source: palm/trunk/SOURCE/netcdf_data_input_mod.f90 @ 3464

Last change on this file since 3464 was 3464, checked in by kanani, 3 years ago

from branch resler@3462: add MRT shaping function (radiation_model_mod), use basic constants (biometeorology_mod), adjust precision to wp (biometeorology_pt_mod)

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 262.2 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 3464 2018-10-30 18:08:55Z kanani $
27! Define coordinate reference system (crs) and read from input dataset
28! Revise default values for reference coordinates
29!
30! 3459 2018-10-30 15:04:11Z gronemeier
31! from chemistry branch r3443, banzhafs, Russo:
32! Uncommented lines on dimension of surface_fractions
33! Removed par_emis_time_factor variable, moved to chem_emissions_mod
34! Initialized nspec and other emission variables at time of declaration
35! Modified EXPERT mode to PRE-PROCESSED mode
36! Introduced Chemistry static netcdf file
37! Added the routine for reading-in netcdf data for chemistry
38! Added routines to get_variable interface specific for chemistry files
39!
40! 3429 2018-10-25 13:04:23Z knoop
41! add default values of origin_x/y/z
42!
43! 3404 2018-10-23 13:29:11Z suehring
44! Consider time-dependent geostrophic wind components in offline nesting
45!
46! 3376 2018-10-19 10:15:32Z suehring
47! Additional check for consistent building initialization implemented
48!
49! 3347 2018-10-15 14:21:08Z suehring
50! Subroutine renamed
51!
52! 3257 2018-09-17 17:11:46Z suehring
53! (from branch resler)
54! Formatting
55!
56! 3298 2018-10-02 12:21:11Z kanani
57! Modified EXPERT mode to PRE-PROCESSED mode (Russo)
58! Introduced Chemistry static netcdf file (Russo)
59! Added the routine for reading-in netcdf data for chemistry (Russo)
60! Added routines to get_variable interface specific for chemistry files (Russo)
61!
62! 3257 2018-09-17 17:11:46Z suehring
63! Adjust checks for building_type and building_id, which is necessary after
64! topography filtering (building_type and id can be modified by the filtering).
65!
66! 3254 2018-09-17 10:53:57Z suehring
67! Additional check for surface_fractions and and checks for building_id and
68! building_type extended.
69!
70! 3241 2018-09-12 15:02:00Z raasch
71! unused variables removed
72!
73! 3215 2018-08-29 09:58:59Z suehring
74! - Separate input of soil properties from input of atmospheric data. This
75!   enables input of soil properties also in child domains without any
76!   dependence on atmospheric input
77! - Check for missing initial 1D/3D data in dynamic input file
78! - Revise checks for matching grid spacing in model and input file
79! - Bugfix, add netcdf4_parallel directive for collective read operation
80! - Revise error message numbers
81!
82! 3209 2018-08-27 16:58:37Z suehring
83! Read zsoil dimension length only if soil variables are provided
84!
85! 3183 2018-07-27 14:25:55Z suehring
86! Adjust input of dynamic driver according to revised Inifor version.
87! Replace simulated_time by time_since_reference_point.
88! Rename variables in mesoscale-offline nesting mode.
89!
90! 3182 2018-07-27 13:36:03Z suehring
91! Slightly revise check for surface_fraction in order to check only the relevant
92! fractions
93!
94! 3103 2018-07-04 17:30:52Z suehring
95! New check for negative terrain heights
96!
97! 3089 2018-06-27 13:20:38Z suehring
98! Revise call for message routine in case of local data inconsistencies.
99!
100! 3054 2018-06-01 16:08:59Z gronemeier
101! Bugfix: force an MPI abort if errors occur while reading building heights
102! from ASCII file
103!
104! 3053 2018-06-01 12:59:07Z suehring
105! Revise checks for variable surface_fraction
106!
107! 3051 2018-05-30 17:43:55Z suehring
108! - Speed-up NetCDF input
109! - Revise input routines and remove NetCDF input via IO-blocks since this is
110!   not working in parallel mode in case blocking collective read operations
111!   are done
112! - Temporarily revoke renaming of input variables in dynamic driver (tend_ug,
113!   tend_vg, zsoil) in order to keep dynamic input file working with current
114!   model version
115! - More detailed error messages created
116!
117! 3045 2018-05-28 07:55:41Z Giersch
118! Error messages revised
119!
120! 3041 2018-05-25 10:39:54Z gronemeier
121! Add data type for global file attributes
122! Add read of global attributes of static driver
123!
124! 3037 2018-05-24 10:39:29Z gronemeier
125! renamed 'depth' to 'zsoil'
126!
127! 3036 2018-05-24 10:18:26Z gronemeier
128! Revision of input vars according to UC2 data standard
129!  - renamed 'orography_2D' to 'zt'
130!  - renamed 'buildings_2D' to 'buildings_2d'
131!  - renamed 'buildings_3D' to 'buildings_3d'
132!  - renamed 'leaf_are_density' to 'lad'
133!  - renamed 'basal_are_density' to 'bad'
134!  - renamed 'root_are_density_lad' to 'root_area_dens_r'
135!  - renamed 'root_are_density_lsm' to 'root_area_dens_s'
136!  - renamed 'ls_forcing_ug' to 'tend_ug'
137!  - renamed 'ls_forcing_vg' to 'tend_vg'
138!
139! 3019 2018-05-13 07:05:43Z maronga
140! Improved reading speed of large NetCDF files
141!
142! 2963 2018-04-12 14:47:44Z suehring
143! - Revise checks for static input variables.
144! - Introduce index for vegetation/wall, pavement/green-wall and water/window
145!   surfaces, for clearer access of surface fraction, albedo, emissivity, etc. .
146!
147! 2958 2018-04-11 15:38:13Z suehring
148! Synchronize longitude and latitude between nested model domains, values are
149! taken from the root model.
150!
151! 2955 2018-04-09 15:14:01Z suehring
152! Extend checks for consistent setting of buildings, its ID and type.
153! Add log-points to measure CPU time of NetCDF data input.
154!
155! 2953 2018-04-09 11:26:02Z suehring
156! Bugfix in checks for initialization data
157!
158! 2947 2018-04-04 18:01:41Z suehring
159! Checks for dynamic input revised
160!
161! 2946 2018-04-04 17:01:23Z suehring
162! Bugfix for revision 2945, perform checks only if dynamic input file is
163! available.
164!
165! 2945 2018-04-04 16:27:14Z suehring
166! - Mimic for topography input slightly revised, in order to enable consistency
167!   checks
168! - Add checks for dimensions in dynamic input file and move already existing
169!   checks
170!
171! 2938 2018-03-27 15:52:42Z suehring
172! Initial read of geostrophic wind components from dynamic driver.
173!
174! 2773 2018-01-30 14:12:54Z suehring
175! Revise checks for surface_fraction.
176!
177! 2925 2018-03-23 14:54:11Z suehring
178! Check for further inconsistent settings of surface_fractions.
179! Some messages slightly rephrased and error numbers renamed.
180!
181! 2898 2018-03-15 13:03:01Z suehring
182! Check if each building has a type. Further, check if dimensions in static
183! input file match the model dimensions.
184!
185! 2897 2018-03-15 11:47:16Z suehring
186! Relax restrictions for topography input, terrain and building heights can be
187! input separately and are not mandatory any more.
188!
189! 2874 2018-03-13 10:55:42Z knoop
190! Bugfix: wrong placement of netcdf cpp-macros fixed
191!
192! 2794 2018-02-07 14:09:43Z knoop
193! Check if 3D building input is consistent to numeric grid.
194!
195! 2773 2018-01-30 14:12:54Z suehring
196! - Enable initialization with 3D topography.
197! - Move check for correct initialization in nesting mode to check_parameters.
198!
199! 2772 2018-01-29 13:10:35Z suehring
200! Initialization of simulation independent on land-surface model.
201!
202! 2746 2018-01-15 12:06:04Z suehring
203! Read plant-canopy variables independently on land-surface model usage
204!
205! 2718 2018-01-02 08:49:38Z maronga
206! Corrected "Former revisions" section
207!
208! 2711 2017-12-20 17:04:49Z suehring
209! Rename subroutine close_file to avoid double-naming.
210!
211! 2700 2017-12-15 14:12:35Z suehring
212!
213! 2696 2017-12-14 17:12:51Z kanani
214! Initial revision (suehring)
215!
216!
217!
218!
219! Authors:
220! --------
221! @author Matthias Suehring
222!
223! Description:
224! ------------
225!> Modulue contains routines to input data according to Palm input data
226!> standart using dynamic and static input files.
227!> @todo - Review Reading of netcdf files for chemistry
228!> @todo - Order input alphabetically
229!> @todo - Revise error messages and error numbers
230!> @todo - Input of missing quantities (chemical species, emission rates)
231!> @todo - Defninition and input of still missing variable attributes
232!> @todo - Input of initial geostrophic wind profiles with cyclic conditions.
233!------------------------------------------------------------------------------!
234 MODULE netcdf_data_input_mod
235
236    USE control_parameters,                                                    &
237        ONLY:  coupling_char, io_blocks, io_group
238
239    USE cpulog,                                                                &
240        ONLY:  cpu_log, log_point_s
241
242    USE kinds
243
244#if defined ( __netcdf )
245    USE NETCDF
246#endif
247
248    USE pegrid
249
250    USE surface_mod,                                                           &
251        ONLY:  ind_pav_green, ind_veg_wall, ind_wat_win
252!
253!-- Define type for dimensions.
254    TYPE dims_xy
255       INTEGER(iwp) :: nx                             !< dimension length in x
256       INTEGER(iwp) :: ny                             !< dimension length in y
257       INTEGER(iwp) :: nz                             !< dimension length in z
258       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: x       !< dimension array in x
259       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: y       !< dimension array in y
260       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: z       !< dimension array in z
261    END TYPE dims_xy
262!
263!-- Define data type for nesting in larger-scale models like COSMO.
264!-- Data type comprises u, v, w, pt, and q at lateral and top boundaries.
265    TYPE nest_offl_type
266
267       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names
268
269       INTEGER(iwp) ::  nt     !< number of time levels in dynamic input file
270       INTEGER(iwp) ::  nzu    !< number of vertical levels on scalar grid in dynamic input file
271       INTEGER(iwp) ::  nzw    !< number of vertical levels on w grid in dynamic input file
272       INTEGER(iwp) ::  tind   !< time index for reference time in mesoscale-offline nesting
273       INTEGER(iwp) ::  tind_p !< time index for following time in mesoscale-offline nesting
274
275       LOGICAL      ::  init         = .FALSE.
276       LOGICAL      ::  from_file    = .FALSE.
277
278       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  surface_pressure !< time dependent surface pressure
279       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  time             !< time levels in dynamic input file
280       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zu_atmos         !< vertical levels at scalar grid in dynamic input file
281       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zw_atmos         !< vertical levels at w grid in dynamic input file
282
283       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  ug         !< domain-averaged geostrophic component
284       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  vg         !< domain-averaged geostrophic component
285
286       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_left   !< u-component at left boundary
287       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_left   !< v-component at left boundary
288       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_left   !< w-component at left boundary
289       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_left   !< mixing ratio at left boundary
290       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_left  !< potentital temperautre at left boundary
291
292       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_north  !< u-component at north boundary
293       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_north  !< v-component at north boundary
294       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_north  !< w-component at north boundary
295       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_north  !< mixing ratio at north boundary
296       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_north !< potentital temperautre at north boundary
297
298       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_right  !< u-component at right boundary
299       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_right  !< v-component at right boundary
300       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_right  !< w-component at right boundary
301       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_right  !< mixing ratio at right boundary
302       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_right !< potentital temperautre at right boundary
303
304       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_south  !< u-component at south boundary
305       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_south  !< v-component at south boundary
306       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_south  !< w-component at south boundary
307       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_south  !< mixing ratio at south boundary
308       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_south !< potentital temperautre at south boundary
309
310       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_top    !< u-component at top boundary
311       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_top    !< v-component at top boundary
312       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_top    !< w-component at top boundary
313       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_top    !< mixing ratio at top boundary
314       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_top   !< potentital temperautre at top boundary
315
316    END TYPE nest_offl_type
317
318    TYPE init_type
319
320       CHARACTER(LEN=23) ::  origin_time !< reference time of input data
321
322       INTEGER(iwp) ::  lod_msoil !< level of detail - soil moisture
323       INTEGER(iwp) ::  lod_pt    !< level of detail - pt
324       INTEGER(iwp) ::  lod_q     !< level of detail - q
325       INTEGER(iwp) ::  lod_tsoil !< level of detail - soil temperature
326       INTEGER(iwp) ::  lod_u     !< level of detail - u-component
327       INTEGER(iwp) ::  lod_v     !< level of detail - v-component
328       INTEGER(iwp) ::  lod_w     !< level of detail - w-component
329       INTEGER(iwp) ::  nx        !< number of scalar grid points along x in dynamic input file
330       INTEGER(iwp) ::  nxu       !< number of u grid points along x in dynamic input file
331       INTEGER(iwp) ::  ny        !< number of scalar grid points along y in dynamic input file
332       INTEGER(iwp) ::  nyv       !< number of v grid points along y in dynamic input file
333       INTEGER(iwp) ::  nzs       !< number of vertical soil levels in dynamic input file
334       INTEGER(iwp) ::  nzu       !< number of vertical levels on scalar grid in dynamic input file
335       INTEGER(iwp) ::  nzw       !< number of vertical levels on w grid in dynamic input file
336
337       LOGICAL ::  from_file_msoil  = .FALSE. !< flag indicating whether soil moisture is already initialized from file
338       LOGICAL ::  from_file_pt     = .FALSE. !< flag indicating whether pt is already initialized from file
339       LOGICAL ::  from_file_q      = .FALSE. !< flag indicating whether q is already initialized from file
340       LOGICAL ::  from_file_tsoil  = .FALSE. !< flag indicating whether soil temperature is already initialized from file
341       LOGICAL ::  from_file_u      = .FALSE. !< flag indicating whether u is already initialized from file
342       LOGICAL ::  from_file_ug     = .FALSE. !< flag indicating whether ug is already initialized from file
343       LOGICAL ::  from_file_v      = .FALSE. !< flag indicating whether v is already initialized from file
344       LOGICAL ::  from_file_vg     = .FALSE. !< flag indicating whether ug is already initialized from file
345       LOGICAL ::  from_file_w      = .FALSE. !< flag indicating whether w is already initialized from file
346
347       REAL(wp) ::  fill_msoil              !< fill value for soil moisture
348       REAL(wp) ::  fill_pt                 !< fill value for pt
349       REAL(wp) ::  fill_q                  !< fill value for q
350       REAL(wp) ::  fill_tsoil              !< fill value for soil temperature
351       REAL(wp) ::  fill_u                  !< fill value for u
352       REAL(wp) ::  fill_v                  !< fill value for v
353       REAL(wp) ::  fill_w                  !< fill value for w
354       REAL(wp) ::  latitude = 0.0_wp       !< latitude of the lower left corner
355       REAL(wp) ::  longitude = -3.0_wp     !< longitude of the lower left corner
356       REAL(wp) ::  origin_x = 500000.0_wp  !< UTM easting of the lower left corner
357       REAL(wp) ::  origin_y = 0.0_wp       !< UTM northing of the lower left corner
358       REAL(wp) ::  origin_z = 0.0_wp       !< reference height of input data
359       REAL(wp) ::  rotation_angle = 0.0_wp !< rotation angle of input data
360
361       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  msoil_1d     !< initial vertical profile of soil moisture
362       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  pt_init      !< initial vertical profile of pt
363       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  q_init       !< initial vertical profile of q
364       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  tsoil_1d     !< initial vertical profile of soil temperature
365       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  u_init       !< initial vertical profile of u
366       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  ug_init      !< initial vertical profile of ug
367       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  v_init       !< initial vertical profile of v
368       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  vg_init      !< initial vertical profile of ug
369       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  w_init       !< initial vertical profile of w
370       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  z_soil       !< vertical levels in soil in dynamic input file, used for interpolation
371       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zu_atmos     !< vertical levels at scalar grid in dynamic input file, used for interpolation
372       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zw_atmos     !< vertical levels at w grid in dynamic input file, used for interpolation
373
374
375       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  msoil_3d !< initial 3d soil moisture provide by Inifor and interpolated onto soil grid
376       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  tsoil_3d !< initial 3d soil temperature provide by Inifor and interpolated onto soil grid
377
378    END TYPE init_type
379
380!-- Data type for the general information of chemistry emissions, do not dependent on the particular chemical species
381    TYPE chem_emis_att_type
382
383       !-DIMENSIONS
384       INTEGER(iwp)                                 :: nspec=0                   !< number of chem species for which emission values are provided
385       INTEGER(iwp)                                 :: ncat=0                    !< number of emission categories
386       INTEGER(iwp)                                 :: nvoc=0                    !< number of VOCs components
387       INTEGER(iwp)                                 :: npm=0                     !< number of PMs components
388       INTEGER(iwp)                                 :: nnox=2                    !< number of NOx components: NO and NO2
389       INTEGER(iwp)                                 :: nsox=2                    !< number of SOx components: SO and SO4
390       INTEGER(iwp)                                 :: nhoursyear                !< number of hours of a specific year in the HOURLY mode
391                                                                                 !  of the default mode
392       INTEGER(iwp)                                 :: nmonthdayhour             !< number of month days and hours in the MDH mode
393                                                                                 !  of the default mode
394       INTEGER(iwp)                                 :: dt_emission               !< Number of emissions timesteps for one year
395                                                                                 !  in the pre-processed emissions case
396       !-- 1d emission input variables
397       CHARACTER (LEN=25),ALLOCATABLE, DIMENSION(:) :: pm_name                   !< Names of PMs components
398       CHARACTER (LEN=25),ALLOCATABLE, DIMENSION(:) :: cat_name                  !< Emission categories names
399       CHARACTER (LEN=25),ALLOCATABLE, DIMENSION(:) :: species_name              !< Names of emission chemical species
400       CHARACTER (LEN=25),ALLOCATABLE, DIMENSION(:) :: voc_name                  !< Names of VOCs components
401       CHARACTER (LEN=25)                           :: units                     !< Units
402
403       INTEGER(iwp)                                 :: i_hour                    !< indices for assigning the emission values at different timesteps
404       INTEGER(iwp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:)       :: cat_index                 !< Index of emission categories
405       INTEGER(iwp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:)       :: species_index             !< Index of emission chem species
406
407       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:)           :: xm                        !< Molecular masses of emission chem species
408
409       !-- 2d emission input variables
410       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: hourly_emis_time_factor   !< Time factors for HOURLY emissions (DEFAULT mode)
411       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: mdh_emis_time_factor      !< Time factors for MDH emissions (DEFAULT mode)
412       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: nox_comp                  !< Composition of NO and NO2
413       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: sox_comp                  !< Composition of SO2 and SO4
414       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: voc_comp                  !< Composition of different VOC components (number not fixed)
415
416       !-- 3d emission input variables
417       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:)       :: pm_comp                   !< Composition of different PMs components (number not fixed)
418 
419    END TYPE chem_emis_att_type
420
421
422!-- Data type for the values of chemistry emissions ERUSSO
423    TYPE chem_emis_val_type
424
425       !REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: stack_height              !< stack height
426
427       !-- 3d emission input variables
428       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:)     :: default_emission_data     !< Input Values emissions DEFAULT mode
429
430       !-- 4d emission input variables
431       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:,:)   :: preproc_emission_data      !< Input Values emissions PRE-PROCESSED mode
432
433    END TYPE chem_emis_val_type
434
435!
436!-- Define data structures for different input data types.
437!-- 8-bit Integer 2D
438    TYPE int_2d_8bit
439       INTEGER(KIND=1) ::  fill = -127                      !< fill value
440       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var !< respective variable
441
442       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
443    END TYPE int_2d_8bit
444!
