.
3633                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
3634                   IF ( soil_type_f%var_2d(j,i) == soil_type_f%fill )          &
3635                      check_passed = .FALSE.
3636                ELSE
3637                   IF ( ANY( soil_type_f%var_3d(:,j,i) == soil_type_f%fill) )  &
3638                      check_passed = .FALSE.
3639                ENDIF
3640
3641                IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3642                   message_string = 'soil_type is required for each '//        &
3643                                 'location (y,x) where vegetation_type or ' // &
3644                                 'pavement_type is a non-missing value.'
3645                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0564',            &
3646                                  2, 2, myid, 6, 0 )
3647                ENDIF
3648             ENDIF
3649!
3650!--          Check for consistency of surface fraction. If more than one type
3651!--          is set, surface fraction need to be given and the sum must not
3652!--          be larger than 1.
3653             n_surf = 0
3654             IF ( vegetation_type_f%var(j,i) /= vegetation_type_f%fill )       &
3655                n_surf = n_surf + 1
3656             IF ( water_type_f%var(j,i)      /= water_type_f%fill )            &
3657                n_surf = n_surf + 1
3658             IF ( pavement_type_f%var(j,i)   /= pavement_type_f%fill )         &
3659                n_surf = n_surf + 1
3660
3661             IF ( n_surf > 1 )  THEN
3662                IF ( .NOT. surface_fraction_f%from_file )  THEN
3663                   message_string = 'If more than one surface type is ' //     &
3664                                 'given at a location, surface_fraction ' //   &
3665                                 'must be provided.'
3666                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0565',            &
3667                                  2, 2, myid, 6, 0 )
3668                ELSEIF ( ANY ( surface_fraction_f%frac(:,j,i) ==               &
3669                               surface_fraction_f%fill ) )  THEN
3670                   message_string = 'If more than one surface type is ' //     &
3671                                 'given at a location, surface_fraction ' //   &
3672                                 'must be provided.'
3673                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0565',            &
3674                                  2, 2, myid, 6, 0 )
3675                ENDIF
3676             ENDIF
3677!
3678!--          Check for further mismatches. e.g. relative fractions exceed 1 or
3679!--          vegetation_type is set but surface vegetation fraction is zero,
3680!--          etc..
3681             IF ( surface_fraction_f%from_file )  THEN
3682!
3683!--             Sum of relative fractions must not exceed 1.
3684                IF ( SUM ( surface_fraction_f%frac(0:2,j,i) ) > 1.0_wp )  THEN
3685                   message_string = 'surface_fraction must not exceed 1'
3686                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0566',            &
3687                                  2, 2, myid, 6, 0 )
3688                ENDIF
3689!
3690!--             Relative fraction for a type must not be zero at locations where
3691!--             this type is set.
3692                IF (                                                           &
3693                  ( vegetation_type_f%var(j,i) /= vegetation_type_f%fill  .AND.&
3694                 ( surface_fraction_f%frac(ind_veg_wall,j,i) == 0.0_wp .OR.    &
3695                   surface_fraction_f%frac(ind_veg_wall,j,i) ==                &
3696                                                     surface_fraction_f%fill ) &
3697                  )  .OR.                                                      &
3698                  ( pavement_type_f%var(j,i) /= pavement_type_f%fill     .AND. &
3699                 ( surface_fraction_f%frac(ind_pav_green,j,i) == 0.0_wp .OR.   &
3700                   surface_fraction_f%frac(ind_pav_green,j,i) ==               &
3701                                                     surface_fraction_f%fill ) &
3702                  )  .OR.                                                      &
3703                  ( water_type_f%var(j,i) /= water_type_f%fill           .AND. &
3704                 ( surface_fraction_f%frac(ind_wat_win,j,i) == 0.0_wp .OR.     &
3705                   surface_fraction_f%frac(ind_wat_win,j,i) ==                 &
3706                                                     surface_fraction_f%fill ) &
3707                  ) )  THEN
3708                   WRITE( message_string, * ) 'Mismatch in setting of '     // &
3709                             'surface_fraction. Vegetation-, pavement-, or '// &
3710                             'water surface is given at (i,j) = ( ', i, j,     &
3711                             ' ), but surface fraction is 0 for the given type.'
3712                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0567',            &
3713                                  2, 2, myid, 6, 0 )
3714                ENDIF
3715!
3716!--             Relative fraction for a type must not contain non-zero values
3717!--             if this type is not set.