445!-- 32-bit Integer 2D
446    TYPE int_2d_32bit
447       INTEGER(iwp) ::  fill = -9999                      !< fill value
448       INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var  !< respective variable
449
450       LOGICAL ::  from_file = .FALSE. !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
451    END TYPE int_2d_32bit
452
453!
454!-- Define data type to read 2D real variables
455    TYPE real_2d
456       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
457
458       REAL(wp) ::  fill = -9999.9_wp                !< fill value
459       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var !< respective variable
460    END TYPE real_2d
461
462!
463!-- Define data type to read 2D real variables
464    TYPE real_3d
465       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
466
467       INTEGER(iwp) ::  nz   !< number of grid points along vertical dimension
468
469       REAL(wp) ::  fill = -9999.9_wp                  !< fill value
470       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var !< respective variable
471    END TYPE real_3d
472!
473!-- Define data structure where the dimension and type of the input depends
474!-- on the given level of detail.
475!-- For buildings, the input is either 2D float, or 3d byte.
476    TYPE build_in
477       INTEGER(iwp)    ::  lod = 1                               !< level of detail
478       INTEGER(KIND=1) ::  fill2 = -127                          !< fill value for lod = 2
479       INTEGER(iwp)    ::  nz                                    !< number of vertical layers in file
480       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_3d !< 3d variable (lod = 2)
481
482       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  z                 !< vertical coordinate for 3D building, used for consistency check
483
484       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
485
486       REAL(wp)                              ::  fill1 = -9999.9_wp !< fill values for lod = 1
487       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var_2d             !< 2d variable (lod = 1)
488    END TYPE build_in
489
490!
491!-- For soil_type, the input is either 2D or 3D one-byte integer.
492    TYPE soil_in
493       INTEGER(iwp)                                   ::  lod = 1      !< level of detail
494       INTEGER(KIND=1)                                ::  fill = -127  !< fill value for lod = 2
495       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  var_2d       !< 2d variable (lod = 1)
496       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_3d       !< 3d variable (lod = 2)
497
498       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
499    END TYPE soil_in
500
501!
502!-- Define data type for fractions between surface types
503    TYPE fracs
504       INTEGER(iwp)                            ::  nf             !< total number of fractions
505       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  nfracs         !< dimension array for fraction
506
507       LOGICAL ::  from_file = .FALSE. !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
508
509       REAL(wp)                                ::  fill = -9999.9_wp !< fill value
510       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  frac              !< respective fraction between different surface types
511    END TYPE fracs
512!
513!-- Data type for parameter lists, Depending on the given level of detail,
514!-- the input is 3D or 4D
515    TYPE pars
516       INTEGER(iwp)                            ::  lod = 1         !< level of detail
517       INTEGER(iwp)                            ::  np              !< total number of parameters
518       INTEGER(iwp)                            ::  nz              !< vertical dimension - number of soil layers
519       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  layers          !< dimension array for soil layers
520       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  pars            !< dimension array for parameters
521
522       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
523
524       REAL(wp)                                  ::  fill = -9999.9_wp !< fill value
525       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE   ::  pars_xy           !< respective parameters, level of detail = 1
526       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  pars_xyz          !< respective parameters, level of detail = 2
527    END TYPE pars
528!
529!-- Define type for global file attributes
530!-- Please refer to the PALM data standard for a detailed description of each
531!-- attribute.
532    TYPE global_atts_type
533       CHARACTER(LEN=12 ) ::  acronym                            !< acronym of institution
534       CHARACTER(LEN=7)   ::  acronym_char = 'acronym'           !< name of attribute
535       CHARACTER(LEN=200) ::  author                             !< first name, last name, email adress
536       CHARACTER(LEN=6)   ::  author_char = 'author'             !< name of attribute
537       CHARACTER(LEN=12 ) ::  campaign                           !< name of campaign
538       CHARACTER(LEN=8)   ::  campaign_char = 'campaign'         !< name of attribute
539       CHARACTER(LEN=200) ::  comment                            !< comment to data
540       CHARACTER(LEN=7)   ::  comment_char = 'comment'           !< name of attribute
541       CHARACTER(LEN=200) ::  contact_person                     !< first name, last name, email adress
542       CHARACTER(LEN=14)  ::  contact_person_char = 'contact_person'  !< name of attribute
543       CHARACTER(LEN=200) ::  conventions = 'CF-1.7'             !< netCDF convention
544       CHARACTER(LEN=11)  ::  conventions_char = 'Conventions'   !< name of attribute
545       CHARACTER(LEN=23 ) ::  creation_time                      !< creation time of data set
546       CHARACTER(LEN=13)  ::  creation_time_char = 'creation_time'  !< name of attribute
547       CHARACTER(LEN=16 ) ::  data_content                       !< content of data set
548       CHARACTER(LEN=12)  ::  data_content_char = 'data_content' !< name of attribute
549       CHARACTER(LEN=200) ::  dependencies                       !< dependencies of data set
550       CHARACTER(LEN=12)  ::  dependencies_char = 'dependencies' !< name of attribute
551       CHARACTER(LEN=200) ::  history                            !< information about data processing
552       CHARACTER(LEN=7)   ::  history_char = 'history'           !< name of attribute
553       CHARACTER(LEN=200) ::  institution                        !< name of responsible institution
554       CHARACTER(LEN=11)  ::  institution_char = 'institution'   !< name of attribute
555       CHARACTER(LEN=200) ::  keywords                           !< keywords of data set
556       CHARACTER(LEN=8)   ::  keywords_char = 'keywords'         !< name of attribute
557       CHARACTER(LEN=200) ::  license                            !< license of data set
558       CHARACTER(LEN=7)   ::  license_char = 'license'           !< name of attribute
559       CHARACTER(LEN=200) ::  location                           !< place which refers to data set
560       CHARACTER(LEN=8)   ::  location_char = 'location'         !< name of attribute
561       CHARACTER(LEN=10)  ::  origin_lat_char = 'origin_lat'     !< name of attribute
562       CHARACTER(LEN=10)  ::  origin_lon_char = 'origin_lon'     !< name of attribute
563       CHARACTER(LEN=23 ) ::  origin_time                        !< reference time
564       CHARACTER(LEN=11)  ::  origin_time_char = 'origin_time'   !< name of attribute
565       CHARACTER(LEN=8)   ::  origin_x_char = 'origin_x'         !< name of attribute
566       CHARACTER(LEN=8)   ::  origin_y_char = 'origin_y'         !< name of attribute
567       CHARACTER(LEN=8)   ::  origin_z_char = 'origin_z'         !< name of attribute
568       CHARACTER(LEN=12)  ::  palm_version_char = 'palm_version' !< name of attribute
569       CHARACTER(LEN=200) ::  references                         !< literature referring to data set
570       CHARACTER(LEN=10)  ::  references_char = 'references'     !< name of attribute
571       CHARACTER(LEN=14)  ::  rotation_angle_char = 'rotation_angle'  !< name of attribute
572       CHARACTER(LEN=12 ) ::  site                               !< name of model domain
573       CHARACTER(LEN=4)   ::  site_char = 'site'                 !< name of attribute
574       CHARACTER(LEN=200) ::  source                             !< source of data set
575       CHARACTER(LEN=6)   ::  source_char = 'source'             !< name of attribute
576       CHARACTER(LEN=200) ::  title                              !< title of data set
577       CHARACTER(LEN=5)   ::  title_char = 'title'               !< name of attribute
578       CHARACTER(LEN=7)   ::  version_char = 'version'           !< name of attribute
579
580       INTEGER(iwp) ::  version              !< version of data set
581
582       REAL(wp) ::  origin_lat               !< latitude of lower left corner
583       REAL(wp) ::  origin_lon               !< longitude of lower left corner
584       REAL(wp) ::  origin_x                 !< easting (UTM coordinate) of lower left corner
585       REAL(wp) ::  origin_y                 !< northing (UTM coordinate) of lower left corner
586       REAL(wp) ::  origin_z                 !< reference height
587       REAL(wp) ::  palm_version             !< PALM version of data set
588       REAL(wp) ::  rotation_angle           !< rotation angle of coordinate system of data set
589    END TYPE global_atts_type
590!
591!-- Define type for coordinate reference system (crs)
592    TYPE crs_type
593       CHARACTER(LEN=200) ::  epsg_code = 'EPSG:25831'                   !< EPSG code
594       CHARACTER(LEN=200) ::  grid_mapping_name = 'transverse_mercator'  !< name of grid mapping
595       CHARACTER(LEN=200) ::  long_name = 'coordinate reference system'  !< name of variable crs
596       CHARACTER(LEN=200) ::  units = 'm'                                !< unit of crs
597
598       REAL(wp) ::  false_easting = 500000.0_wp                  !< false easting
599       REAL(wp) ::  false_northing = 0.0_wp                      !< false northing
600       REAL(wp) ::  inverse_flattening = 298.257223563_wp        !< 1/f (default for WGS84)
601       REAL(wp) ::  latitude_of_projection_origin = 0.0_wp       !< latitude of projection origin
602       REAL(wp) ::  longitude_of_central_meridian = 3.0_wp       !< longitude of central meridian of UTM zone (default: zone 31)
603       REAL(wp) ::  longitude_of_prime_meridian = 0.0_wp         !< longitude of prime meridian
604       REAL(wp) ::  scale_factor_at_central_meridian = 0.9996_wp !< scale factor of UTM coordinates
605       REAL(wp) ::  semi_major_axis = 6378137.0_wp               !< length of semi major axis (default for WGS84)
606    END TYPE crs_type
607
608!
609!-- Define variables
610    TYPE(crs_type)   ::  coord_ref_sys  !< coordinate reference system
611
612    TYPE(dims_xy)    ::  dim_static     !< data structure for x, y-dimension in static input file
613
614    TYPE(nest_offl_type) ::  nest_offl  !< data structure for data input at lateral and top boundaries (provided by Inifor) 
615
616    TYPE(init_type) ::  init_3d    !< data structure for the initialization of the 3D flow and soil fields
617    TYPE(init_type) ::  init_model !< data structure for the initialization of the model
618
619!
620!-- Define 2D variables of type NC_BYTE
621    TYPE(int_2d_8bit)  ::  albedo_type_f     !< input variable for albedo type
622    TYPE(int_2d_8bit)  ::  building_type_f   !< input variable for building type
623    TYPE(int_2d_8bit)  ::  pavement_type_f   !< input variable for pavenment type
624    TYPE(int_2d_8bit)  ::  street_crossing_f !< input variable for water type
625    TYPE(int_2d_8bit)  ::  street_type_f     !< input variable for water type
626    TYPE(int_2d_8bit)  ::  vegetation_type_f !< input variable for vegetation type
627    TYPE(int_2d_8bit)  ::  water_type_f      !< input variable for water type
628
629!
630!-- Define 2D variables of type NC_INT
631    TYPE(int_2d_32bit) ::  building_id_f     !< input variable for building ID
632!
633!-- Define 2D variables of type NC_FLOAT
634    TYPE(real_2d) ::  terrain_height_f       !< input variable for terrain height
635!
636!-- Define 3D variables of type NC_FLOAT
637    TYPE(real_3d) ::  basal_area_density_f    !< input variable for basal area density - resolved vegetation
638    TYPE(real_3d) ::  leaf_area_density_f     !< input variable for leaf area density - resolved vegetation
639    TYPE(real_3d) ::  root_area_density_lad_f !< input variable for root area density - resolved vegetation
640    TYPE(real_3d) ::  root_area_density_lsm_f !< input variable for root area density - parametrized vegetation
641
642!
643!-- Define input variable for buildings
644    TYPE(build_in) ::  buildings_f           !< input variable for buildings
645!
646!-- Define input variables for soil_type
647    TYPE(soil_in)  ::  soil_type_f           !< input variable for soil type
648
649    TYPE(fracs) ::  surface_fraction_f       !< input variable for surface fraction
650
651    TYPE(pars)  ::  albedo_pars_f              !< input variable for albedo parameters
652    TYPE(pars)  ::  building_pars_f            !< input variable for building parameters
653    TYPE(pars)  ::  pavement_pars_f            !< input variable for pavement parameters
654    TYPE(pars)  ::  pavement_subsurface_pars_f !< input variable for pavement parameters
655    TYPE(pars)  ::  soil_pars_f                !< input variable for soil parameters
656    TYPE(pars)  ::  vegetation_pars_f          !< input variable for vegetation parameters
657    TYPE(pars)  ::  water_pars_f               !< input variable for water parameters
658
659    TYPE(chem_emis_att_type)                             ::  chem_emis_att    !< Input Information of Chemistry Emission Data from netcdf 
660    TYPE(chem_emis_val_type), ALLOCATABLE, DIMENSION(:)  ::  chem_emis        !< Input Chemistry Emission Data from netcdf 
661
662    CHARACTER(LEN=3)  ::  char_lod  = 'lod'         !< name of level-of-detail attribute in NetCDF file
663
664    CHARACTER(LEN=10) ::  char_fill = '_FillValue'        !< name of fill value attribute in NetCDF file
665
666    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_static  = 'PIDS_STATIC'  !< Name of file which comprises static input data
667    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_dynamic = 'PIDS_DYNAMIC' !< Name of file which comprises dynamic input data
668    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_chem    = 'PIDS_CHEM'    !< Name of file which comprises chemistry input data
669
670    CHARACTER (LEN=25), ALLOCATABLE, DIMENSION(:)    :: string_values  !< output of string variables read from netcdf input files
671 
672    INTEGER(iwp)                                     :: id_emis        !< NetCDF id of input file for chemistry emissions: TBD: It has to be removed
673
674    INTEGER(iwp) ::  nc_stat         !< return value of nf90 function call
675
676    LOGICAL ::  input_pids_static  = .FALSE.   !< Flag indicating whether Palm-input-data-standard file containing static information exists
677    LOGICAL ::  input_pids_dynamic = .FALSE.   !< Flag indicating whether Palm-input-data-standard file containing dynamic information exists
678    LOGICAL ::  input_pids_chem = .FALSE.      !< Flag indicating whether Palm-input-data-standard file containing chemistry information exists
679
680    LOGICAL ::  collective_read = .FALSE.      !< Enable NetCDF collective read
681
682    TYPE(global_atts_type) ::  input_file_atts !< global attributes of input file
683
684    SAVE
685
686    PRIVATE
687
688    INTERFACE netcdf_data_input_interpolate
689       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_interpolate_1d
690       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_interpolate_1d_soil
691       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_interpolate_2d
692       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_interpolate_3d
693    END INTERFACE netcdf_data_input_interpolate
694
695    INTERFACE netcdf_data_input_check_dynamic
696       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_check_dynamic
697    END INTERFACE netcdf_data_input_check_dynamic
698
699    INTERFACE netcdf_data_input_check_static
700       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_check_static
701    END INTERFACE netcdf_data_input_check_static
702
703    INTERFACE netcdf_data_input_chemistry_data                       
704       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_chemistry_data
705    END INTERFACE netcdf_data_input_chemistry_data
706
707    INTERFACE netcdf_data_input_inquire_file
708       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_inquire_file
709    END INTERFACE netcdf_data_input_inquire_file
710
711    INTERFACE netcdf_data_input_init
712       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_init
713    END INTERFACE netcdf_data_input_init
714
715    INTERFACE netcdf_data_input_init_3d
716       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_init_3d
717    END INTERFACE netcdf_data_input_init_3d
718   
719    INTERFACE netcdf_data_input_init_lsm
720       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_init_lsm
721    END INTERFACE netcdf_data_input_init_lsm
722
723    INTERFACE netcdf_data_input_offline_nesting
724       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_offline_nesting
725    END INTERFACE netcdf_data_input_offline_nesting
726
727    INTERFACE netcdf_data_input_surface_data
728       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_surface_data
729    END INTERFACE netcdf_data_input_surface_data
730
731    INTERFACE netcdf_data_input_topo
732       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_topo
733    END INTERFACE netcdf_data_input_topo
734
735    INTERFACE get_variable
736       MODULE PROCEDURE get_variable_string
737       MODULE PROCEDURE get_variable_1d_int
738       MODULE PROCEDURE get_variable_1d_real
739       MODULE PROCEDURE get_variable_2d_int8
740       MODULE PROCEDURE get_variable_2d_int32
741       MODULE PROCEDURE get_variable_2d_real
742       MODULE PROCEDURE get_variable_3d_int8
743       MODULE PROCEDURE get_variable_3d_real
744       MODULE PROCEDURE get_variable_3d_real_dynamic
745       MODULE PROCEDURE get_variable_4d_to_3d_real
746       MODULE PROCEDURE get_variable_4d_real
747       MODULE PROCEDURE get_variable_5d_to_4d_real
748    END INTERFACE get_variable
749
750    INTERFACE get_variable_pr
751       MODULE PROCEDURE get_variable_pr
752    END INTERFACE get_variable_pr
753
754    INTERFACE get_attribute
755       MODULE PROCEDURE get_attribute_real
756       MODULE PROCEDURE get_attribute_int8
757       MODULE PROCEDURE get_attribute_int32
758       MODULE PROCEDURE get_attribute_string
759    END INTERFACE get_attribute
760
761!
762!-- Public variables
763    PUBLIC albedo_pars_f, albedo_type_f, basal_area_density_f, buildings_f,    &
764           building_id_f, building_pars_f, building_type_f,                    &
765           chem_emis, chem_emis_att, chem_emis_att_type, chem_emis_val_type,   &
766           coord_ref_sys,                                                      &
767           init_3d, init_model, input_file_static, input_pids_static,          &
768           input_pids_dynamic, leaf_area_density_f, nest_offl,                 &
769           pavement_pars_f, pavement_subsurface_pars_f, pavement_type_f,       &
770           root_area_density_lad_f, root_area_density_lsm_f, soil_pars_f,      &
771           soil_type_f, street_crossing_f, street_type_f, surface_fraction_f,  &
772           terrain_height_f, vegetation_pars_f, vegetation_type_f,             &
773           water_pars_f, water_type_f
774
775!
776!-- Public subroutines
777    PUBLIC netcdf_data_input_check_dynamic, netcdf_data_input_check_static,    &
778           netcdf_data_input_chemistry_data, netcdf_data_input_inquire_file,                                     &
779           netcdf_data_input_init, netcdf_data_input_init_lsm,                 &
780           netcdf_data_input_init_3d,                                          &
781           netcdf_data_input_interpolate, netcdf_data_input_offline_nesting,   &
782           netcdf_data_input_surface_data, netcdf_data_input_topo
783
784 CONTAINS
785
786!------------------------------------------------------------------------------!
787! Description:
788! ------------
789!> Inquires whether NetCDF input files according to Palm-input-data standard
790!> exist. Moreover, basic checks are performed.
791!------------------------------------------------------------------------------!
792    SUBROUTINE netcdf_data_input_inquire_file
793
794       USE control_parameters,                                                 &
795           ONLY:  topo_no_distinct
796
797       IMPLICIT NONE
798
799#if defined ( __netcdf )
800       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_static ) // TRIM( coupling_char ),     &
801                EXIST = input_pids_static  )
802       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_dynamic ) // TRIM( coupling_char ),    &
803                EXIST = input_pids_dynamic )
804       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_chem ) // TRIM( coupling_char ),    &
805                EXIST = input_pids_chem )
806
807#endif
808
809!
810!--    As long as topography can be input via ASCII format, no distinction
811!--    between building and terrain can be made. This case, classify all
812!--    surfaces as default type. Same in case land-surface and urban-surface
813!--    model are not applied.
814       IF ( .NOT. input_pids_static )  THEN
815          topo_no_distinct = .TRUE.
816       ENDIF
817
818    END SUBROUTINE netcdf_data_input_inquire_file
819
820!------------------------------------------------------------------------------!
821! Description:
822! ------------
823!> Reads global attributes and coordinate reference system required for
824!> initialization of the model.
825!------------------------------------------------------------------------------!
826    SUBROUTINE netcdf_data_input_init
827
828       IMPLICIT NONE
829
830       INTEGER(iwp) ::  id_mod     !< NetCDF id of input file
831       INTEGER(iwp) ::  var_id_crs !< NetCDF id of variable crs
832
833       IF ( .NOT. input_pids_static )  RETURN
834
835#if defined ( __netcdf )
836!
837!--    Open file in read-only mode
838       CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //                       &
839                            TRIM( coupling_char ), id_mod )
840!
841!--    Read global attributes
842       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_lat_char,            &
843                           input_file_atts%origin_lat, .TRUE. )
844
845       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_lon_char,            &
846                           input_file_atts%origin_lon, .TRUE. )
847
848       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_time_char,           &
849                           input_file_atts%origin_time, .TRUE. )
850
851       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_x_char,              &
852                           input_file_atts%origin_x, .TRUE. )
853
854       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_y_char,              &
855                           input_file_atts%origin_y, .TRUE. )
856
857       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_z_char,              &
858                           input_file_atts%origin_z, .TRUE. )
859
860       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%rotation_angle_char,        &
861                           input_file_atts%rotation_angle, .TRUE. )
862!
863!--    Read coordinate reference system if available
864       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id_mod, 'crs', var_id_crs )
865       IF ( nc_stat == NF90_NOERR )  THEN
866          CALL get_attribute( id_mod, 'epsg_code',                             &
867                              coord_ref_sys%epsg_code,                         &
868                              .FALSE., 'crs' )
869          CALL get_attribute( id_mod, 'false_easting',                         &
870                              coord_ref_sys%false_easting,                     &
871                              .FALSE., 'crs' )
872          CALL get_attribute( id_mod, 'false_northing',                        &
873                              coord_ref_sys%false_northing,                    &
874                              .FALSE., 'crs' )
875          CALL get_attribute( id_mod, 'grid_mapping_name',                     &
876                              coord_ref_sys%grid_mapping_name,                 &
877                              .FALSE., 'crs' )
878          CALL get_attribute( id_mod, 'inverse_flattening',                    &
879                              coord_ref_sys%inverse_flattening,                &
880                              .FALSE., 'crs' )
881          CALL get_attribute( id_mod, 'latitude_of_projection_origin',         &
882                              coord_ref_sys%latitude_of_projection_origin,     &
883                              .FALSE., 'crs' )
884          CALL get_attribute( id_mod, 'long_name',                             &
885                              coord_ref_sys%long_name,                         &
886                              .FALSE., 'crs' )
887          CALL get_attribute( id_mod, 'longitude_of_central_meridian',         &
888                              coord_ref_sys%longitude_of_central_meridian,     &
889                              .FALSE., 'crs' )
890          CALL get_attribute( id_mod, 'longitude_of_prime_meridian',           &
891                              coord_ref_sys%longitude_of_prime_meridian,       &
892                              .FALSE., 'crs' )
893          CALL get_attribute( id_mod, 'scale_factor_at_central_meridian',      &
894                              coord_ref_sys%scale_factor_at_central_meridian,  &
895                              .FALSE., 'crs' )
896          CALL get_attribute( id_mod, 'semi_major_axis',                       &
897                              coord_ref_sys%semi_major_axis,                   &
898                              .FALSE., 'crs' )
899          CALL get_attribute( id_mod, 'units',                                 &
900                              coord_ref_sys%units,                             &
901                              .FALSE., 'crs' )
902       ENDIF
903!
904!--    Finally, close input file
905       CALL close_input_file( id_mod )
906#endif
907!
908!--    Copy latitude, longitude, origin_z, rotation angle on init type
909       init_model%latitude        = input_file_atts%origin_lat
910       init_model%longitude       = input_file_atts%origin_lon
911       init_model%origin_time     = input_file_atts%origin_time 
912       init_model%origin_x        = input_file_atts%origin_x
913       init_model%origin_y        = input_file_atts%origin_y
914       init_model%origin_z        = input_file_atts%origin_z 
915       init_model%rotation_angle  = input_file_atts%rotation_angle 
916           
917!
918!--    In case of nested runs, each model domain might have different longitude
919!--    and latitude, which would result in different Coriolis parameters and
920!--    sun-zenith angles. To avoid this, longitude and latitude in each model
921!--    domain will be set to the values of the root model. Please note, this
922!--    synchronization is required already here.
923#if defined( __parallel )
924       CALL MPI_BCAST( init_model%latitude,  1, MPI_REAL, 0,                   &
925                       MPI_COMM_WORLD, ierr )
926       CALL MPI_BCAST( init_model%longitude, 1, MPI_REAL, 0,                   &
927                       MPI_COMM_WORLD, ierr )
928#endif
929
930    END SUBROUTINE netcdf_data_input_init
931
932!------------------------------------------------------------------------------!
933! Description:
934! ------------
935!> Reads Chemistry NETCDF Input data, such as emission values, emission species, etc. .
936!------------------------------------------------------------------------------!
937    SUBROUTINE netcdf_data_input_chemistry_data(emt_att,emt)
938
939       USE chem_modules,                                       &
940           ONLY:  do_emis, mode_emis, time_fac_type,           & 
941                  surface_csflux_name
942
943       USE control_parameters,                                 &
944           ONLY:  message_string
945
946       USE indices,                                            &
947           ONLY:  nz, nx, ny, nxl, nxr, nys, nyn, nzb, nzt
948
949       IMPLICIT NONE
950
951       TYPE(chem_emis_att_type), INTENT(INOUT)                                        :: emt_att
952       TYPE(chem_emis_val_type), ALLOCATABLE, DIMENSION(:), INTENT(INOUT)             :: emt
953   
954       CHARACTER (LEN=80)                               :: units=''              !< units of chemistry inputs
955 
956       INTEGER(iwp)                                     :: ispec                 !< index for number of emission species in input
957
958       INTEGER(iwp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:)          :: dum_var               !< value of variable read from netcdf input
959       INTEGER(iwp)                                     :: errno                 !< error number NF90_???? function
960       INTEGER(iwp)                                     :: id_var                !< variable id
961!       INTEGER(iwp)                                     :: id_emis               !< NetCDF id of input file
962       INTEGER(iwp)                                     :: num_vars              !< number of variables in netcdf input file
963       INTEGER(iwp)                                     :: len_dims,len_dims_2   !< Length of dimensions
964
965       INTEGER(iwp)                                     :: max_string_length=25  !< Variable for the maximum length of a string
966 
967       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE    :: var_names             !< Name of Variables
968
969       REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:)          :: dum_var_3d            !< variable for storing temporary data of 3-dimensional
970                                                                                 !  variables read from netcdf for chemistry emissions
971
972       REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:,:)        :: dum_var_4d            !< variable for storing temporary data of 5-dimensional
973                                                                                 !< variables read from netcdf for chemistry emissions
974!--
975       !> Start the processing of the data
976       CALL location_message( 'starting allocation of chemistry emissions arrays', .FALSE. )
977
978       !> Parameterized mode of the emissions
979       IF (TRIM(mode_emis)=="PARAMETERIZED" .OR. TRIM(mode_emis)=="parameterized") THEN
980
981           ispec=1
982           emt_att%nspec=0
983
984          !number of species
985           DO  WHILE (TRIM( surface_csflux_name( ispec ) ) /= 'novalue' )
986
987             emt_att%nspec=emt_att%nspec+1
988             ispec=ispec+1
989
990           ENDDO
991
992          !-- allocate emission values data type arrays
993          ALLOCATE(emt(emt_att%nspec))
994
995          !-- Read EMISSION SPECIES NAMES
996
997          !Assign values
998          ALLOCATE(emt_att%species_name(emt_att%nspec))
999 
1000         DO ispec=1,emt_att%nspec
1001            emt_att%species_name(ispec) = TRIM(surface_csflux_name(ispec))
1002         ENDDO
1003
1004
1005       !> DEFAULT AND PRE-PROCESSED MODE
1006       ELSE
1007
1008#if defined ( __netcdf )       
1009          IF ( .NOT. input_pids_chem )  RETURN
1010
1011          !-- Open file in read-only mode
1012          CALL open_read_file( TRIM( input_file_chem ) //                       &
1013                               TRIM( coupling_char ), id_emis )
1014          !-- inquire number of variables
1015          CALL inquire_num_variables( id_emis, num_vars )
1016
1017          !-- Get General Dimension Lengths: only number of species and number of categories.
1018          !                                  the other dimensions depend on the mode of the emissions or on the presence of specific components
1019          !nspecies
1020          CALL get_dimension_length( id_emis, emt_att%nspec, 'nspecies' )
1021
1022 
1023          !-- Allocate emission values data type arrays
1024          ALLOCATE(emt(1:emt_att%nspec))
1025
1026
1027          !-- Read EMISSION SPECIES NAMES
1028          !Allocate Arrays
1029          ALLOCATE(emt_att%species_name(emt_att%nspec)) 
1030
1031          !Call get Variable
1032          CALL get_variable( id_emis, 'emission_name', string_values, emt_att%nspec )
1033          emt_att%species_name=string_values
1034          ! If allocated, Deallocate var_string, an array only used for reading-in strings
1035          IF (ALLOCATED(string_values)) DEALLOCATE(string_values) 
1036
1037          !-- Read EMISSION SPECIES INDEX
1038          !Allocate Arrays
1039          ALLOCATE(emt_att%species_index(emt_att%nspec))
1040          !Call get Variable
1041          CALL get_variable( id_emis, 'emission_index', emt_att%species_index )
1042
1043
1044          !-- Now the routine has to distinguish between DEFAULT and PRE-PROCESSED chemistry emission modes
1045
1046          IF (TRIM(mode_emis)=="DEFAULT" .OR. TRIM(mode_emis)=="default") THEN
1047 
1048             !number of categories
1049             CALL get_dimension_length( id_emis, emt_att%ncat, 'ncat' )
1050
1051             !-- Read EMISSION CATEGORIES INDEX
1052             !Allocate Arrays
1053             ALLOCATE(emt_att%cat_index(emt_att%ncat))
1054             !Call get Variable
1055             CALL get_variable( id_emis, 'emission_cat_index', emt_att%cat_index )
1056
1057 
1058             DO ispec=1,emt_att%nspec
1059                !-- EMISSION_VOC_NAME (1-DIMENSIONAL)
1060                IF (TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="VOC" .OR. TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="voc") THEN
1061                   !Allocate Array
1062                   CALL get_dimension_length( id_emis, emt_att%nvoc, 'nvoc' )
1063                   ALLOCATE(emt_att%voc_name(1:emt_att%nvoc))
1064                   !Read-in Variable
1065                   CALL get_variable( id_emis,"emission_voc_name",string_values, emt_att%nvoc)
1066                   emt_att%voc_name=string_values
1067                   IF (ALLOCATED(string_values)) DEALLOCATE(string_values)
1068 
1069                !-- COMPOSITION VOC (2-DIMENSIONAL)
1070                   !Allocate Array
1071                   ALLOCATE(emt_att%voc_comp(1:emt_att%ncat,1:emt_att%nvoc))
1072                   !Read-in Variable
1073!               CALL get_variable(id_emis,"composition_voc",emt%voc_comp,1,1,emt%ncat,emt%nvoc)
1074                   CALL get_variable(id_emis,"composition_voc",emt_att%voc_comp,1,emt_att%ncat,1,emt_att%nvoc)
1075                ENDIF
1076
1077                !-- EMISSION_PM_NAME (1-DIMENSIONAL)
1078                IF (TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="PM" .OR. TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="pm") THEN
1079                   CALL get_dimension_length( id_emis, emt_att%npm, 'npm' )
1080                   ALLOCATE(emt_att%pm_name(1:emt_att%npm))
1081                   !Read-in Variable
1082                   CALL get_variable( id_emis,"pm_name",string_values, emt_att%npm)
1083                   emt_att%pm_name=string_values
1084                   IF (ALLOCATED(string_values)) DEALLOCATE(string_values)     
1085
1086                !-- COMPOSITION PM (3-DIMENSIONAL)
1087                   !Allocate
1088                   len_dims=3  !> number of PMs: PM1, PM2.5 and PM10
1089                   ALLOCATE(emt_att%pm_comp(1:emt_att%ncat,1:emt_att%npm,1:len_dims))
1090                   !Read-in Variable
1091                   CALL get_variable(id_emis,"composition_pm",emt_att%pm_comp,1,emt_att%ncat,1,emt_att%npm,1,len_dims)                   
1092                ENDIF
1093
1094                !-- COMPOSITION_NOX (2-DIMENSIONAL)
1095                IF (TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="NOx" .OR. TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="nox") THEN
1096                   !Allocate array
1097                   ALLOCATE(emt_att%nox_comp(1:emt_att%ncat,1:emt_att%nnox))
1098                   !Read-in Variable
1099                   CALL get_variable(id_emis,"composition_nox",emt_att%nox_comp,1,emt_att%ncat,1,emt_att%nnox)
1100                ENDIF
1101
1102                !-- COMPOSITION-SOX (2-DIMENSIONAL)
1103                IF (TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="SOx" .OR. TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="sox") THEN
1104                   ALLOCATE(emt_att%sox_comp(1:emt_att%ncat,1:emt_att%nsox))
1105                   !Read-in Variable
1106                   CALL get_variable(id_emis,"composition_sox",emt_att%sox_comp,1,emt_att%ncat,1,emt_att%nsox)
1107                ENDIF
1108             ENDDO !>ispec
1109
1110!-- For reading the emission time factors, the distinction between HOUR and MDH data is necessary
1111     
1112             !-- EMISSION_TIME_SCALING_FACTORS
1113                !-- HOUR   
1114             IF (TRIM(time_fac_type)=="HOUR" .OR. TRIM(time_fac_type)=="hour") THEN
1115                !-- Allocate Array
1116                CALL get_dimension_length( id_emis, emt_att%nhoursyear, 'nhoursyear' )
1117                ALLOCATE(emt_att%hourly_emis_time_factor(1:emt_att%ncat,1:emt_att%nhoursyear))
1118                !Read-in Variable
1119                CALL get_variable(id_emis,"emission_time_factors",emt_att%hourly_emis_time_factor,1,   &
1120                                  emt_att%ncat,1,emt_att%nhoursyear)
1121
1122                !-- MDH
1123             ELSE IF (TRIM(time_fac_type) == "MDH" .OR. TRIM(time_fac_type) == "mdh") THEN
1124                !-- Allocate Array
1125                CALL get_dimension_length( id_emis, emt_att%nmonthdayhour, 'nmonthdayhour' )
1126                ALLOCATE(emt_att%mdh_emis_time_factor(1:emt_att%ncat,1:emt_att%nmonthdayhour))
1127                !-- Read-in Variable
1128                CALL get_variable(id_emis,"emission_time_factors",emt_att%mdh_emis_time_factor,1,       &
1129                                  emt_att%ncat,1,emt_att%nmonthdayhour)
1130
1131             ELSE
1132
1133             message_string = 'We are in the DEFAULT chemistry emissions mode: '            //          &
1134                              '     !no time-factor type specified!'                        //          &
1135                              'Please, specify the value of time_fac_type:'                 //          &
1136                              '         either "MDH" or "HOUR"'                 
1137             CALL message( 'netcdf_data_input_chemistry_data', 'CM0200', 2, 2, 0, 6, 0 ) 
1138 
1139
1140             ENDIF
1141
1142             !-- Finally read-in the emission values and their units (DEFAULT mode)
1143
1144             DO ispec=1,emt_att%nspec
1145
1146                IF ( .NOT. ALLOCATED( emt(ispec)%default_emission_data ) )                              &
1147                    ALLOCATE(emt(ispec)%default_emission_data(1:emt_att%ncat,1:ny+1,1:nx+1))
1148
1149                ALLOCATE(dum_var_3d(1:emt_att%ncat,nys+1:nyn+1,nxl+1:nxr+1))
1150
1151                CALL get_variable(id_emis,"emission_values",dum_var_3d,ispec,1,emt_att%ncat,nys,nyn,nxl,nxr)         
1152
1153                emt(ispec)%default_emission_data(:,nys+1:nyn+1,nxl+1:nxr+1) =                           &
1154                    dum_var_3d(1:emt_att%ncat,nys+1:nyn+1,nxl+1:nxr+1)
1155
1156                DEALLOCATE (dum_var_3d)
1157
1158             ENDDO
1159
1160             !-- UNITS
1161             CALL get_attribute(id_emis,"units",emt_att%units,.FALSE.,"emission_values")
1162
1163
1164          !-- PRE-PROCESSED MODE --
1165
1166          ELSE IF (TRIM(mode_emis)=="PRE-PROCESSED" .OR. TRIM(mode_emis)=="pre-processed") THEN
1167          !-- 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
1168
1169             DO ispec=1,emt_att%nspec
1170
1171             !-- EMISSION_VOC_NAME (1-DIMENSIONAL)
1172                IF (TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="VOC" .OR. TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="voc") THEN
1173                   !Allocate Array
1174                   CALL get_dimension_length( id_emis, emt_att%nvoc, 'nvoc' )
1175                   ALLOCATE(emt_att%voc_name(1:emt_att%nvoc))
1176                   !Read-in Variable
1177                   CALL get_variable( id_emis,"emission_voc_name",string_values, emt_att%nvoc)
1178                   emt_att%voc_name=string_values
1179                   IF (ALLOCATED(string_values)) DEALLOCATE(string_values)
1180 
1181             !-- COMPOSITION VOC (2-DIMENSIONAL)
1182                   !Allocate Array
1183                   ALLOCATE(emt_att%voc_comp(1:emt_att%ncat,1:emt_att%nvoc))
1184                   !Read-in Variable
1185                   CALL get_variable(id_emis,"composition_voc",emt_att%voc_comp,1,emt_att%ncat,1,emt_att%nvoc)
1186                ENDIF
1187 
1188             ENDDO !> ispec
1189
1190             !-- EMISSION_VALUES (4-DIMENSIONAL)
1191             !Calculate temporal dimension length
1192             CALL get_dimension_length( id_emis, emt_att%dt_emission, 'time' )   
1193         
1194
1195             DO ispec=1,emt_att%nspec
1196
1197                !Allocation for the entire domain has to be done only for the first processor between all the subdomains     
1198                IF ( .NOT. ALLOCATED( emt(ispec)%preproc_emission_data ) )                              &
1199                    ALLOCATE(emt(ispec)%preproc_emission_data(emt_att%dt_emission,1,1:ny+1,1:nx+1))
1200
1201                !> allocate variable where to pass emission values read from netcdf
1202                ALLOCATE(dum_var_4d(1:emt_att%dt_emission,1,nys+1:nyn+1,nxl+1:nxr+1))
1203
1204                !Read-in Variable
1205                CALL get_variable(id_emis,"emission_values",dum_var_4d,ispec,1,emt_att%dt_emission,1,1,nys,nyn,nxl,nxr)         
1206
1207     
1208                emt(ispec)%preproc_emission_data(:,1,nys+1:nyn+1,nxl+1:nxr+1) =                         &
1209                      dum_var_4d(1:emt_att%dt_emission,1,nys+1:nyn+1,nxl+1:nxr+1)
1210
1211                DEALLOCATE ( dum_var_4d )
1212
1213             ENDDO
1214
1215             !-- UNITS
1216             CALL get_attribute(id_emis,"units",emt_att%units,.FALSE.,"emission_values")
1217       
1218          ENDIF
1219
1220       CALL close_input_file( id_emis )
1221
1222#endif
1223       ENDIF
1224
1225    END SUBROUTINE netcdf_data_input_chemistry_data
1226
1227!------------------------------------------------------------------------------!
1228! Description:
1229! ------------
1230!> Reads surface classification data, such as vegetation and soil type, etc. .
1231!------------------------------------------------------------------------------!