3718                IF (                                                           &
3719                  ( vegetation_type_f%var(j,i) == vegetation_type_f%fill  .AND.&
3720                 ( surface_fraction_f%frac(ind_veg_wall,j,i) /= 0.0_wp .AND.   &
3721                   surface_fraction_f%frac(ind_veg_wall,j,i) /=                &
3722                                                     surface_fraction_f%fill ) &
3723                  )  .OR.                                                      &
3724                  ( pavement_type_f%var(j,i) == pavement_type_f%fill     .AND. &
3725                 ( surface_fraction_f%frac(ind_pav_green,j,i) /= 0.0_wp .AND.  &
3726                   surface_fraction_f%frac(ind_pav_green,j,i) /=               &
3727                                                     surface_fraction_f%fill ) &
3728                  )  .OR.                                                      &
3729                  ( water_type_f%var(j,i) == water_type_f%fill           .AND. &
3730                 ( surface_fraction_f%frac(ind_wat_win,j,i) /= 0.0_wp .AND.    &
3731                   surface_fraction_f%frac(ind_wat_win,j,i) /=                 &
3732                                                     surface_fraction_f%fill ) &
3733                  ) )  THEN
3734                   WRITE( message_string, * ) 'Mismatch in setting of '     // &
3735                             'surface_fraction. Vegetation-, pavement-, or '// &
3736                             'water surface is not given at (i,j) = ( ', i, j, &
3737                             ' ), but surface fraction is not 0 for the ' //   &
3738                             'given type.'
3739                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0568',            &
3740                                  2, 2, myid, 6, 0 )
3741                ENDIF
3742             ENDIF
3743!
3744!--          Check vegetation_pars. If vegetation_type is 0, all parameters
3745!--          need to be set, otherwise, single parameters set by
3746!--          vegetation_type can be overwritten.
3747             IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
3748                IF ( vegetation_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
3749                   IF ( ANY( vegetation_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==               &
3750                             vegetation_pars_f%fill ) )  THEN
3751                      message_string = 'If vegetation_type(y,x) = 0, all '  // &
3752                                       'parameters of vegetation_pars at '//   &
3753                                       'this location must be set.'
3754                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0569',         &
3755                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3756                   ENDIF
3757                ENDIF
3758             ENDIF
3759!
3760!--          Check root distribution. If vegetation_type is 0, all levels must
3761!--          be set.
3762             IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
3763                IF ( vegetation_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
3764                   IF ( ANY( root_area_density_lsm_f%var(:,j,i) ==             &
3765                             root_area_density_lsm_f%fill ) )  THEN
3766                      message_string = 'If vegetation_type(y,x) = 0, all ' //  &
3767                                       'levels of root_area_dens_s ' //        &
3768                                       'must be set at this location.'
3769                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0570',         &
3770                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3771                   ENDIF
3772                ENDIF
3773             ENDIF
3774!
3775!--          Check soil parameters. If soil_type is 0, all parameters
3776!--          must be set.
3777             IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
3778                check_passed = .TRUE.
3779                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
3780                   IF ( soil_type_f%var_2d(j,i) == 0 )  THEN
3781                      IF ( ANY( soil_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                  &
3782                                soil_pars_f%fill ) )  check_passed = .FALSE.
3783                   ENDIF
3784                ELSE
3785                   IF ( ANY( soil_type_f%var_3d(:,j,i) == 0 ) )  THEN
3786                      IF ( ANY( soil_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                  &
3787                                soil_pars_f%fill ) )  check_passed = .FALSE.
3788                   ENDIF
3789                ENDIF
3790                IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3791                   message_string = 'If soil_type(y,x) = 0, all levels of '  //&
3792                                    'soil_pars at this location must be set.'
3793                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0571',            &
3794                                  2, 2, myid, 6, 0 )
3795                ENDIF
3796             ENDIF
3797
3798!
3799!--          Check building parameters. If building_type is 0, all parameters
3800!--          must be set.
3801             IF ( building_type_f%from_file )  THEN
3802                IF ( building_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
3803                   IF ( ANY( building_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                 &
3804                             building_pars_f%fill ) )  THEN
3805                      message_string = 'If building_type(y,x) = 0, all ' //    &
3806                                       'parameters of building_pars at this '//&
3807                                       'location must be set.'
3808                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0572',         &
3809                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3810                   ENDIF
3811                ENDIF
3812             ENDIF
3813!
3814!--          Check if building_type is set at each building and vice versa.
3815             IF ( building_type_f%from_file  .AND.  buildings_f%from_file )  THEN
3816                IF ( buildings_f%lod == 1 )  THEN
3817                   IF ( buildings_f%var_2d(j,i)  /= buildings_f%fill1  .AND.   &
3818                        building_type_f%var(j,i) == building_type_f%fill )  THEN
3819                      WRITE( message_string, * ) 'Each location where a ' //   &
3820                                         'building is set requires a type ' // &
3821                                         '( and vice versa ) in case the ' //  &
3822                                         'urban-surface model is applied. ' // &
3823                                         'i, j = ', i, j
3824                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0573',         &
3825                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3826                   ENDIF
3827                ENDIF
3828                IF ( buildings_f%lod == 2 )  THEN
3829                   IF ( ANY( buildings_f%var_3d(:,j,i) == 1 )  .AND.           &
3830                        building_type_f%var(j,i) == building_type_f%fill )  THEN
3831                      WRITE( message_string, * ) 'Each location where a ' //   &
3832                                         'building is set requires a type ' // &
3833                                         '( and vice versa ) in case the ' //  &
3834                                         'urban-surface model is applied. ' // &
3835                                         'i, j = ', i, j
3836                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0573',         &
3837                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3838                   ENDIF
3839                ENDIF
3840             ENDIF
3841!
3842!--          Check if at each location where a building is present also an ID
3843!--          is set and vice versa.
3844             IF ( buildings_f%from_file )  THEN
3845                IF ( buildings_f%lod == 1 )  THEN
3846                   IF ( buildings_f%var_2d(j,i) /= buildings_f%fill1  .AND.    &
3847                        building_id_f%var(j,i)  == building_id_f%fill )  THEN
3848                      WRITE( message_string, * ) 'Each location where a ' //   &
3849                                         'building is set requires an ID ' //  &
3850                                         '( and vice versa ). i, j = ', i, j
3851                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0574',         &
3852                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3853                   ENDIF
3854                ELSEIF ( buildings_f%lod == 2 )  THEN
3855                   IF ( ANY( buildings_f%var_3d(:,j,i) == 1 )  .AND.           &
3856                        building_id_f%var(j,i) == building_id_f%fill )  THEN
3857                      WRITE( message_string, * ) 'Each location where a ' //   &
3858                                         'building is set requires an ID ' //  &
3859                                         '( and vice versa ). i, j = ', i, j
3860                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0574',         &
3861                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3862                   ENDIF
3863                ENDIF
3864             ENDIF
3865!
3866!--          Check if building ID is set where a bulding is defined.
3867             IF ( buildings_f%from_file )  THEN
3868                IF ( buildings_f%lod == 1 )  THEN
3869                   IF ( buildings_f%var_2d(j,i) /= buildings_f%fill1  .AND.   &
3870                        building_id_f%var(j,i)  == building_id_f%fill )  THEN
3871                      WRITE( message_string, * ) 'Each building grid point '// &
3872                                                 'requires an ID.', i, j
3873                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0575',         &
3874                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3875                   ENDIF
3876                ELSEIF ( buildings_f%lod == 2 )  THEN
3877                   IF ( ANY( buildings_f%var_3d(:,j,i) == 1 )  .AND.           &
3878                        building_id_f%var(j,i) == building_id_f%fill )  THEN
3879                      WRITE( message_string, * ) 'Each building grid point '// &
3880                                                 'requires an ID.', i, j
3881                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0575',         &
3882                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3883                   ENDIF
3884                ENDIF
3885             ENDIF
3886!
3887!--          Check albedo parameters. If albedo_type is 0, all parameters
3888!--          must be set.
3889             IF ( albedo_type_f%from_file )  THEN
3890                IF ( albedo_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
3891                   IF ( ANY( albedo_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                   &
3892                             albedo_pars_f%fill ) )  THEN
3893                      message_string = 'If albedo_type(y,x) = 0, all ' //      &
3894                                       'parameters of albedo_pars at this ' // &
3895                                       'location must be set.'
3896                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0576',         &
3897                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3898                   ENDIF
3899                ENDIF
3900             ENDIF
3901
3902!
3903!--          Check pavement parameters. If pavement_type is 0, all parameters
3904!--          of pavement_pars must be set at this location.
3905             IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
3906                IF ( pavement_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
3907                   IF ( ANY( pavement_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                 &
3908                             pavement_pars_f%fill ) )  THEN
3909                      message_string = 'If pavement_type(y,x) = 0, all ' //    &
3910                                       'parameters of pavement_pars at this '//&
3911                                       'location must be set.'