1232    SUBROUTINE netcdf_data_input_surface_data
1233
1234       USE control_parameters,                                                 &
1235           ONLY:  bc_lr_cyc, bc_ns_cyc, land_surface, plant_canopy,            &
1236                  urban_surface
1237
1238       USE indices,                                                            &
1239           ONLY:  nbgp, nx, nxl, nxlg, nxr, nxrg, ny, nyn, nyng, nys, nysg
1240
1241
1242       IMPLICIT NONE
1243
1244       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names  !< variable names in static input file
1245
1246       INTEGER(iwp) ::  id_surf   !< NetCDF id of input file
1247       INTEGER(iwp) ::  k         !< running index along z-direction
1248       INTEGER(iwp) ::  k2        !< running index
1249       INTEGER(iwp) ::  num_vars  !< number of variables in input file
1250       INTEGER(iwp) ::  nz_soil   !< number of soil layers in file
1251
1252       INTEGER(iwp), DIMENSION(nysg:nyng,nxlg:nxrg) ::  var_exchange_int !< dummy variables used to exchange 32-bit Integer arrays
1253       INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE  ::  var_dum_int_3d !< dummy variables used to exchange real arrays
1254
1255       REAL(wp), DIMENSION(nysg:nyng,nxlg:nxrg) ::  var_exchange_real !< dummy variables used to exchange real arrays
1256
1257       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:),   ALLOCATABLE ::  var_dum_real_3d !< dummy variables used to exchange real arrays
1258       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_dum_real_4d !< dummy variables used to exchange real arrays
1259
1260!
1261!--    If not static input file is available, skip this routine
1262       IF ( .NOT. input_pids_static )  RETURN
1263!
1264!--    Measure CPU time
1265       CALL cpu_log( log_point_s(82), 'NetCDF input', 'start' )
1266!
1267!--    Read plant canopy variables.
1268       IF ( plant_canopy )  THEN
1269#if defined ( __netcdf )
1270!
1271!--       Open file in read-only mode
1272          CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //                    &
1273                               TRIM( coupling_char ) , id_surf )
1274!
1275!--       At first, inquire all variable names.
1276!--       This will be used to check whether an optional input variable
1277!--       exist or not.
1278          CALL inquire_num_variables( id_surf, num_vars )
1279
1280          ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
1281          CALL inquire_variable_names( id_surf, var_names )
1282
1283!
1284!--       Read leaf area density - resolved vegetation
1285          IF ( check_existence( var_names, 'lad' ) )  THEN
1286             leaf_area_density_f%from_file = .TRUE.
1287             CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                           &
1288                                 leaf_area_density_f%fill,                     &
1289                                 .FALSE., 'lad' )
1290!
1291!--          Inquire number of vertical vegetation layer
1292             CALL get_dimension_length( id_surf, leaf_area_density_f%nz,       &
1293                                        'zlad' )
1294!
1295!--          Allocate variable for leaf-area density
1296             ALLOCATE( leaf_area_density_f%var( 0:leaf_area_density_f%nz-1,    &
1297                                                nys:nyn,nxl:nxr) )
1298
1299             CALL get_variable( id_surf, 'lad', leaf_area_density_f%var,       &
1300                                nxl, nxr, nys, nyn,                            &
1301                                0, leaf_area_density_f%nz-1 )
1302
1303          ELSE
1304             leaf_area_density_f%from_file = .FALSE.
1305          ENDIF
1306
1307!
1308!--       Read basal area density - resolved vegetation
1309          IF ( check_existence( var_names, 'bad' ) )  THEN
1310             basal_area_density_f%from_file = .TRUE.
1311             CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                           &
1312                                 basal_area_density_f%fill,                    &
1313                                 .FALSE., 'bad' )
1314!
1315!--          Inquire number of vertical vegetation layer
1316             CALL get_dimension_length( id_surf, basal_area_density_f%nz,      &
1317                                        'zlad' )
1318!
1319!--          Allocate variable
1320             ALLOCATE( basal_area_density_f%var(0:basal_area_density_f%nz-1,   &
1321                                                nys:nyn,nxl:nxr) )
1322
1323             CALL get_variable( id_surf, 'bad', basal_area_density_f%var,      &
1324                                nxl, nxr, nys, nyn,                            &
1325                                0,  basal_area_density_f%nz-1 )
1326          ELSE
1327             basal_area_density_f%from_file = .FALSE.
1328          ENDIF
1329
1330!
1331!--       Read root area density - resolved vegetation
1332          IF ( check_existence( var_names, 'root_area_dens_r' ) )  THEN
1333             root_area_density_lad_f%from_file = .TRUE.
1334             CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                           &
1335                                 root_area_density_lad_f%fill,                 &
1336                                 .FALSE., 'root_area_dens_r' )
1337!
1338!--          Inquire number of vertical soil layers
1339             CALL get_dimension_length( id_surf,                               &
1340                                        root_area_density_lad_f%nz,            &
1341                                        'zsoil' )
1342!
1343!--          Allocate variable
1344             ALLOCATE( root_area_density_lad_f%var                             &
1345                                         (0:root_area_density_lad_f%nz-1,      &
1346                                          nys:nyn,nxl:nxr) )
1347
1348             CALL get_variable( id_surf, 'root_area_dens_r',                   &
1349                                root_area_density_lad_f%var,                   &
1350                                nxl, nxr, nys, nyn,                            &
1351                                0,  root_area_density_lad_f%nz-1 )
1352          ELSE
1353             root_area_density_lad_f%from_file = .FALSE.
1354          ENDIF
1355!
1356!--       Finally, close input file
1357          CALL close_input_file( id_surf )
1358#endif
1359       ENDIF
1360!
1361!--    Deallocate variable list. Will be re-allocated in case further
1362!--    variables are read from file.
1363       IF ( ALLOCATED( var_names ) )  DEALLOCATE( var_names )
1364!
1365!--    Skip the following if no land-surface or urban-surface module are
1366!--    applied. This case, no one of the following variables is used anyway.
1367       IF (  .NOT. land_surface  .AND.  .NOT. urban_surface )  RETURN
1368!
1369!--    Initialize dummy arrays used for ghost-point exchange
1370       var_exchange_int  = 0
1371       var_exchange_real = 0.0_wp
1372
1373#if defined ( __netcdf )
1374!
1375!--    Open file in read-only mode
1376       CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //                       &
1377                            TRIM( coupling_char ) , id_surf )
1378!
1379!--    Inquire all variable names.
1380!--    This will be used to check whether an optional input variable exist
1381!--    or not.
1382       CALL inquire_num_variables( id_surf, num_vars )
1383
1384       ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
1385       CALL inquire_variable_names( id_surf, var_names )
1386!
1387!--    Read vegetation type and required attributes
1388       IF ( check_existence( var_names, 'vegetation_type' ) )  THEN
1389          vegetation_type_f%from_file = .TRUE.
1390          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1391                              vegetation_type_f%fill,                          &
1392                              .FALSE., 'vegetation_type' )
1393
1394          ALLOCATE ( vegetation_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1395
1396          CALL get_variable( id_surf, 'vegetation_type',                       &
1397                             vegetation_type_f%var, nxl, nxr, nys, nyn )
1398       ELSE
1399          vegetation_type_f%from_file = .FALSE.
1400       ENDIF
1401
1402!
1403!--    Read soil type and required attributes
1404       IF ( check_existence( var_names, 'soil_type' ) )  THEN
1405             soil_type_f%from_file = .TRUE.
1406!
1407!--       Note, lod is currently not on file; skip for the moment
1408!           CALL get_attribute( id_surf, char_lod,                       &
1409!                                      soil_type_f%lod,                  &
1410!                                      .FALSE., 'soil_type' )
1411          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1412                              soil_type_f%fill,                                &
1413                              .FALSE., 'soil_type' )
1414
1415          IF ( soil_type_f%lod == 1 )  THEN
1416
1417             ALLOCATE ( soil_type_f%var_2d(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1418
1419             CALL get_variable( id_surf, 'soil_type', soil_type_f%var_2d,      &
1420                                nxl, nxr, nys, nyn )
1421
1422          ELSEIF ( soil_type_f%lod == 2 )  THEN
1423!
1424!--          Obtain number of soil layers from file.
1425             CALL get_dimension_length( id_surf, nz_soil, 'zsoil' )
1426
1427             ALLOCATE ( soil_type_f%var_3d(0:nz_soil,nys:nyn,nxl:nxr) )
1428
1429             CALL get_variable( id_surf, 'soil_type', soil_type_f%var_3d,      &
1430                                nxl, nxr, nys, nyn, 0, nz_soil )
1431 
1432          ENDIF
1433       ELSE
1434          soil_type_f%from_file = .FALSE.
1435       ENDIF
1436
1437!
1438!--    Read pavement type and required attributes
1439       IF ( check_existence( var_names, 'pavement_type' ) )  THEN
1440          pavement_type_f%from_file = .TRUE.
1441          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1442                              pavement_type_f%fill, .FALSE.,                   &
1443                              'pavement_type' )
1444
1445          ALLOCATE ( pavement_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1446
1447          CALL get_variable( id_surf, 'pavement_type', pavement_type_f%var,    &
1448                             nxl, nxr, nys, nyn )
1449       ELSE
1450          pavement_type_f%from_file = .FALSE.
1451       ENDIF
1452
1453!
1454!--    Read water type and required attributes
1455       IF ( check_existence( var_names, 'water_type' ) )  THEN
1456          water_type_f%from_file = .TRUE.
1457          CALL get_attribute( id_surf, char_fill, water_type_f%fill,           &
1458                              .FALSE., 'water_type' )
1459
1460          ALLOCATE ( water_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1461
1462          CALL get_variable( id_surf, 'water_type', water_type_f%var,          &
1463                             nxl, nxr, nys, nyn )
1464
1465       ELSE
1466          water_type_f%from_file = .FALSE.
1467       ENDIF
1468!
1469!--    Read relative surface fractions of vegetation, pavement and water.
1470       IF ( check_existence( var_names, 'surface_fraction' ) )  THEN
1471          surface_fraction_f%from_file = .TRUE.
1472          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1473                              surface_fraction_f%fill,                         &
1474                              .FALSE., 'surface_fraction' )
1475!
1476!--       Inquire number of surface fractions
1477          CALL get_dimension_length( id_surf,                                  &
1478                                     surface_fraction_f%nf,                    &
1479                                     'nsurface_fraction' )
1480!
1481!--       Allocate dimension array and input array for surface fractions
1482          ALLOCATE( surface_fraction_f%nfracs(0:surface_fraction_f%nf-1) )
1483          ALLOCATE( surface_fraction_f%frac(0:surface_fraction_f%nf-1,         &
1484                                            nys:nyn,nxl:nxr) )
1485!
1486!--       Get dimension of surface fractions
1487          CALL get_variable( id_surf, 'nsurface_fraction',                     &
1488                             surface_fraction_f%nfracs )
1489!
1490!--       Read surface fractions
1491          CALL get_variable( id_surf, 'surface_fraction',                      &
1492                             surface_fraction_f%frac, nxl, nxr, nys, nyn,      &
1493                             0, surface_fraction_f%nf-1 )
1494       ELSE
1495          surface_fraction_f%from_file = .FALSE.
1496       ENDIF
1497!
1498!--    Read building parameters and related information
1499       IF ( check_existence( var_names, 'building_pars' ) )  THEN
1500          building_pars_f%from_file = .TRUE.
1501          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1502                              building_pars_f%fill,                            &
1503                              .FALSE., 'building_pars' )
1504!
1505!--       Inquire number of building parameters
1506          CALL get_dimension_length( id_surf,                                  &
1507                                     building_pars_f%np,                       &
1508                                     'nbuilding_pars' )
1509!
1510!--       Allocate dimension array and input array for building parameters
1511          ALLOCATE( building_pars_f%pars(0:building_pars_f%np-1) )
1512          ALLOCATE( building_pars_f%pars_xy(0:building_pars_f%np-1,            &
1513                                            nys:nyn,nxl:nxr) )
1514!
1515!--       Get dimension of building parameters
1516          CALL get_variable( id_surf, 'nbuilding_pars',                        &
1517                             building_pars_f%pars )
1518!
1519!--       Read building_pars
1520          CALL get_variable( id_surf, 'building_pars',                         &
1521                             building_pars_f%pars_xy, nxl, nxr, nys, nyn,      &
1522                             0, building_pars_f%np-1 )
1523       ELSE
1524          building_pars_f%from_file = .FALSE.
1525       ENDIF
1526
1527!
1528!--    Read albedo type and required attributes
1529       IF ( check_existence( var_names, 'albedo_type' ) )  THEN
1530          albedo_type_f%from_file = .TRUE.
1531          CALL get_attribute( id_surf, char_fill, albedo_type_f%fill,          &
1532                              .FALSE.,  'albedo_type' )
1533
1534          ALLOCATE ( albedo_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1535         
1536          CALL get_variable( id_surf, 'albedo_type', albedo_type_f%var,        &
1537                             nxl, nxr, nys, nyn )
1538       ELSE
1539          albedo_type_f%from_file = .FALSE.
1540       ENDIF
1541!
1542!--    Read albedo parameters and related information
1543       IF ( check_existence( var_names, 'albedo_pars' ) )  THEN
1544          albedo_pars_f%from_file = .TRUE.
1545          CALL get_attribute( id_surf, char_fill, albedo_pars_f%fill,          &
1546                              .FALSE., 'albedo_pars' )
1547!
1548!--       Inquire number of albedo parameters
1549          CALL get_dimension_length( id_surf, albedo_pars_f%np,                &
1550                                     'nalbedo_pars' )
1551!
1552!--       Allocate dimension array and input array for albedo parameters
1553          ALLOCATE( albedo_pars_f%pars(0:albedo_pars_f%np-1) )
1554          ALLOCATE( albedo_pars_f%pars_xy(0:albedo_pars_f%np-1,                &
1555                                          nys:nyn,nxl:nxr) )
1556!
1557!--       Get dimension of albedo parameters
1558          CALL get_variable( id_surf, 'nalbedo_pars', albedo_pars_f%pars )
1559
1560          CALL get_variable( id_surf, 'albedo_pars', albedo_pars_f%pars_xy,    &
1561                             nxl, nxr, nys, nyn,                               &
1562                             0, albedo_pars_f%np-1 )
1563       ELSE
1564          albedo_pars_f%from_file = .FALSE.
1565       ENDIF
1566
1567!
1568!--    Read pavement parameters and related information
1569       IF ( check_existence( var_names, 'pavement_pars' ) )  THEN
1570          pavement_pars_f%from_file = .TRUE.
1571          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1572                              pavement_pars_f%fill,                            &
1573                              .FALSE., 'pavement_pars' )
1574!
1575!--       Inquire number of pavement parameters
1576          CALL get_dimension_length( id_surf, pavement_pars_f%np,              &
1577                                     'npavement_pars' )
1578!
1579!--       Allocate dimension array and input array for pavement parameters
1580          ALLOCATE( pavement_pars_f%pars(0:pavement_pars_f%np-1) )
1581          ALLOCATE( pavement_pars_f%pars_xy(0:pavement_pars_f%np-1,            &
1582                                            nys:nyn,nxl:nxr) )
1583!
1584!--       Get dimension of pavement parameters
1585          CALL get_variable( id_surf, 'npavement_pars', pavement_pars_f%pars )
1586
1587          CALL get_variable( id_surf, 'pavement_pars', pavement_pars_f%pars_xy,&
1588                             nxl, nxr, nys, nyn,                               &
1589                             0, pavement_pars_f%np-1 )
1590       ELSE
1591          pavement_pars_f%from_file = .FALSE.
1592       ENDIF
1593
1594!
1595!--    Read pavement subsurface parameters and related information
1596       IF ( check_existence( var_names, 'pavement_subsurface_pars' ) )         &
1597       THEN
1598          pavement_subsurface_pars_f%from_file = .TRUE.
1599          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1600                              pavement_subsurface_pars_f%fill,                 &
1601                              .FALSE., 'pavement_subsurface_pars' )
1602!
1603!--       Inquire number of parameters
1604          CALL get_dimension_length( id_surf,                                  &
1605                                     pavement_subsurface_pars_f%np,            &
1606                                     'npavement_subsurface_pars' )
1607!
1608!--       Inquire number of soil layers
1609          CALL get_dimension_length( id_surf,                                  &
1610                                     pavement_subsurface_pars_f%nz,            &
1611                                     'zsoil' )
1612!
1613!--       Allocate dimension array and input array for pavement parameters
1614          ALLOCATE( pavement_subsurface_pars_f%pars                            &
1615                            (0:pavement_subsurface_pars_f%np-1) )
1616          ALLOCATE( pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz                        &
1617                            (0:pavement_subsurface_pars_f%np-1,                &
1618                             0:pavement_subsurface_pars_f%nz-1,                &
1619                             nys:nyn,nxl:nxr) )
1620!
1621!--       Get dimension of pavement parameters
1622          CALL get_variable( id_surf, 'npavement_subsurface_pars',             &
1623                             pavement_subsurface_pars_f%pars )
1624
1625          CALL get_variable( id_surf, 'pavement_subsurface_pars',              &
1626                             pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz,              &
1627                             nxl, nxr, nys, nyn,                               &
1628                             0, pavement_subsurface_pars_f%nz-1,               &
1629                             0, pavement_subsurface_pars_f%np-1 )
1630       ELSE
1631          pavement_subsurface_pars_f%from_file = .FALSE.
1632       ENDIF
1633
1634
1635!
1636!--    Read vegetation parameters and related information
1637       IF ( check_existence( var_names, 'vegetation_pars' ) )  THEN
1638          vegetation_pars_f%from_file = .TRUE.
1639          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1640                              vegetation_pars_f%fill,                          &
1641                              .FALSE.,  'vegetation_pars' )
1642!
1643!--       Inquire number of vegetation parameters
1644          CALL get_dimension_length( id_surf, vegetation_pars_f%np,            &
1645                                     'nvegetation_pars' )
1646!
1647!--       Allocate dimension array and input array for surface fractions
1648          ALLOCATE( vegetation_pars_f%pars(0:vegetation_pars_f%np-1) )
1649          ALLOCATE( vegetation_pars_f%pars_xy(0:vegetation_pars_f%np-1,        &
1650                                              nys:nyn,nxl:nxr) )
1651!
1652!--       Get dimension of the parameters
1653          CALL get_variable( id_surf, 'nvegetation_pars',                      &
1654                             vegetation_pars_f%pars )
1655
1656          CALL get_variable( id_surf, 'vegetation_pars',                       &
1657                             vegetation_pars_f%pars_xy, nxl, nxr, nys, nyn,    &
1658                             0, vegetation_pars_f%np-1 )
1659       ELSE
1660          vegetation_pars_f%from_file = .FALSE.
1661       ENDIF
1662
1663!
1664!--    Read root parameters/distribution and related information
1665       IF ( check_existence( var_names, 'soil_pars' ) )  THEN
1666          soil_pars_f%from_file = .TRUE.
1667          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1668                              soil_pars_f%fill,                                &
1669                              .FALSE., 'soil_pars' )
1670
1671          CALL get_attribute( id_surf, char_lod,                               &
1672                              soil_pars_f%lod,                                 &
1673                              .FALSE., 'soil_pars' )
1674
1675!
1676!--       Inquire number of soil parameters
1677          CALL get_dimension_length( id_surf,                                  &
1678                                     soil_pars_f%np,                           &
1679                                     'nsoil_pars' )
1680!
1681!--       Read parameters array
1682          ALLOCATE( soil_pars_f%pars(0:soil_pars_f%np-1) )
1683          CALL get_variable( id_surf, 'nsoil_pars', soil_pars_f%pars )
1684
1685!
1686!--       In case of level of detail 2, also inquire number of vertical
1687!--       soil layers, allocate memory and read the respective dimension
1688          IF ( soil_pars_f%lod == 2 )  THEN
1689             CALL get_dimension_length( id_surf, soil_pars_f%nz, 'zsoil' )
1690
1691             ALLOCATE( soil_pars_f%layers(0:soil_pars_f%nz-1) )
1692             CALL get_variable( id_surf, 'zsoil', soil_pars_f%layers )
1693
1694          ENDIF
1695
1696!
1697!--       Read soil parameters, depending on level of detail
1698          IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN
1699             ALLOCATE( soil_pars_f%pars_xy(0:soil_pars_f%np-1,                 &
1700                                           nys:nyn,nxl:nxr) )
1701                 
1702             CALL get_variable( id_surf, 'soil_pars', soil_pars_f%pars_xy,     &
1703                                nxl, nxr, nys, nyn, 0, soil_pars_f%np-1 )
1704
1705          ELSEIF ( soil_pars_f%lod == 2 )  THEN
1706             ALLOCATE( soil_pars_f%pars_xyz(0:soil_pars_f%np-1,                &
1707                                            0:soil_pars_f%nz-1,                &
1708                                            nys:nyn,nxl:nxr) )
1709             CALL get_variable( id_surf, 'soil_pars',                          &
1710                                soil_pars_f%pars_xyz,                          &
1711                                nxl, nxr, nys, nyn, 0, soil_pars_f%nz-1,       &
1712                                0, soil_pars_f%np-1 )
1713
1714          ENDIF
1715       ELSE
1716          soil_pars_f%from_file = .FALSE.
1717       ENDIF
1718
1719!
1720!--    Read water parameters and related information
1721       IF ( check_existence( var_names, 'water_pars' ) )  THEN
1722          water_pars_f%from_file = .TRUE.
1723          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1724                              water_pars_f%fill,                               &
1725                              .FALSE., 'water_pars' )
1726!
1727!--       Inquire number of water parameters
1728          CALL get_dimension_length( id_surf,                                  &
1729                                     water_pars_f%np,                          &
1730                                     'nwater_pars' )
1731!
1732!--       Allocate dimension array and input array for water parameters
1733          ALLOCATE( water_pars_f%pars(0:water_pars_f%np-1) )
1734          ALLOCATE( water_pars_f%pars_xy(0:water_pars_f%np-1,                  &
1735                                         nys:nyn,nxl:nxr) )
1736!
1737!--       Get dimension of water parameters
1738          CALL get_variable( id_surf, 'nwater_pars', water_pars_f%pars )
1739
1740          CALL get_variable( id_surf, 'water_pars', water_pars_f%pars_xy,      &
1741                             nxl, nxr, nys, nyn, 0, water_pars_f%np-1 )
1742       ELSE
1743          water_pars_f%from_file = .FALSE.
1744       ENDIF
1745!
1746!--    Read root area density - parametrized vegetation
1747       IF ( check_existence( var_names, 'root_area_dens_s' ) )  THEN
1748          root_area_density_lsm_f%from_file = .TRUE.
1749          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1750                              root_area_density_lsm_f%fill,                    &
1751                              .FALSE., 'root_area_dens_s' )
1752!
1753!--       Obtain number of soil layers from file and allocate variable
1754          CALL get_dimension_length( id_surf, root_area_density_lsm_f%nz,      &
1755                                     'zsoil' )
1756          ALLOCATE( root_area_density_lsm_f%var                                &
1757                                        (0:root_area_density_lsm_f%nz-1,       &
1758                                         nys:nyn,nxl:nxr) )
1759
1760!
1761!--       Read root-area density
1762          CALL get_variable( id_surf, 'root_area_dens_s',                      &
1763                             root_area_density_lsm_f%var,                      &
1764                             nxl, nxr, nys, nyn,                               &
1765                             0, root_area_density_lsm_f%nz-1 )
1766
1767       ELSE
1768          root_area_density_lsm_f%from_file = .FALSE.
1769       ENDIF
1770!
1771!--    Read street type and street crossing
1772       IF ( check_existence( var_names, 'street_type' ) )  THEN
1773          street_type_f%from_file = .TRUE.
1774          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1775                              street_type_f%fill, .FALSE.,                     &
1776                              'street_type' )
1777
1778          ALLOCATE ( street_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1779         
1780          CALL get_variable( id_surf, 'street_type', street_type_f%var,        &
1781                             nxl, nxr, nys, nyn )
1782       ELSE
1783          street_type_f%from_file = .FALSE.
1784       ENDIF
1785
1786       IF ( check_existence( var_names, 'street_crossing' ) )  THEN
1787          street_crossing_f%from_file = .TRUE.
1788          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1789                              street_crossing_f%fill, .FALSE.,                 &
1790                              'street_crossing' )
1791
1792          ALLOCATE ( street_crossing_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1793
1794          CALL get_variable( id_surf, 'street_crossing',                       &
1795                             street_crossing_f%var, nxl, nxr, nys, nyn )
1796
1797       ELSE
1798          street_crossing_f%from_file = .FALSE.
1799       ENDIF
1800!
1801!--    Still missing: root_resolved and building_surface_pars.
1802!--    Will be implemented as soon as they are available.
1803
1804!
1805!--    Finally, close input file
1806       CALL close_input_file( id_surf )
1807#endif
1808!
1809!--    End of CPU measurement
1810       CALL cpu_log( log_point_s(82), 'NetCDF input', 'stop' )
1811!
1812!--    Exchange 1 ghost points for surface variables. Please note, ghost point
1813!--    exchange for 3D parameter lists should be revised by using additional
1814!--    MPI datatypes or rewriting exchange_horiz.
1815!--    Moreover, varialbes will be resized in the following, including ghost
1816!--    points.
1817!--    Start with 2D Integer variables. Please note, for 8-bit integer
1818!--    variables must be swapt to 32-bit integer before calling exchange_horiz.
1819       IF ( albedo_type_f%from_file )  THEN
1820          var_exchange_int                  = INT( albedo_type_f%fill, KIND = 1 )
1821          var_exchange_int(nys:nyn,nxl:nxr) =                                  &
1822                            INT( albedo_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr), KIND = 4 )
1823          CALL exchange_horiz_2d_int( var_exchange_int, nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
1824          DEALLOCATE( albedo_type_f%var )
1825          ALLOCATE( albedo_type_f%var(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1826          albedo_type_f%var = INT( var_exchange_int, KIND = 1 )
1827       ENDIF
1828       IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
1829          var_exchange_int                  = INT( pavement_type_f%fill, KIND = 1 )
1830          var_exchange_int(nys:nyn,nxl:nxr) =                                  &
1831                          INT( pavement_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr), KIND = 4 )
1832          CALL exchange_horiz_2d_int( var_exchange_int, nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
1833          DEALLOCATE( pavement_type_f%var )
1834          ALLOCATE( pavement_type_f%var(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1835          pavement_type_f%var = INT( var_exchange_int, KIND = 1 )
1836       ENDIF
1837       IF ( soil_type_f%from_file  .AND.  ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
1838          var_exchange_int                  = INT( soil_type_f%fill, KIND = 1 )
1839          var_exchange_int(nys:nyn,nxl:nxr) =                                  &
1840                            INT( soil_type_f%var_2d(nys:nyn,nxl:nxr), KIND = 4 )
1841          CALL exchange_horiz_2d_int( var_exchange_int, nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
1842          DEALLOCATE( soil_type_f%var_2d )
1843          ALLOCATE( soil_type_f%var_2d(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1844          soil_type_f%var_2d = INT( var_exchange_int, KIND = 1 )
1845       ENDIF
1846       IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
1847          var_exchange_int                  = INT( vegetation_type_f%fill, KIND = 1 )
1848          var_exchange_int(nys:nyn,nxl:nxr) =                                  &
1849                        INT( vegetation_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr), KIND = 4 )
1850          CALL exchange_horiz_2d_int( var_exchange_int, nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
1851          DEALLOCATE( vegetation_type_f%var )
1852          ALLOCATE( vegetation_type_f%var(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1853          vegetation_type_f%var = INT( var_exchange_int, KIND = 1 )
1854       ENDIF
1855       IF ( water_type_f%from_file )  THEN
1856          var_exchange_int                  = INT( water_type_f%fill, KIND = 1 )
1857          var_exchange_int(nys:nyn,nxl:nxr) =                                  &
1858                         INT( water_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr), KIND = 4 )
1859          CALL exchange_horiz_2d_int( var_exchange_int, nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
1860          DEALLOCATE( water_type_f%var )
1861          ALLOCATE( water_type_f%var(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1862          water_type_f%var = INT( var_exchange_int, KIND = 1 )
1863       ENDIF
1864!
1865!--    Exchange 1 ghost point for 3/4-D variables. For the sake of simplicity,
1866!--    loop further dimensions to use 2D exchange routines.
1867!--    This should be revised later by introducing new MPI datatypes.
1868       IF ( soil_type_f%from_file  .AND.  ALLOCATED( soil_type_f%var_3d ) )    &
1869       THEN
1870          ALLOCATE( var_dum_int_3d(0:nz_soil,nys:nyn,nxl:nxr) )
1871          var_dum_int_3d = soil_type_f%var_3d
1872          DEALLOCATE( soil_type_f%var_3d )
1873          ALLOCATE( soil_type_f%var_3d(0:nz_soil,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1874          soil_type_f%var_3d = soil_type_f%fill
1875
1876          DO  k = 0, nz_soil
1877             var_exchange_int(nys:nyn,nxl:nxr) = var_dum_int_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
1878             CALL exchange_horiz_2d_int( var_exchange_int, nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
1879             soil_type_f%var_3d(k,:,:) = INT( var_exchange_int(:,:), KIND = 1 )
1880          ENDDO
1881          DEALLOCATE( var_dum_int_3d )
1882       ENDIF
1883
1884       IF ( surface_fraction_f%from_file )  THEN
1885          ALLOCATE( var_dum_real_3d(0:surface_fraction_f%nf-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
1886          var_dum_real_3d = surface_fraction_f%frac
1887          DEALLOCATE( surface_fraction_f%frac )
1888          ALLOCATE( surface_fraction_f%frac(0:surface_fraction_f%nf-1,         &
1889                                            nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1890          surface_fraction_f%frac = surface_fraction_f%fill
1891
1892          DO  k = 0, surface_fraction_f%nf-1
1893             var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) = var_dum_real_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
1894             CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
1895             surface_fraction_f%frac(k,:,:) = var_exchange_real(:,:)
1896          ENDDO
1897          DEALLOCATE( var_dum_real_3d )
1898       ENDIF
1899
1900       IF ( building_pars_f%from_file )  THEN
1901          ALLOCATE( var_dum_real_3d(0:building_pars_f%np-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
1902          var_dum_real_3d = building_pars_f%pars_xy
1903          DEALLOCATE( building_pars_f%pars_xy )
1904          ALLOCATE( building_pars_f%pars_xy(0:building_pars_f%np-1,            &
1905                                            nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1906          building_pars_f%pars_xy = building_pars_f%fill
1907          DO  k = 0, building_pars_f%np-1
1908             var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                              &
1909                                              var_dum_real_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
1910             CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
1911             building_pars_f%pars_xy(k,:,:) = var_exchange_real(:,:)
1912          ENDDO
1913          DEALLOCATE( var_dum_real_3d )
1914       ENDIF
1915
1916       IF ( albedo_pars_f%from_file )  THEN
1917          ALLOCATE( var_dum_real_3d(0:albedo_pars_f%np-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
1918          var_dum_real_3d = albedo_pars_f%pars_xy
1919          DEALLOCATE( albedo_pars_f%pars_xy )
1920          ALLOCATE( albedo_pars_f%pars_xy(0:albedo_pars_f%np-1,                &
1921                                          nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1922          albedo_pars_f%pars_xy = albedo_pars_f%fill
1923          DO  k = 0, albedo_pars_f%np-1
1924             var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                              &
1925                                              var_dum_real_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
1926             CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
1927             albedo_pars_f%pars_xy(k,:,:) = var_exchange_real(:,:)
1928          ENDDO
1929          DEALLOCATE( var_dum_real_3d )
1930       ENDIF
1931
1932       IF ( pavement_pars_f%from_file )  THEN
1933          ALLOCATE( var_dum_real_3d(0:pavement_pars_f%np-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
1934          var_dum_real_3d = pavement_pars_f%pars_xy
1935          DEALLOCATE( pavement_pars_f%pars_xy )
1936          ALLOCATE( pavement_pars_f%pars_xy(0:pavement_pars_f%np-1,            &
1937                                            nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1938          pavement_pars_f%pars_xy = pavement_pars_f%fill
1939          DO  k = 0, pavement_pars_f%np-1
1940             var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                              &
1941                                              var_dum_real_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
1942             CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
1943             pavement_pars_f%pars_xy(k,:,:) = var_exchange_real(:,:)
1944          ENDDO
1945          DEALLOCATE( var_dum_real_3d )
1946       ENDIF
1947
1948       IF ( vegetation_pars_f%from_file )  THEN
1949          ALLOCATE( var_dum_real_3d(0:vegetation_pars_f%np-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
1950          var_dum_real_3d = vegetation_pars_f%pars_xy
1951          DEALLOCATE( vegetation_pars_f%pars_xy )
1952          ALLOCATE( vegetation_pars_f%pars_xy(0:vegetation_pars_f%np-1,        &
1953                                            nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1954          vegetation_pars_f%pars_xy = vegetation_pars_f%fill
1955          DO  k = 0, vegetation_pars_f%np-1
1956             var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                              &
1957                                              var_dum_real_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
1958             CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
1959             vegetation_pars_f%pars_xy(k,:,:) = var_exchange_real(:,:)
1960          ENDDO
1961          DEALLOCATE( var_dum_real_3d )
1962       ENDIF
1963
1964       IF ( water_pars_f%from_file )  THEN
1965          ALLOCATE( var_dum_real_3d(0:water_pars_f%np-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
1966          var_dum_real_3d = water_pars_f%pars_xy
1967          DEALLOCATE( water_pars_f%pars_xy )
1968          ALLOCATE( water_pars_f%pars_xy(0:water_pars_f%np-1,                  &
1969                                         nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1970          water_pars_f%pars_xy = water_pars_f%fill
1971          DO  k = 0, water_pars_f%np-1
1972             var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                              &
1973                                              var_dum_real_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
1974             CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
1975             water_pars_f%pars_xy(k,:,:) = var_exchange_real(:,:)
1976          ENDDO
1977          DEALLOCATE( var_dum_real_3d )
1978       ENDIF
1979
1980       IF ( root_area_density_lsm_f%from_file )  THEN
1981          ALLOCATE( var_dum_real_3d(0:root_area_density_lsm_f%nz-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
1982          var_dum_real_3d = root_area_density_lsm_f%var
1983          DEALLOCATE( root_area_density_lsm_f%var )
1984          ALLOCATE( root_area_density_lsm_f%var(0:root_area_density_lsm_f%nz-1,&
1985                                                nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1986          root_area_density_lsm_f%var = root_area_density_lsm_f%fill
1987
1988          DO  k = 0, root_area_density_lsm_f%nz-1
1989             var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                              &
1990                                              var_dum_real_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
1991             CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
1992             root_area_density_lsm_f%var(k,:,:) = var_exchange_real(:,:)
1993          ENDDO
1994          DEALLOCATE( var_dum_real_3d )
1995       ENDIF
1996
1997       IF ( soil_pars_f%from_file )  THEN
1998          IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN
1999
2000             ALLOCATE( var_dum_real_3d(0:soil_pars_f%np-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
2001             var_dum_real_3d = soil_pars_f%pars_xy
2002             DEALLOCATE( soil_pars_f%pars_xy )
2003             ALLOCATE( soil_pars_f%pars_xy(0:soil_pars_f%np-1,                 &
2004                                            nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
2005             soil_pars_f%pars_xy = soil_pars_f%fill
2006
2007             DO  k = 0, soil_pars_f%np-1
2008                var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                           &
2009                                              var_dum_real_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
2010                CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
2011                soil_pars_f%pars_xy(k,:,:) = var_exchange_real(:,:)
2012             ENDDO
2013             DEALLOCATE( var_dum_real_3d )
2014          ELSEIF ( soil_pars_f%lod == 2 )  THEN
2015             ALLOCATE( var_dum_real_4d(0:soil_pars_f%np-1,                     &
2016                                       0:soil_pars_f%nz-1,                     &
2017                                       nys:nyn,nxl:nxr) )
2018             var_dum_real_4d = soil_pars_f%pars_xyz
2019             DEALLOCATE( soil_pars_f%pars_xyz )
2020             ALLOCATE( soil_pars_f%pars_xyz(0:soil_pars_f%np-1,                &
2021                                            0:soil_pars_f%nz-1,                &
2022                                            nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
2023             soil_pars_f%pars_xyz = soil_pars_f%fill
2024
2025             DO  k2 = 0, soil_pars_f%nz-1
2026                DO  k = 0, soil_pars_f%np-1
2027                   var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                        &
2028                                           var_dum_real_4d(k,k2,nys:nyn,nxl:nxr)
2029                   CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
2030
2031                   soil_pars_f%pars_xyz(k,k2,:,:) = var_exchange_real(:,:)
2032                ENDDO
2033             ENDDO
2034             DEALLOCATE( var_dum_real_4d )
2035          ENDIF
2036       ENDIF
2037
2038       IF ( pavement_subsurface_pars_f%from_file )  THEN
2039          ALLOCATE( var_dum_real_4d(0:pavement_subsurface_pars_f%np-1,         &
2040                                    0:pavement_subsurface_pars_f%nz-1,         &
2041                                    nys:nyn,nxl:nxr) )
2042          var_dum_real_4d = pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz
2043          DEALLOCATE( pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz )
2044          ALLOCATE( pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz                        &
2045                                          (0:pavement_subsurface_pars_f%np-1,  &
2046                                           0:pavement_subsurface_pars_f%nz-1,  &
2047                                           nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
2048          pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz = pavement_subsurface_pars_f%fill
2049
2050          DO  k2 = 0, pavement_subsurface_pars_f%nz-1
2051             DO  k = 0, pavement_subsurface_pars_f%np-1
2052                var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                           &
2053                                          var_dum_real_4d(k,k2,nys:nyn,nxl:nxr)
2054                CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
2055                pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(k,k2,:,:) =                &
2056                                                        var_exchange_real(:,:)
2057             ENDDO
2058          ENDDO
2059          DEALLOCATE( var_dum_real_4d )
2060       ENDIF
2061
2062!
2063!--    In case of non-cyclic boundary conditions, set Neumann conditions at the
2064!--    lateral boundaries.