3912                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0577',         &
3913                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3914                   ENDIF
3915                ENDIF
3916             ENDIF
3917!
3918!--          Check pavement-subsurface parameters. If pavement_type is 0,
3919!--          all parameters of pavement_subsurface_pars must be set  at this
3920!--          location.
3921             IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
3922                IF ( pavement_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
3923                   IF ( ANY( pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,j,i) ==   &
3924                             pavement_subsurface_pars_f%fill ) )  THEN
3925                      message_string = 'If pavement_type(y,x) = 0, all ' //    &
3926                                       'parameters of '                  //    &
3927                                       'pavement_subsurface_pars at this '//   &
3928                                       'location must be set.'
3929                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0578',         &
3930                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3931                   ENDIF
3932                ENDIF
3933             ENDIF
3934
3935!
3936!--          Check water parameters. If water_type is 0, all parameters
3937!--          must be set  at this location.
3938             IF ( water_type_f%from_file )  THEN
3939                IF ( water_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
3940                   IF ( ANY( water_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                    &
3941                             water_pars_f%fill ) )  THEN
3942                      message_string = 'If water_type(y,x) = 0, all ' //       &
3943                                       'parameters of water_pars at this ' //  &
3944                                       'location must be set.'
3945                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0579',         &
3946                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3947                   ENDIF
3948                ENDIF
3949             ENDIF
3950
3951          ENDDO
3952       ENDDO
3953
3954    END SUBROUTINE netcdf_data_input_check_static
3955
3956!------------------------------------------------------------------------------!
3957! Description:
3958! ------------
3959!> Vertical interpolation and extrapolation of 1D variables.
3960!------------------------------------------------------------------------------!
3961    SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_1d( var, z_grid, z_file)
3962
3963       IMPLICIT NONE
3964
3965       INTEGER(iwp) ::  k       !< running index z-direction file
3966       INTEGER(iwp) ::  kk      !< running index z-direction stretched model grid
3967       INTEGER(iwp) ::  kl      !< lower index bound along z-direction
3968       INTEGER(iwp) ::  ku      !< upper index bound along z-direction
3969
3970       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_grid                  !< grid levels on numeric grid
3971       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_file                  !< grid levels on file grid
3972       REAL(wp), DIMENSION(:), INTENT(INOUT) ::  var      !< treated variable
3973       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE   ::  var_tmp  !< temporary variable
3974
3975
3976       kl = LBOUND(var,1)
3977       ku = UBOUND(var,1)
3978       ALLOCATE( var_tmp(kl:ku) )
3979
3980       DO  k = kl, ku
3981
3982          kk = MINLOC( ABS( z_file - z_grid(k) ), DIM = 1 )
3983
3984          IF ( kk < ku )  THEN
3985             IF ( z_file(kk) - z_grid(k) <= 0.0_wp )  THEN
3986                var_tmp(k) = var(kk) +                                         &
3987                                       ( var(kk+1)        - var(kk)    ) /     &
3988                                       ( z_file(kk+1)     - z_file(kk) ) *     &
3989                                       ( z_grid(k)        - z_file(kk) )
3990
3991             ELSEIF ( z_file(kk) - z_grid(k) > 0.0_wp )  THEN
3992                var_tmp(k) = var(kk-1) +                                       &
3993                                         ( var(kk)     - var(kk-1)    ) /      &
3994                                         ( z_file(kk)  - z_file(kk-1) ) *      &
3995                                         ( z_grid(k)   - z_file(kk-1) )
3996             ENDIF
3997!
3998!--       Extrapolate
3999          ELSE
4000
4001             var_tmp(k) = var(ku) +   ( var(ku)    - var(ku-1)      ) /        &
4002                                      ( z_file(ku) - z_file(ku-1)   ) *        &
4003                                      ( z_grid(k)  - z_file(ku)     )
4004
4005          ENDIF
4006
4007       ENDDO
4008       var(:) = var_tmp(:)
4009
4010       DEALLOCATE( var_tmp )
4011
4012
4013    END SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_1d
4014
4015
4016!------------------------------------------------------------------------------!
4017! Description:
4018! ------------
4019!> Vertical interpolation and extrapolation of 1D variables from Inifor grid
4020!> onto Palm grid, where both have same dimension. Please note, the passed
4021!> paramter list in 1D version is different compared to 2D version.
4022!------------------------------------------------------------------------------!