2065       IF ( .NOT. bc_ns_cyc )  THEN
2066          IF ( nys == 0  )  THEN
2067             IF ( albedo_type_f%from_file )                                    &
2068                albedo_type_f%var(-1,:) = albedo_type_f%var(0,:)
2069             IF ( pavement_type_f%from_file )                                  &
2070                pavement_type_f%var(-1,:) = pavement_type_f%var(0,:)
2071             IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
2072                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
2073                   soil_type_f%var_2d(-1,:) = soil_type_f%var_2d(0,:)
2074                ELSE
2075                   soil_type_f%var_3d(:,-1,:) = soil_type_f%var_3d(:,0,:)
2076                ENDIF
2077             ENDIF
2078             IF ( vegetation_type_f%from_file )                                &
2079                vegetation_type_f%var(-1,:) = vegetation_type_f%var(0,:)
2080             IF ( water_type_f%from_file )                                     &
2081                water_type_f%var(-1,:) = water_type_f%var(0,:)
2082             IF ( surface_fraction_f%from_file )                               &
2083                surface_fraction_f%frac(:,-1,:) = surface_fraction_f%frac(:,0,:)
2084             IF ( building_pars_f%from_file )                                  &
2085                building_pars_f%pars_xy(:,-1,:) = building_pars_f%pars_xy(:,0,:)
2086             IF ( albedo_pars_f%from_file )                                    &
2087                albedo_pars_f%pars_xy(:,-1,:) = albedo_pars_f%pars_xy(:,0,:)
2088             IF ( pavement_pars_f%from_file )                                  &
2089                pavement_pars_f%pars_xy(:,-1,:) = pavement_pars_f%pars_xy(:,0,:)
2090             IF ( vegetation_pars_f%from_file )                                &
2091                vegetation_pars_f%pars_xy(:,-1,:) =                            &
2092                                               vegetation_pars_f%pars_xy(:,0,:)
2093             IF ( water_pars_f%from_file )                                     &
2094                water_pars_f%pars_xy(:,-1,:) = water_pars_f%pars_xy(:,0,:)
2095             IF ( root_area_density_lsm_f%from_file )                          &
2096                root_area_density_lsm_f%var(:,-1,:) =                          &
2097                                            root_area_density_lsm_f%var(:,0,:)
2098             IF ( soil_pars_f%from_file )  THEN
2099                IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN
2100                   soil_pars_f%pars_xy(:,-1,:) = soil_pars_f%pars_xy(:,0,:)
2101                ELSE
2102                   soil_pars_f%pars_xyz(:,:,-1,:) = soil_pars_f%pars_xyz(:,:,0,:)
2103                ENDIF
2104             ENDIF
2105             IF ( pavement_subsurface_pars_f%from_file )                       &
2106                pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,-1,:) =                &
2107                                   pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,0,:)
2108          ENDIF
2109
2110          IF ( nyn == ny )  THEN
2111             IF ( albedo_type_f%from_file )                                    &
2112                albedo_type_f%var(ny+1,:) = albedo_type_f%var(ny,:)
2113             IF ( pavement_type_f%from_file )                                  &
2114                pavement_type_f%var(ny+1,:) = pavement_type_f%var(ny,:)
2115             IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
2116                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
2117                   soil_type_f%var_2d(ny+1,:) = soil_type_f%var_2d(ny,:)
2118                ELSE
2119                   soil_type_f%var_3d(:,ny+1,:) = soil_type_f%var_3d(:,ny,:)
2120                ENDIF
2121             ENDIF
2122             IF ( vegetation_type_f%from_file )                                &
2123                vegetation_type_f%var(ny+1,:) = vegetation_type_f%var(ny,:)
2124             IF ( water_type_f%from_file )                                     &
2125                water_type_f%var(ny+1,:) = water_type_f%var(ny,:)
2126             IF ( surface_fraction_f%from_file )                               &
2127                surface_fraction_f%frac(:,ny+1,:) =                            &
2128                                             surface_fraction_f%frac(:,ny,:)
2129             IF ( building_pars_f%from_file )                                  &
2130                building_pars_f%pars_xy(:,ny+1,:) =                            &
2131                                             building_pars_f%pars_xy(:,ny,:)
2132             IF ( albedo_pars_f%from_file )                                    &
2133                albedo_pars_f%pars_xy(:,ny+1,:) = albedo_pars_f%pars_xy(:,ny,:)
2134             IF ( pavement_pars_f%from_file )                                  &
2135                pavement_pars_f%pars_xy(:,ny+1,:) =                            &
2136                                             pavement_pars_f%pars_xy(:,ny,:)
2137             IF ( vegetation_pars_f%from_file )                                &
2138                vegetation_pars_f%pars_xy(:,ny+1,:) =                          &
2139                                               vegetation_pars_f%pars_xy(:,ny,:)
2140             IF ( water_pars_f%from_file )                                     &
2141                water_pars_f%pars_xy(:,ny+1,:) = water_pars_f%pars_xy(:,ny,:)
2142             IF ( root_area_density_lsm_f%from_file )                          &
2143                root_area_density_lsm_f%var(:,ny+1,:) =                        &
2144                                            root_area_density_lsm_f%var(:,ny,:)
2145             IF ( soil_pars_f%from_file )  THEN
2146                IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN
2147                   soil_pars_f%pars_xy(:,ny+1,:) = soil_pars_f%pars_xy(:,ny,:)
2148                ELSE
2149                   soil_pars_f%pars_xyz(:,:,ny+1,:) =                          &
2150                                              soil_pars_f%pars_xyz(:,:,ny,:)
2151                ENDIF
2152             ENDIF
2153             IF ( pavement_subsurface_pars_f%from_file )                       &
2154                pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,ny+1,:) =              &
2155                                   pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,ny,:)
2156          ENDIF
2157       ENDIF
2158
2159       IF ( .NOT. bc_lr_cyc )  THEN
2160          IF ( nxl == 0 )  THEN
2161            IF ( albedo_type_f%from_file )                                     &
2162                albedo_type_f%var(:,-1) = albedo_type_f%var(:,0)
2163             IF ( pavement_type_f%from_file )                                  &
2164                pavement_type_f%var(:,-1) = pavement_type_f%var(:,0)
2165             IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
2166                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
2167                   soil_type_f%var_2d(:,-1) = soil_type_f%var_2d(:,0)
2168                ELSE
2169                   soil_type_f%var_3d(:,:,-1) = soil_type_f%var_3d(:,:,0)
2170                ENDIF
2171             ENDIF
2172             IF ( vegetation_type_f%from_file )                                &
2173                vegetation_type_f%var(:,-1) = vegetation_type_f%var(:,0)
2174             IF ( water_type_f%from_file )                                     &
2175                water_type_f%var(:,-1) = water_type_f%var(:,0)
2176             IF ( surface_fraction_f%from_file )                               &
2177                surface_fraction_f%frac(:,:,-1) = surface_fraction_f%frac(:,:,0)
2178             IF ( building_pars_f%from_file )                                  &
2179                building_pars_f%pars_xy(:,:,-1) = building_pars_f%pars_xy(:,:,0)
2180             IF ( albedo_pars_f%from_file )                                    &
2181                albedo_pars_f%pars_xy(:,:,-1) = albedo_pars_f%pars_xy(:,:,0)
2182             IF ( pavement_pars_f%from_file )                                  &
2183                pavement_pars_f%pars_xy(:,:,-1) = pavement_pars_f%pars_xy(:,:,0)
2184             IF ( vegetation_pars_f%from_file )                                &
2185                vegetation_pars_f%pars_xy(:,:,-1) =                            &
2186                                               vegetation_pars_f%pars_xy(:,:,0)
2187             IF ( water_pars_f%from_file )                                     &
2188                water_pars_f%pars_xy(:,:,-1) = water_pars_f%pars_xy(:,:,0)
2189             IF ( root_area_density_lsm_f%from_file )                          &
2190                root_area_density_lsm_f%var(:,:,-1) =                          &
2191                                            root_area_density_lsm_f%var(:,:,0)
2192             IF ( soil_pars_f%from_file )  THEN
2193                IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN
2194                   soil_pars_f%pars_xy(:,:,-1) = soil_pars_f%pars_xy(:,:,0)
2195                ELSE
2196                   soil_pars_f%pars_xyz(:,:,:,-1) = soil_pars_f%pars_xyz(:,:,:,0)
2197                ENDIF
2198             ENDIF
2199             IF ( pavement_subsurface_pars_f%from_file )                       &
2200                pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,:,-1) =                &
2201                                    pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,:,0)
2202          ENDIF
2203
2204          IF ( nxr == nx )  THEN
2205             IF ( albedo_type_f%from_file )                                    &
2206                albedo_type_f%var(:,nx+1) = albedo_type_f%var(:,nx)
2207             IF ( pavement_type_f%from_file )                                  &
2208                pavement_type_f%var(:,nx+1) = pavement_type_f%var(:,nx)
2209             IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
2210                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
2211                   soil_type_f%var_2d(:,nx+1) = soil_type_f%var_2d(:,nx)
2212                ELSE
2213                   soil_type_f%var_3d(:,:,nx+1) = soil_type_f%var_3d(:,:,nx)
2214                ENDIF
2215             ENDIF
2216             IF ( vegetation_type_f%from_file )                                &
2217                vegetation_type_f%var(:,nx+1) = vegetation_type_f%var(:,nx)
2218             IF ( water_type_f%from_file )                                     &
2219                water_type_f%var(:,nx+1) = water_type_f%var(:,nx)
2220             IF ( surface_fraction_f%from_file )                               &
2221                surface_fraction_f%frac(:,:,nx+1) =                            &
2222                                             surface_fraction_f%frac(:,:,nx)
2223             IF ( building_pars_f%from_file )                                  &
2224                building_pars_f%pars_xy(:,:,nx+1) =                            &
2225                                             building_pars_f%pars_xy(:,:,nx)
2226             IF ( albedo_pars_f%from_file )                                    &
2227                albedo_pars_f%pars_xy(:,:,nx+1) = albedo_pars_f%pars_xy(:,:,nx)
2228             IF ( pavement_pars_f%from_file )                                  &
2229                pavement_pars_f%pars_xy(:,:,nx+1) =                            &
2230                                             pavement_pars_f%pars_xy(:,:,nx)
2231             IF ( vegetation_pars_f%from_file )                                &
2232                vegetation_pars_f%pars_xy(:,:,nx+1) =                          &
2233                                               vegetation_pars_f%pars_xy(:,:,nx)
2234             IF ( water_pars_f%from_file )                                     &
2235                water_pars_f%pars_xy(:,:,nx+1) = water_pars_f%pars_xy(:,:,nx)
2236             IF ( root_area_density_lsm_f%from_file )                          &
2237                root_area_density_lsm_f%var(:,:,nx+1) =                        &
2238                                            root_area_density_lsm_f%var(:,:,nx)
2239             IF ( soil_pars_f%from_file )  THEN
2240                IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN
2241                   soil_pars_f%pars_xy(:,:,nx+1) = soil_pars_f%pars_xy(:,:,nx)
2242                ELSE
2243                   soil_pars_f%pars_xyz(:,:,:,nx+1) =                          &
2244                                              soil_pars_f%pars_xyz(:,:,:,nx)
2245                ENDIF
2246             ENDIF
2247             IF ( pavement_subsurface_pars_f%from_file )                       &
2248                pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,:,nx+1) =              &
2249                                   pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,:,nx)
2250          ENDIF
2251       ENDIF
2252
2253    END SUBROUTINE netcdf_data_input_surface_data
2254
2255!------------------------------------------------------------------------------!
2256! Description:
2257! ------------
2258!> Reads orography and building information.
2259!------------------------------------------------------------------------------!
2260    SUBROUTINE netcdf_data_input_topo
2261
2262       USE control_parameters,                                                 &
2263           ONLY:  bc_lr_cyc, bc_ns_cyc, message_string, topography
2264
2265       USE indices,                                                            &
2266           ONLY:  nbgp, nx, nxl, nxr, ny, nyn, nys, nzb
2267
2268
2269       IMPLICIT NONE
2270
2271       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names  !< variable names in static input file
2272
2273
2274       INTEGER(iwp) ::  i             !< running index along x-direction
2275       INTEGER(iwp) ::  ii            !< running index for IO blocks
2276       INTEGER(iwp) ::  id_topo       !< NetCDF id of topograhy input file
2277       INTEGER(iwp) ::  j             !< running index along y-direction
2278       INTEGER(iwp) ::  num_vars      !< number of variables in netcdf input file
2279       INTEGER(iwp) ::  skip_n_rows   !< counting variable to skip rows while reading topography file
2280
2281       INTEGER(iwp), DIMENSION(nys-nbgp:nyn+nbgp,nxl-nbgp:nxr+nbgp) ::  var_exchange_int !< dummy variables used to exchange 32-bit Integer arrays
2282
2283       REAL(wp) ::  dum           !< dummy variable to skip columns while reading topography file
2284!
2285!--    CPU measurement
2286       CALL cpu_log( log_point_s(83), 'NetCDF/ASCII input topo', 'start' )
2287
2288!
2289!--    Input via palm-input data standard
2290       IF ( input_pids_static )  THEN
2291#if defined ( __netcdf )
2292!
2293!--       Open file in read-only mode
2294          CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //                    &
2295                               TRIM( coupling_char ), id_topo )
2296!
2297!--       At first, inquire all variable names.
2298!--       This will be used to check whether an  input variable exist
2299!--       or not.
2300          CALL inquire_num_variables( id_topo, num_vars )
2301!
2302!--       Allocate memory to store variable names and inquire them.
2303          ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
2304          CALL inquire_variable_names( id_topo, var_names )
2305!
2306!--       Read x, y - dimensions. Only required for consistency checks.
2307          CALL get_dimension_length( id_topo, dim_static%nx, 'x' )
2308          CALL get_dimension_length( id_topo, dim_static%ny, 'y' )
2309          ALLOCATE( dim_static%x(0:dim_static%nx-1) )
2310          ALLOCATE( dim_static%y(0:dim_static%ny-1) )
2311          CALL get_variable( id_topo, 'x', dim_static%x )
2312          CALL get_variable( id_topo, 'y', dim_static%y )
2313!
2314!--       Terrain height. First, get variable-related _FillValue attribute
2315          IF ( check_existence( var_names, 'zt' ) )  THEN
2316             terrain_height_f%from_file = .TRUE.
2317             CALL get_attribute( id_topo, char_fill, terrain_height_f%fill,    &
2318                                 .FALSE., 'zt' )
2319!
2320!--          Input 2D terrain height.
2321             ALLOCATE ( terrain_height_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
2322             
2323             CALL get_variable( id_topo, 'zt', terrain_height_f%var,           &
2324                                nxl, nxr, nys, nyn )
2325
2326          ELSE
2327             terrain_height_f%from_file = .FALSE.
2328          ENDIF
2329
2330!
2331!--       Read building height. First, read its _FillValue attribute,
2332!--       as well as lod attribute
2333          buildings_f%from_file = .FALSE.
2334          IF ( check_existence( var_names, 'buildings_2d' ) )  THEN
2335             buildings_f%from_file = .TRUE.
2336             CALL get_attribute( id_topo, char_lod, buildings_f%lod,           &
2337                                 .FALSE., 'buildings_2d' )
2338
2339             CALL get_attribute( id_topo, char_fill, buildings_f%fill1,        &
2340                                 .FALSE., 'buildings_2d' )
2341
2342!
2343!--          Read 2D buildings
2344             IF ( buildings_f%lod == 1 )  THEN
2345                ALLOCATE ( buildings_f%var_2d(nys:nyn,nxl:nxr) )
2346
2347                CALL get_variable( id_topo, 'buildings_2d',                    &
2348                                   buildings_f%var_2d,                         &
2349                                   nxl, nxr, nys, nyn )
2350             ELSE
2351                message_string = 'NetCDF attribute lod ' //                    &
2352                                 '(level of detail) is not set ' //            &
2353                                 'properly for buildings_2d.'
2354                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0540',               &
2355                               1, 2, 0, 6, 0 )
2356             ENDIF
2357          ENDIF
2358!
2359!--       If available, also read 3D building information. If both are
2360!--       available, use 3D information.
2361          IF ( check_existence( var_names, 'buildings_3d' ) )  THEN
2362             buildings_f%from_file = .TRUE.
2363             CALL get_attribute( id_topo, char_lod, buildings_f%lod,           &
2364                                 .FALSE., 'buildings_3d' )     
2365
2366             CALL get_attribute( id_topo, char_fill, buildings_f%fill2,        &
2367                                 .FALSE., 'buildings_3d' )
2368
2369             CALL get_dimension_length( id_topo, buildings_f%nz, 'z' )
2370!
2371!--          Read 3D buildings
2372             IF ( buildings_f%lod == 2 )  THEN
2373                ALLOCATE( buildings_f%z(nzb:buildings_f%nz-1) )
2374                CALL get_variable( id_topo, 'z', buildings_f%z )
2375
2376                ALLOCATE( buildings_f%var_3d(nzb:buildings_f%nz-1,             &
2377                                             nys:nyn,nxl:nxr) )
2378                buildings_f%var_3d = 0
2379               
2380                CALL get_variable( id_topo, 'buildings_3d',                    &
2381                                   buildings_f%var_3d,                         &
2382                                   nxl, nxr, nys, nyn, 0, buildings_f%nz-1 )
2383             ELSE
2384                message_string = 'NetCDF attribute lod ' //                    &
2385                                 '(level of detail) is not set ' //            &
2386                                 'properly for buildings_3d.'
2387                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0541',               &
2388                               1, 2, 0, 6, 0 )
2389             ENDIF
2390          ENDIF
2391!
2392!--       Read building IDs and its FillValue attribute. Further required
2393!--       for mapping buildings on top of orography.
2394          IF ( check_existence( var_names, 'building_id' ) )  THEN
2395             building_id_f%from_file = .TRUE.
2396             CALL get_attribute( id_topo, char_fill,                           &
2397                                 building_id_f%fill, .FALSE.,                  &
2398                                 'building_id' )
2399
2400             ALLOCATE ( building_id_f%var(nys:nyn,nxl:nxr) )
2401             
2402             CALL get_variable( id_topo, 'building_id', building_id_f%var,     &
2403                                nxl, nxr, nys, nyn )
2404          ELSE
2405             building_id_f%from_file = .FALSE.
2406          ENDIF
2407!
2408!--       Read building_type and required attributes.
2409          IF ( check_existence( var_names, 'building_type' ) )  THEN
2410             building_type_f%from_file = .TRUE.
2411             CALL get_attribute( id_topo, char_fill,                           &
2412                                 building_type_f%fill, .FALSE.,                &
2413                                 'building_type' )
2414
2415             ALLOCATE ( building_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr) )
2416
2417             CALL get_variable( id_topo, 'building_type', building_type_f%var, &
2418                                nxl, nxr, nys, nyn )
2419
2420          ELSE
2421             building_type_f%from_file = .FALSE.
2422          ENDIF
2423!
2424!--       Close topography input file
2425          CALL close_input_file( id_topo )
2426#else
2427          CONTINUE
2428#endif
2429!
2430!--    ASCII input
2431       ELSEIF ( TRIM( topography ) == 'read_from_file' )  THEN
2432             
2433          DO  ii = 0, io_blocks-1
2434             IF ( ii == io_group )  THEN
2435
2436                OPEN( 90, FILE='TOPOGRAPHY_DATA'//TRIM( coupling_char ),       &
2437                      STATUS='OLD', FORM='FORMATTED', ERR=10 )
2438!
2439!--             Read topography PE-wise. Rows are read from nyn to nys, columns
2440!--             are read from nxl to nxr. At first, ny-nyn rows need to be skipped.
2441                skip_n_rows = 0
2442                DO WHILE ( skip_n_rows < ny - nyn )
2443                   READ( 90, * )
2444                   skip_n_rows = skip_n_rows + 1
2445                ENDDO
2446!
2447!--             Read data from nyn to nys and nxl to nxr. Therefore, skip
2448!--             column until nxl-1 is reached
2449                ALLOCATE ( buildings_f%var_2d(nys:nyn,nxl:nxr) )
2450                DO  j = nyn, nys, -1
2451                   READ( 90, *, ERR=11, END=11 )                               &
2452                                   ( dum, i = 0, nxl-1 ),                      &
2453                                   ( buildings_f%var_2d(j,i), i = nxl, nxr )
2454                ENDDO
2455
2456                GOTO 12
2457
2458 10             message_string = 'file TOPOGRAPHY_DATA'//                      &
2459                                 TRIM( coupling_char )// ' does not exist'
2460                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0208', 1, 2, 0, 6, 0 )
2461
2462 11             message_string = 'errors in file TOPOGRAPHY_DATA'//            &
2463                                 TRIM( coupling_char )
2464                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0209', 2, 2, 0, 6, 0 )
2465
2466 12             CLOSE( 90 )
2467                buildings_f%from_file = .TRUE.
2468
2469             ENDIF
2470#if defined( __parallel )
2471             CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
2472#endif
2473          ENDDO
2474
2475       ENDIF
2476!
2477!--    End of CPU measurement
2478       CALL cpu_log( log_point_s(83), 'NetCDF/ASCII input topo', 'stop' )
2479!
2480!--    Check for minimum requirement to setup building topography. If buildings
2481!--    are provided, also an ID and a type are required.
2482!--    Note, doing this check in check_parameters
2483!--    will be too late (data will be used for grid inititialization before).
2484       IF ( input_pids_static )  THEN
2485          IF ( buildings_f%from_file  .AND.                                    &
2486               .NOT. building_id_f%from_file )  THEN
2487             message_string = 'If building heigths are prescribed in ' //      &
2488                              'static input file, also an ID is required.'
2489             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0542', 1, 2, 0, 6, 0 )
2490          ENDIF
2491       ENDIF
2492!
2493!--    In case no terrain height is provided by static input file, allocate
2494!--    array nevertheless and set terrain height to 0, which simplifies
2495!--    topography initialization.
2496       IF ( .NOT. terrain_height_f%from_file )  THEN
2497          ALLOCATE ( terrain_height_f%var(nys:nyn,nxl:nxr) )
2498          terrain_height_f%var = 0.0_wp
2499       ENDIF
2500!
2501!--    Finally, exchange 1 ghost point for building ID and type.