4023    SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_1d_soil( var, var_file,           &
4024                                                      z_grid, z_file,          &
4025                                                      nzb_var, nzt_var,        &
4026                                                      nzb_file, nzt_file )
4027
4028       IMPLICIT NONE
4029
4030       INTEGER(iwp) ::  k        !< running index z-direction file
4031       INTEGER(iwp) ::  kk       !< running index z-direction stretched model grid
4032       INTEGER(iwp) ::  ku       !< upper index bound along z-direction for varialbe from file
4033       INTEGER(iwp) ::  nzb_var  !< lower bound of final array
4034       INTEGER(iwp) ::  nzt_var  !< upper bound of final array
4035       INTEGER(iwp) ::  nzb_file !< lower bound of file array
4036       INTEGER(iwp) ::  nzt_file !< upper bound of file array
4037
4038!        LOGICAL, OPTIONAL ::  zsoil !< flag indicating reverse z-axis, i.e. zsoil instead of height, e.g. in case of ocean or soil
4039
4040       REAL(wp), DIMENSION(nzb_var:nzt_var)   ::  z_grid   !< grid levels on numeric grid
4041       REAL(wp), DIMENSION(nzb_file:nzt_file) ::  z_file   !< grid levels on file grid
4042       REAL(wp), DIMENSION(nzb_var:nzt_var)   ::  var      !< treated variable
4043       REAL(wp), DIMENSION(nzb_file:nzt_file) ::  var_file !< temporary variable
4044
4045       ku = nzt_file
4046
4047       DO  k = nzb_var, nzt_var
4048!
4049!--       Determine index on Inifor grid which is closest to the actual height
4050          kk = MINLOC( ABS( z_file - z_grid(k) ), DIM = 1 )
4051!
4052!--       If closest index on Inifor grid is smaller than top index,
4053!--       interpolate the data
4054          IF ( kk < nzt_file )  THEN
4055             IF ( z_file(kk) - z_grid(k) <= 0.0_wp )  THEN
4056                var(k) = var_file(kk) + ( var_file(kk+1) - var_file(kk) ) /    &
4057                                        ( z_file(kk+1)   - z_file(kk)   ) *    &
4058                                        ( z_grid(k)      - z_file(kk)   )
4059
4060             ELSEIF ( z_file(kk) - z_grid(k) > 0.0_wp )  THEN
4061                var(k) = var_file(kk-1) + ( var_file(kk) - var_file(kk-1) ) /  &
4062                                          ( z_file(kk)   - z_file(kk-1)   ) *  &
4063                                          ( z_grid(k)    - z_file(kk-1)   )
4064             ENDIF
4065!
4066!--       Extrapolate if actual height is above the highest Inifor level
4067          ELSE
4068             var(k) = var_file(ku) + ( var_file(ku) - var_file(ku-1) ) /       &
4069                                     ( z_file(ku)   - z_file(ku-1)   ) *       &
4070                                     ( z_grid(k)    - z_file(ku)     )
4071
4072          ENDIF
4073
4074       ENDDO
4075
4076    END SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_1d_soil
4077
4078!------------------------------------------------------------------------------!
4079! Description:
4080! ------------
4081!> Vertical interpolation and extrapolation of 2D variables at lateral boundaries.
4082!------------------------------------------------------------------------------!
4083    SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_2d( var, z_grid, z_file)
4084
4085       IMPLICIT NONE
4086
4087       INTEGER(iwp) ::  i       !< running index x- or y -direction
4088       INTEGER(iwp) ::  il      !< lower index bound along x- or y-direction
4089       INTEGER(iwp) ::  iu      !< upper index bound along x- or y-direction
4090       INTEGER(iwp) ::  k       !< running index z-direction file
4091       INTEGER(iwp) ::  kk      !< running index z-direction stretched model grid
4092       INTEGER(iwp) ::  kl      !< lower index bound along z-direction
4093       INTEGER(iwp) ::  ku      !< upper index bound along z-direction
4094
4095       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_grid                  !< grid levels on numeric grid
4096       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_file                  !< grid levels on file grid
4097       REAL(wp), DIMENSION(:,:), INTENT(INOUT) ::  var    !< treated variable
4098       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE   ::  var_tmp  !< temporary variable
4099
4100
4101       il = LBOUND(var,2)
4102       iu = UBOUND(var,2)
4103       kl = LBOUND(var,1)
4104       ku = UBOUND(var,1)
4105       ALLOCATE( var_tmp(kl:ku) )
4106
4107       DO  i = il, iu
4108          DO  k = kl, ku
4109
4110             kk = MINLOC( ABS( z_file - z_grid(k) ), DIM = 1 )
4111