2502!--    In case of non-cyclic boundary conditions set Neumann conditions at the
2503!--    lateral boundaries.
2504       IF ( building_id_f%from_file )  THEN
2505          var_exchange_int                  = building_id_f%fill
2506          var_exchange_int(nys:nyn,nxl:nxr) = building_id_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)
2507          CALL exchange_horiz_2d_int( var_exchange_int, nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
2508          DEALLOCATE( building_id_f%var )
2509          ALLOCATE( building_id_f%var(nys-nbgp:nyn+nbgp,nxl-nbgp:nxr+nbgp) )
2510          building_id_f%var = var_exchange_int
2511
2512          IF ( .NOT. bc_ns_cyc )  THEN
2513             IF ( nys == 0  )  building_id_f%var(-1,:)   = building_id_f%var(0,:)
2514             IF ( nyn == ny )  building_id_f%var(ny+1,:) = building_id_f%var(ny,:)
2515          ENDIF
2516          IF ( .NOT. bc_lr_cyc )  THEN
2517             IF ( nxl == 0  )  building_id_f%var(:,-1)   = building_id_f%var(:,0)
2518             IF ( nxr == nx )  building_id_f%var(:,nx+1) = building_id_f%var(:,nx)
2519          ENDIF
2520       ENDIF
2521
2522       IF ( building_type_f%from_file )  THEN
2523          var_exchange_int                  = INT( building_type_f%fill, KIND = 4 )
2524          var_exchange_int(nys:nyn,nxl:nxr) =                                  &
2525                          INT( building_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr), KIND = 4 )
2526          CALL exchange_horiz_2d_int( var_exchange_int, nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
2527          DEALLOCATE( building_type_f%var )
2528          ALLOCATE( building_type_f%var(nys-nbgp:nyn+nbgp,nxl-nbgp:nxr+nbgp) )
2529          building_type_f%var = INT( var_exchange_int, KIND = 1 )
2530
2531          IF ( .NOT. bc_ns_cyc )  THEN
2532             IF ( nys == 0  )  building_type_f%var(-1,:)   = building_type_f%var(0,:)
2533             IF ( nyn == ny )  building_type_f%var(ny+1,:) = building_type_f%var(ny,:)
2534          ENDIF
2535          IF ( .NOT. bc_lr_cyc )  THEN
2536             IF ( nxl == 0  )  building_type_f%var(:,-1)   = building_type_f%var(:,0)
2537             IF ( nxr == nx )  building_type_f%var(:,nx+1) = building_type_f%var(:,nx)
2538          ENDIF
2539       ENDIF
2540
2541    END SUBROUTINE netcdf_data_input_topo
2542
2543!------------------------------------------------------------------------------!
2544! Description:
2545! ------------
2546!> Reads initialization data of u, v, w, pt, q, geostrophic wind components,
2547!> as well as soil moisture and soil temperature, derived from larger-scale
2548!> model (COSMO) by Inifor.
2549!------------------------------------------------------------------------------!
2550    SUBROUTINE netcdf_data_input_init_3d
2551
2552       USE arrays_3d,                                                          &
2553           ONLY:  q, pt, u, v, w, zu, zw
2554
2555       USE control_parameters,                                                 &
2556           ONLY:  bc_lr_cyc, bc_ns_cyc, humidity, message_string, neutral
2557
2558       USE indices,                                                            &
2559           ONLY:  nx, nxl, nxlu, nxr, ny, nyn, nys, nysv, nzb, nz, nzt
2560
2561       IMPLICIT NONE
2562
2563       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names
2564
2565       LOGICAL      ::  dynamic_3d = .TRUE. !< flag indicating that 3D data is read from dynamic file
2566       
2567       INTEGER(iwp) ::  id_dynamic !< NetCDF id of dynamic input file
2568       INTEGER(iwp) ::  num_vars   !< number of variables in netcdf input file
2569
2570       LOGICAL      ::  check_passed !< flag indicating if a check passed
2571
2572!
2573!--    Skip routine if no input file with dynamic input data is available.
2574       IF ( .NOT. input_pids_dynamic )  RETURN
2575!
2576!--    Please note, Inifor is designed to provide initial data for u and v for
2577!--    the prognostic grid points in case of lateral Dirichlet conditions.
2578!--    This means that Inifor provides data from nxlu:nxr (for u) and
2579!--    from nysv:nyn (for v) at the left and south domain boundary, respectively.
2580!--    However, as work-around for the moment, PALM will run with cyclic
2581!--    conditions and will be initialized with data provided by Inifor
2582!--    boundaries in case of Dirichlet.
2583!--    Hence, simply set set nxlu/nysv to 1 (will be reset to its original value
2584!--    at the end of this routine.
2585       IF ( bc_lr_cyc  .AND.  nxl == 0 )  nxlu = 1
2586       IF ( bc_ns_cyc  .AND.  nys == 0 )  nysv = 1
2587
2588!
2589!--    CPU measurement
2590       CALL cpu_log( log_point_s(85), 'NetCDF input init', 'start' )
2591
2592#if defined ( __netcdf )
2593!
2594!--    Open file in read-only mode
2595       CALL open_read_file( TRIM( input_file_dynamic ) //                      &
2596                            TRIM( coupling_char ), id_dynamic )
2597
2598!
2599!--    At first, inquire all variable names.
2600       CALL inquire_num_variables( id_dynamic, num_vars )
2601!
2602!--    Allocate memory to store variable names.
2603       ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
2604       CALL inquire_variable_names( id_dynamic, var_names )
2605!
2606!--    Read vertical dimension of scalar und w grid.
2607       CALL get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nzu, 'z'     )
2608       CALL get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nzw, 'zw'    )
2609!
2610!--    Read also the horizontal dimensions. These are used just used fo
2611!--    checking the compatibility with the PALM grid before reading.
2612       CALL get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nx,  'x'  )
2613       CALL get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nxu, 'xu' )
2614       CALL get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%ny,  'y'  )
2615       CALL get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nyv, 'yv' )
2616
2617!
2618!--    Check for correct horizontal and vertical dimension. Please note,
2619!--    checks are performed directly here and not called from
2620!--    check_parameters as some varialbes are still not allocated there.
2621!--    Moreover, please note, u- and v-grid has 1 grid point less on
2622!--    Inifor grid.
2623       IF ( init_3d%nx-1 /= nx  .OR.  init_3d%nxu-1 /= nx - 1  .OR.            &
2624            init_3d%ny-1 /= ny  .OR.  init_3d%nyv-1 /= ny - 1 )  THEN
2625          message_string = 'Number of inifor horizontal grid points  '//       &
2626                           'does not match the number of numeric grid '//      &
2627                           'points.'
2628          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0543', 1, 2, 0, 6, 0 )
2629       ENDIF
2630
2631       IF ( init_3d%nzu /= nz )  THEN
2632          message_string = 'Number of inifor vertical grid points ' //         &
2633                           'does not match the number of numeric grid '//      &
2634                           'points.'
2635          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0543', 1, 2, 0, 6, 0 )
2636       ENDIF
2637!
2638!--    Read vertical dimensions. Later, these are required for eventual
2639!--    inter- and extrapolations of the initialization data.
2640       IF ( check_existence( var_names, 'z' ) )  THEN
2641          ALLOCATE( init_3d%zu_atmos(1:init_3d%nzu) )
2642          CALL get_variable( id_dynamic, 'z', init_3d%zu_atmos )
2643       ENDIF
2644       IF ( check_existence( var_names, 'zw' ) )  THEN
2645          ALLOCATE( init_3d%zw_atmos(1:init_3d%nzw) )
2646          CALL get_variable( id_dynamic, 'zw', init_3d%zw_atmos )
2647       ENDIF
2648!
2649!--    Check for consistency between vertical coordinates in dynamic
2650!--    driver and numeric grid.
2651!--    Please note, depending on compiler options both may be
2652!--    equal up to a certain threshold, and differences between
2653!--    the numeric grid and vertical coordinate in the driver can built-
2654!--    up to 10E-1-10E-0 m. For this reason, the check is performed not
2655!--    for exactly matching values.
2656       IF ( ANY( ABS( zu(1:nzt)   - init_3d%zu_atmos(1:init_3d%nzu) )    &
2657                      > 10E-1 )  .OR.                                    &
2658            ANY( ABS( zw(1:nzt-1) - init_3d%zw_atmos(1:init_3d%nzw) )    &
2659                      > 10E-1 ) )  THEN
2660          message_string = 'Vertical grid in dynamic driver does not '// &
2661                           'match the numeric grid.'
2662          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0543', 1, 2, 0, 6, 0 )
2663       ENDIF
2664!
2665!--    Read initial geostrophic wind components at
2666!--    t = 0 (index 1 in file).
2667       IF ( check_existence( var_names, 'ls_forcing_ug' ) )  THEN
2668          ALLOCATE( init_3d%ug_init(nzb:nzt+1) )
2669          init_3d%ug_init = 0.0_wp
2670
2671          CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_ug', 1,          &
2672                                init_3d%ug_init(1:nzt) )
2673!
2674!--       Set top-boundary condition (Neumann)
2675          init_3d%ug_init(nzt+1) = init_3d%ug_init(nzt)
2676
2677          init_3d%from_file_ug = .TRUE.
2678       ELSE
2679          init_3d%from_file_ug = .FALSE.
2680       ENDIF
2681       IF ( check_existence( var_names, 'ls_forcing_vg' ) )  THEN
2682          ALLOCATE( init_3d%vg_init(nzb:nzt+1) )
2683          init_3d%vg_init = 0.0_wp
2684
2685          CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_vg', 1,          &
2686                                init_3d%vg_init(1:nzt) )
2687!
2688!--       Set top-boundary condition (Neumann)
2689          init_3d%vg_init(nzt+1) = init_3d%vg_init(nzt)
2690
2691          init_3d%from_file_vg = .TRUE.
2692       ELSE
2693          init_3d%from_file_vg = .FALSE.
2694       ENDIF
2695!
2696!--    Read inital 3D data of u, v, w, pt and q,
2697!--    derived from COSMO model. Read PE-wise yz-slices.
2698!--    Please note, the u-, v- and w-component are defined on different
2699!--    grids with one element less in the x-, y-,
2700!--    and z-direction, respectively. Hence, reading is subdivided
2701!--    into separate loops. 
2702!--    Read u-component
2703       IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_u' ) )  THEN
2704!
2705!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
2706          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_u,           &
2707                              .FALSE., 'init_atmosphere_u' )
2708          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_u,             &
2709                              .FALSE., 'init_atmosphere_u' )
2710!
2711!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
2712          IF ( init_3d%lod_u == 1 )  THEN
2713             ALLOCATE( init_3d%u_init(nzb:nzt+1) )
2714             init_3d%u_init = 0.0_wp
2715
2716             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_u',               &
2717                                init_3d%u_init(nzb+1:nzt) )
2718!
2719!--          Set top-boundary condition (Neumann)
2720             init_3d%u_init(nzt+1) = init_3d%u_init(nzt)
2721!
2722!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
2723          ELSEIF ( init_3d%lod_u == 2 )  THEN
2724             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_u',               &
2725                                u(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxlu:nxr),                 &
2726                                nxlu, nys+1, nzb+1,                            &
2727                                nxr-nxlu+1, nyn-nys+1, init_3d%nzu,            &
2728                                dynamic_3d )
2729!
2730!--          Set value at leftmost model grid point nxl = 0. This is because
2731!--          Inifor provides data only from 1:nx-1 since it assumes non-cyclic
2732!--          conditions.
2733             IF ( nxl == 0 )                                                   &
2734                u(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl) = u(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxlu)
2735!
2736!--          Set bottom and top-boundary
2737             u(nzb,:,:)   = u(nzb+1,:,:)
2738             u(nzt+1,:,:) = u(nzt,:,:)
2739             
2740          ENDIF
2741          init_3d%from_file_u = .TRUE.
2742       ELSE
2743          message_string = 'Missing initial data for u-component'
2744          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
2745       ENDIF
2746!
2747!--    Read v-component
2748       IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_v' ) )  THEN
2749!
2750!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
2751          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_v,           &
2752                              .FALSE., 'init_atmosphere_v' )
2753          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_v,             &
2754                              .FALSE., 'init_atmosphere_v' )
2755!
2756!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
2757          IF ( init_3d%lod_v == 1 )  THEN
2758             ALLOCATE( init_3d%v_init(nzb:nzt+1) )
2759             init_3d%v_init = 0.0_wp
2760
2761             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_v',               &
2762                                init_3d%v_init(nzb+1:nzt) )
2763!
2764!--          Set top-boundary condition (Neumann)
2765             init_3d%v_init(nzt+1) = init_3d%v_init(nzt)
2766!
2767!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
2768          ELSEIF ( init_3d%lod_v == 2 )  THEN
2769         
2770             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_v',               &
2771                                v(nzb+1:nzt,nysv:nyn,nxl:nxr),                 &
2772                                nxl+1, nysv, nzb+1,                            &
2773                                nxr-nxl+1, nyn-nysv+1, init_3d%nzu,            &
2774                                dynamic_3d )
2775!
2776!--          Set value at southmost model grid point nys = 0. This is because
2777!--          Inifor provides data only from 1:ny-1 since it assumes non-cyclic
2778!--          conditions.
2779             IF ( nys == 0 )                                                   &
2780                v(nzb+1:nzt,nys,nxl:nxr) = v(nzb+1:nzt,nysv,nxl:nxr)                               
2781!
2782!--          Set bottom and top-boundary
2783             v(nzb,:,:)   = v(nzb+1,:,:)
2784             v(nzt+1,:,:) = v(nzt,:,:)
2785             
2786          ENDIF
2787          init_3d%from_file_v = .TRUE.
2788       ELSE
2789          message_string = 'Missing initial data for v-component'
2790          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
2791       ENDIF
2792!
2793!--    Read w-component
2794       IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_w' ) )  THEN
2795!
2796!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
2797          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_w,           &
2798                              .FALSE., 'init_atmosphere_w' )
2799          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_w,             &
2800                              .FALSE., 'init_atmosphere_w' )
2801!
2802!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
2803          IF ( init_3d%lod_w == 1 )  THEN
2804             ALLOCATE( init_3d%w_init(nzb:nzt+1) )
2805             init_3d%w_init = 0.0_wp
2806
2807             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_w',               &
2808                                init_3d%w_init(nzb+1:nzt-1) )
2809!
2810!--          Set top-boundary condition (Neumann)
2811             init_3d%w_init(nzt:nzt+1) = init_3d%w_init(nzt-1)
2812!
2813!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
2814          ELSEIF ( init_3d%lod_w == 2 )  THEN
2815
2816             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_w',                &
2817                                w(nzb+1:nzt-1,nys:nyn,nxl:nxr),                 &
2818                                nxl+1, nys+1, nzb+1,                            &
2819                                nxr-nxl+1, nyn-nys+1, init_3d%nzw,              &
2820                                dynamic_3d )
2821!
2822!--          Set bottom and top-boundary                               
2823             w(nzb,:,:)   = 0.0_wp 
2824             w(nzt,:,:)   = w(nzt-1,:,:)
2825             w(nzt+1,:,:) = w(nzt-1,:,:)
2826
2827          ENDIF
2828          init_3d%from_file_w = .TRUE.
2829       ELSE
2830          message_string = 'Missing initial data for w-component'
2831          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
2832       ENDIF
2833!
2834!--    Read potential temperature
2835       IF ( .NOT. neutral )  THEN
2836          IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_pt' ) )  THEN
2837!
2838!--          Read attributes for the fill value and level-of-detail
2839             CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_pt,       &
2840                                 .FALSE., 'init_atmosphere_pt' )
2841             CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_pt,         &
2842                                 .FALSE., 'init_atmosphere_pt' )
2843!
2844!--          level-of-detail 1 - read initialization profile
2845             IF ( init_3d%lod_pt == 1 )  THEN
2846                ALLOCATE( init_3d%pt_init(nzb:nzt+1) )
2847
2848                CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_pt',           &
2849                                   init_3d%pt_init(nzb+1:nzt) )
2850!
2851!--             Set Neumann top and surface boundary condition for initial
2852!--             profil
2853                init_3d%pt_init(nzb)   = init_3d%pt_init(nzb+1)
2854                init_3d%pt_init(nzt+1) = init_3d%pt_init(nzt)
2855!
2856!--          level-of-detail 2 - read 3D initialization data
2857             ELSEIF ( init_3d%lod_pt == 2 )  THEN
2858
2859                CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_pt',           &
2860                                   pt(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl:nxr),              &
2861                                   nxl+1, nys+1, nzb+1,                        &
2862                                   nxr-nxl+1, nyn-nys+1, init_3d%nzu,          &
2863                                   dynamic_3d )
2864                                   
2865!
2866!--             Set bottom and top-boundary
2867                pt(nzb,:,:)   = pt(nzb+1,:,:)
2868                pt(nzt+1,:,:) = pt(nzt,:,:)             
2869
2870             ENDIF
2871             init_3d%from_file_pt = .TRUE.
2872          ELSE
2873             message_string = 'Missing initial data for ' //                   &
2874                              'potential temperature'
2875             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
2876          ENDIF
2877       ENDIF
2878!
2879!--    Read mixing ratio
2880       IF ( humidity )  THEN
2881          IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_qv' ) )  THEN
2882!
2883!--          Read attributes for the fill value and level-of-detail
2884             CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_q,        &
2885                                 .FALSE., 'init_atmosphere_qv' )
2886             CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_q,          &
2887                                 .FALSE., 'init_atmosphere_qv' )
2888!
2889!--          level-of-detail 1 - read initialization profile
2890             IF ( init_3d%lod_q == 1 )  THEN
2891                ALLOCATE( init_3d%q_init(nzb:nzt+1) )
2892
2893                CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_qv',           &
2894                                    init_3d%q_init(nzb+1:nzt) )
2895!
2896!--             Set bottom and top boundary condition (Neumann)
2897                init_3d%q_init(nzb)   = init_3d%q_init(nzb+1)
2898                init_3d%q_init(nzt+1) = init_3d%q_init(nzt)
2899!
2900!--          level-of-detail 2 - read 3D initialization data
2901             ELSEIF ( init_3d%lod_q == 2 )  THEN
2902             
2903                CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_qv',           &
2904                                   q(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl:nxr),               &
2905                                   nxl+1, nys+1, nzb+1,                        &
2906                                   nxr-nxl+1, nyn-nys+1, init_3d%nzu,          &
2907                                   dynamic_3d )
2908                                   
2909!
2910!--             Set bottom and top-boundary
2911                q(nzb,:,:)   = q(nzb+1,:,:)
2912                q(nzt+1,:,:) = q(nzt,:,:)
2913               
2914             ENDIF
2915             init_3d%from_file_q = .TRUE.
2916          ELSE
2917             message_string = 'Missing initial data for ' //                   &
2918                              'mixing ratio'
2919             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
2920          ENDIF
2921       ENDIF
2922!
2923!--    Close input file
2924       CALL close_input_file( id_dynamic )
2925#endif
2926!
2927!--    End of CPU measurement
2928       CALL cpu_log( log_point_s(85), 'NetCDF input init', 'stop' )
2929!
2930!--    Finally, check if the input data has any fill values. Please note,
2931!--    checks depend on the LOD of the input data.
2932       IF ( init_3d%from_file_u )  THEN
2933          check_passed = .TRUE.
2934          IF ( init_3d%lod_u == 1 )  THEN
2935             IF ( ANY( init_3d%u_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_u ) )       &
2936                check_passed = .FALSE.
2937          ELSEIF ( init_3d%lod_u == 2 )  THEN
2938             IF ( ANY( u(nzb+1:nzt+1,nys:nyn,nxlu:nxr) == init_3d%fill_u ) )   &
2939                check_passed = .FALSE.
2940          ENDIF
2941          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
2942             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_u must ' //    &
2943                              'not contain any _FillValues'
2944             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
2945          ENDIF
2946       ENDIF
2947
2948       IF ( init_3d%from_file_v )  THEN
2949          check_passed = .TRUE.
2950          IF ( init_3d%lod_v == 1 )  THEN
2951             IF ( ANY( init_3d%v_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_v ) )       &
2952                check_passed = .FALSE.
2953          ELSEIF ( init_3d%lod_v == 2 )  THEN
2954             IF ( ANY( v(nzb+1:nzt+1,nysv:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_v ) )   &
2955                check_passed = .FALSE.
2956          ENDIF
2957          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
2958             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_v must ' //    &
2959                              'not contain any _FillValues'
2960             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
2961          ENDIF
2962       ENDIF
2963
2964       IF ( init_3d%from_file_w )  THEN
2965          check_passed = .TRUE.
2966          IF ( init_3d%lod_w == 1 )  THEN
2967             IF ( ANY( init_3d%w_init(nzb+1:nzt) == init_3d%fill_w ) )         &
2968                check_passed = .FALSE.
2969          ELSEIF ( init_3d%lod_w == 2 )  THEN
2970             IF ( ANY( w(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_w ) )      &
2971                check_passed = .FALSE.
2972          ENDIF
2973          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
2974             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_w must ' //    &
2975                              'not contain any _FillValues'
2976             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
2977          ENDIF
2978       ENDIF
2979
2980       IF ( init_3d%from_file_pt )  THEN
2981          check_passed = .TRUE.
2982          IF ( init_3d%lod_pt == 1 )  THEN
2983             IF ( ANY( init_3d%pt_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_pt ) )     &
2984                check_passed = .FALSE.
2985          ELSEIF ( init_3d%lod_pt == 2 )  THEN
2986             IF ( ANY( pt(nzb+1:nzt+1,nys:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_pt ) )  &
2987                check_passed = .FALSE.
2988          ENDIF
2989          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
2990             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_pt must ' //   &
2991                              'not contain any _FillValues'
2992             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
2993          ENDIF
2994       ENDIF
2995
2996       IF ( init_3d%from_file_q )  THEN
2997          check_passed = .TRUE.
2998          IF ( init_3d%lod_q == 1 )  THEN
2999             IF ( ANY( init_3d%q_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_q ) )       &
3000                check_passed = .FALSE.
3001          ELSEIF ( init_3d%lod_q == 2 )  THEN
3002             IF ( ANY( q(nzb+1:nzt+1,nys:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_q ) )    &
3003                check_passed = .FALSE.
3004          ENDIF
3005          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3006             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_q must ' //    &
3007                              'not contain any _FillValues'
3008             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
3009          ENDIF
3010       ENDIF
3011!
3012!--    Workaround for cyclic conditions. Please see above for further explanation.
3013       IF ( bc_lr_cyc  .AND.  nxl == 0 )  nxlu = nxl
3014       IF ( bc_ns_cyc  .AND.  nys == 0 )  nysv = nys
3015
3016    END SUBROUTINE netcdf_data_input_init_3d
3017   
3018!------------------------------------------------------------------------------!
3019! Description:
3020! ------------
3021!> Reads initialization data of u, v, w, pt, q, geostrophic wind components,
3022!> as well as soil moisture and soil temperature, derived from larger-scale
3023!> model (COSMO) by Inifor.
3024!------------------------------------------------------------------------------!
3025    SUBROUTINE netcdf_data_input_init_lsm
3026
3027       USE control_parameters,                                                 &
3028           ONLY:  message_string
3029
3030       USE indices,                                                            &
3031           ONLY:  nx, nxl, nxr, ny, nyn, nys
3032
3033       IMPLICIT NONE
3034
3035       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names
3036     
3037       INTEGER(iwp) ::  id_dynamic !< NetCDF id of dynamic input file
3038       INTEGER(iwp) ::  num_vars   !< number of variables in netcdf input file
3039
3040!
3041!--    Skip routine if no input file with dynamic input data is available.
3042       IF ( .NOT. input_pids_dynamic )  RETURN
3043!
3044!--    CPU measurement
3045       CALL cpu_log( log_point_s(85), 'NetCDF input init', 'start' )
3046
3047#if defined ( __netcdf )
3048!
3049!--    Open file in read-only mode
3050       CALL open_read_file( TRIM( input_file_dynamic ) //                      &
3051                            TRIM( coupling_char ), id_dynamic )
3052
3053!
3054!--    At first, inquire all variable names.
3055       CALL inquire_num_variables( id_dynamic, num_vars )
3056!
3057!--    Allocate memory to store variable names.
3058       ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
3059       CALL inquire_variable_names( id_dynamic, var_names )
3060!
3061!--    Read vertical dimension for soil depth.
3062       IF ( check_existence( var_names, 'zsoil' ) )                            &
3063          CALL get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nzs, 'zsoil' )
3064!
3065!--    Read also the horizontal dimensions required for soil initialization.
3066!--    Please note, in case of non-nested runs or in case of root domain,
3067!--    these data is already available, but will be read again for the sake
3068!--    of clearness.
3069       CALL get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nx,  'x'  )
3070       CALL get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%ny,  'y'  )
3071!
3072!--    Check for correct horizontal and vertical dimension. Please note,
3073!--    in case of non-nested runs or in case of root domain, these checks
3074!--    are already performed
3075       IF ( init_3d%nx-1 /= nx  .OR.  init_3d%ny-1 /= ny )  THEN
3076          message_string = 'Number of inifor horizontal grid points  '//       &
3077                           'does not match the number of numeric grid points.'
3078          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0543', 1, 2, 0, 6, 0 )
3079       ENDIF
3080!
3081!--    Read vertical dimensions. Later, these are required for eventual
3082!--    inter- and extrapolations of the initialization data.
3083       IF ( check_existence( var_names, 'zsoil' ) )  THEN
3084          ALLOCATE( init_3d%z_soil(1:init_3d%nzs) )
3085          CALL get_variable( id_dynamic, 'zsoil', init_3d%z_soil )
3086       ENDIF
3087!
3088!--    Read initial data for soil moisture
3089       IF ( check_existence( var_names, 'init_soil_m' ) )  THEN
3090!
3091!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
3092          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill,                           &
3093                              init_3d%fill_msoil,                              &
3094                              .FALSE., 'init_soil_m' )
3095          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod,                            &
3096                              init_3d%lod_msoil,                               &
3097                              .FALSE., 'init_soil_m' )
3098!
3099!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
3100          IF ( init_3d%lod_msoil == 1 )  THEN
3101             ALLOCATE( init_3d%msoil_1d(0:init_3d%nzs-1) )
3102
3103             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_soil_m',                     &
3104                                init_3d%msoil_1d(0:init_3d%nzs-1) )
3105!
3106!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3107          ELSEIF ( init_3d%lod_msoil == 2 )  THEN
3108             ALLOCATE ( init_3d%msoil_3d(0:init_3d%nzs-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
3109
3110            CALL get_variable( id_dynamic, 'init_soil_m',                      &   
3111                             init_3d%msoil_3d(0:init_3d%nzs-1,nys:nyn,nxl:nxr),&
3112                             nxl, nxr, nys, nyn, 0, init_3d%nzs-1 )
3113
3114          ENDIF
3115          init_3d%from_file_msoil = .TRUE.
3116       ENDIF
3117!
3118!--    Read soil temperature
3119       IF ( check_existence( var_names, 'init_soil_t' ) )  THEN
3120!
3121!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
3122          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill,                           &
3123                              init_3d%fill_tsoil,                              &
3124                              .FALSE., 'init_soil_t' )
3125          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod,                            &
3126                              init_3d%lod_tsoil,                               &
3127                              .FALSE., 'init_soil_t' )
3128!
3129!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
3130          IF ( init_3d%lod_tsoil == 1 )  THEN
3131             ALLOCATE( init_3d%tsoil_1d(0:init_3d%nzs-1) )
3132
3133             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_soil_t',                     &
3134                                init_3d%tsoil_1d(0:init_3d%nzs-1) )
3135
3136!
3137!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3138          ELSEIF ( init_3d%lod_tsoil == 2 )  THEN
3139             ALLOCATE ( init_3d%tsoil_3d(0:init_3d%nzs-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
3140             
3141             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_soil_t',                     &   
3142                             init_3d%tsoil_3d(0:init_3d%nzs-1,nys:nyn,nxl:nxr),&
3143                             nxl, nxr, nys, nyn, 0, init_3d%nzs-1 )
3144          ENDIF
3145          init_3d%from_file_tsoil = .TRUE.
3146       ENDIF
3147!
3148!--    Close input file
3149       CALL close_input_file( id_dynamic )
3150#endif
3151!
3152!--    End of CPU measurement
3153       CALL cpu_log( log_point_s(85), 'NetCDF input init', 'stop' )
3154
3155    END SUBROUTINE netcdf_data_input_init_lsm   
3156
3157!------------------------------------------------------------------------------!
3158! Description:
3159! ------------
3160!> Reads data at lateral and top boundaries derived from larger-scale model
3161!> (COSMO) by Inifor.
3162!------------------------------------------------------------------------------!
3163    SUBROUTINE netcdf_data_input_offline_nesting
3164
3165       USE control_parameters,                                                 &
3166           ONLY:  bc_dirichlet_l, bc_dirichlet_n, bc_dirichlet_r,              &
3167                  bc_dirichlet_s, humidity, neutral, nesting_offline,          &
3168                  time_since_reference_point
3169
3170       USE indices,                                                            &
3171           ONLY:  nxl, nxlu, nxr, nyn, nys, nysv, nzb, nzt
3172
3173       IMPLICIT NONE
3174       
3175       INTEGER(iwp) ::  id_dynamic !< NetCDF id of dynamic input file
3176       INTEGER(iwp) ::  num_vars   !< number of variables in netcdf input file
3177       INTEGER(iwp) ::  t          !< running index time dimension
3178
3179       nest_offl%from_file = MERGE( .TRUE., .FALSE., input_pids_dynamic ) 
3180!
3181!--    Skip input if no forcing from larger-scale models is applied.
3182       IF ( .NOT. nesting_offline )  RETURN
3183
3184!
3185!--    CPU measurement
3186       CALL cpu_log( log_point_s(86), 'NetCDF input forcing', 'start' )
3187
3188#if defined ( __netcdf )
3189!
3190!--    Open file in read-only mode
3191       CALL open_read_file( TRIM( input_file_dynamic ) //                      &
3192                            TRIM( coupling_char ), id_dynamic )
3193!
3194!--    Initialize INIFOR forcing.
3195       IF ( .NOT. nest_offl%init )  THEN
3196!
3197!--       At first, inquire all variable names.
3198          CALL inquire_num_variables( id_dynamic, num_vars )
3199!
3200!--       Allocate memory to store variable names.
3201          ALLOCATE( nest_offl%var_names(1:num_vars) )
3202          CALL inquire_variable_names( id_dynamic, nest_offl%var_names )
3203!
3204!--       Read time dimension, allocate memory and finally read time array
3205          CALL get_dimension_length( id_dynamic, nest_offl%nt, 'time' )
3206
3207          IF ( check_existence( nest_offl%var_names, 'time' ) )  THEN
3208             ALLOCATE( nest_offl%time(0:nest_offl%nt-1) )
3209             CALL get_variable( id_dynamic, 'time', nest_offl%time )
3210          ENDIF
3211!
3212!--       Read vertical dimension of scalar und w grid
3213          CALL get_dimension_length( id_dynamic, nest_offl%nzu, 'z' )
3214          CALL get_dimension_length( id_dynamic, nest_offl%nzw, 'zw' )
3215
3216          IF ( check_existence( nest_offl%var_names, 'z' ) )  THEN
3217             ALLOCATE( nest_offl%zu_atmos(1:nest_offl%nzu) )
3218             CALL get_variable( id_dynamic, 'z', nest_offl%zu_atmos )
3219          ENDIF
3220          IF ( check_existence( nest_offl%var_names, 'zw' ) )  THEN
3221             ALLOCATE( nest_offl%zw_atmos(1:nest_offl%nzw) )
3222             CALL get_variable( id_dynamic, 'zw', nest_offl%zw_atmos )
3223          ENDIF
3224
3225!
3226!--       Read surface pressure
3227          IF ( check_existence( nest_offl%var_names,                           &
3228                                'surface_forcing_surface_pressure' ) )  THEN
3229             ALLOCATE( nest_offl%surface_pressure(0:nest_offl%nt-1) )
3230             CALL get_variable( id_dynamic,                                    &
3231                                'surface_forcing_surface_pressure',            &
3232                                nest_offl%surface_pressure )
3233          ENDIF
3234!
3235!--       Set control flag to indicate that initialization is already done
3236          nest_offl%init = .TRUE.
3237
3238       ENDIF
3239
3240!
3241!--    Obtain time index for current input starting at 0.
3242!--    @todo: At the moment INIFOR and simulated time correspond
3243!--           to each other. If required, adjust to daytime.
3244       nest_offl%tind = MINLOC( ABS( nest_offl%time -                          &
3245                                     time_since_reference_point ), DIM = 1 )   &
3246                        - 1
3247       nest_offl%tind_p = nest_offl%tind + 1       
3248!
3249!--    Read geostrophic wind components
3250       DO  t = nest_offl%tind, nest_offl%tind_p
3251          CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_ug', t+1,              &
3252                                nest_offl%ug(t-nest_offl%tind,nzb+1:nzt) )
3253          CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_vg', t+1,              &
3254                                nest_offl%vg(t-nest_offl%tind,nzb+1:nzt) )
3255       ENDDO
3256!
3257!--    Read data at lateral and top boundaries. Please note, at left and
3258!--    right domain boundary, yz-layers are read for u, v, w, pt and q.
3259!--    For the v-component, the data starts at nysv, while for the other
3260!--    quantities the data starts at nys. This is equivalent at the north
3261!--    and south domain boundary for the u-component.
3262!--    Further, lateral data is not accessed by parallel IO, indicated by the
3263!--    last passed flag in the subroutine get_variable(). This is because
3264!--    not every PE participates in this collective blocking read operation.
3265       IF ( bc_dirichlet_l )  THEN
3266          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_u',                  &
3267                           nest_offl%u_left(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn),            &
3268                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3269                           nyn-nys+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3270     
3271          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_v',                  &
3272                           nest_offl%v_left(0:1,nzb+1:nzt,nysv:nyn),           &
3273                           nysv, nzb+1, nest_offl%tind+1,                      &
3274                           nyn-nysv+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3275
3276          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_w',                  &
3277                           nest_offl%w_left(0:1,nzb+1:nzt-1,nys:nyn),          &
3278                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3279                           nyn-nys+1, nest_offl%nzw, 2, .FALSE. )
3280
3281          IF ( .NOT. neutral )  THEN
3282             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_pt',              &
3283                           nest_offl%pt_left(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn),           &
3284                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3285                           nyn-nys+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3286          ENDIF
3287
3288          IF ( humidity )  THEN
3289             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_qv',              &
3290                           nest_offl%q_left(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn),            &
3291                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3292                           nyn-nys+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3293          ENDIF
3294
3295       ENDIF
3296
3297       IF ( bc_dirichlet_r )  THEN
3298          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_u',                 &
3299                           nest_offl%u_right(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn),           &
3300                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3301                           nyn-nys+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3302                           
3303          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_v',                 &
3304                           nest_offl%v_right(0:1,nzb+1:nzt,nysv:nyn),          &
3305                           nysv, nzb+1, nest_offl%tind+1,                      &
3306                           nyn-nysv+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3307                           
3308          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_w',                 &
3309                           nest_offl%w_right(0:1,nzb+1:nzt-1,nys:nyn),         &
3310                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3311                           nyn-nys+1, nest_offl%nzw, 2, .FALSE. )
3312                           
3313          IF ( .NOT. neutral )  THEN
3314             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_pt',             &
3315                           nest_offl%pt_right(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn),          &
3316                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3317                           nyn-nys+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3318          ENDIF
3319          IF ( humidity )  THEN
3320             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_qv',             &
3321                           nest_offl%q_right(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn),           &
3322                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3323                           nyn-nys+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3324          ENDIF
3325       ENDIF
3326
3327       IF ( bc_dirichlet_n )  THEN
3328       
3329          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_u',                 &
3330                           nest_offl%u_north(0:1,nzb+1:nzt,nxlu:nxr),          &
3331                           nxlu, nzb+1, nest_offl%tind+1,                      &
3332                           nxr-nxlu+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3333                           
3334          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_v',                 &
3335                           nest_offl%v_north(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr),           &
3336                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3337                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3338                           
3339          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_w',                 &
3340                           nest_offl%w_north(0:1,nzb+1:nzt-1,nxl:nxr),         &
3341                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3342                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzw, 2, .FALSE. )
3343                           
3344          IF ( .NOT. neutral )  THEN
3345             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_pt',             &
3346                           nest_offl%pt_north(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr),          &
3347                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3348                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3349          ENDIF
3350          IF ( humidity )  THEN
3351             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_qv',             &
3352                           nest_offl%q_north(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr),           &
3353                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3354                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3355          ENDIF
3356       ENDIF
3357
3358       IF ( bc_dirichlet_s )  THEN
3359          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_u',                 &
3360                           nest_offl%u_south(0:1,nzb+1:nzt,nxlu:nxr),          &
3361                           nxlu, nzb+1, nest_offl%tind+1,                      &
3362                           nxr-nxlu+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3363
3364          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_v',                 &
3365                           nest_offl%v_south(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr),           &
3366                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3367                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3368                           
3369          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_w',                 &
3370                           nest_offl%w_south(0:1,nzb+1:nzt-1,nxl:nxr),         &
3371                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3372                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzw, 2, .FALSE. )
3373                           
3374          IF ( .NOT. neutral )  THEN
3375             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_pt',             &
3376                           nest_offl%pt_south(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr),          &
3377                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3378                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3379          ENDIF
3380          IF ( humidity )  THEN
3381             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_qv',             &
3382                           nest_offl%q_south(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr),           &
3383                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3384                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3385          ENDIF
3386       ENDIF
3387
3388!
3389!--    Top boundary
3390       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_u',                      &
3391                             nest_offl%u_top(0:1,nys:nyn,nxlu:nxr),            &
3392                             nxlu, nys+1, nest_offl%tind+1,                    &
3393                             nxr-nxlu+1, nyn-nys+1, 2, .TRUE. )
3394
3395       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_v',                      &
3396                             nest_offl%v_top(0:1,nysv:nyn,nxl:nxr),            &
3397                             nxl+1, nysv, nest_offl%tind+1,                    &
3398                             nxr-nxl+1, nyn-nysv+1, 2, .TRUE. )
3399                             
3400       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_w',                      &
3401                             nest_offl%w_top(0:1,nys:nyn,nxl:nxr),             &
3402                             nxl+1, nys+1, nest_offl%tind+1,                   &
3403                             nxr-nxl+1, nyn-nys+1, 2, .TRUE. )
3404                             
3405       IF ( .NOT. neutral )  THEN
3406          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_pt',                  &
3407                                nest_offl%pt_top(0:1,nys:nyn,nxl:nxr),         &
3408                                nxl+1, nys+1, nest_offl%tind+1,                &
3409                                nxr-nxl+1, nyn-nys+1, 2, .TRUE. )
3410       ENDIF
3411       IF ( humidity )  THEN
3412          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_qv',                  &
3413                                nest_offl%q_top(0:1,nys:nyn,nxl:nxr),          &
3414                                nxl+1, nys+1, nest_offl%tind+1,                &
3415                                nxr-nxl+1, nyn-nys+1, 2, .TRUE. )
3416       ENDIF
3417
3418!
3419!--    Close input file
3420       CALL close_input_file( id_dynamic )
3421#endif
3422!
3423!--    End of CPU measurement
3424       CALL cpu_log( log_point_s(86), 'NetCDF input forcing', 'stop' )
3425
3426    END SUBROUTINE netcdf_data_input_offline_nesting
3427
3428
3429!------------------------------------------------------------------------------!
3430! Description:
3431! ------------
3432!> Checks input file for consistency and minimum requirements.
3433!------------------------------------------------------------------------------!
3434    SUBROUTINE netcdf_data_input_check_dynamic
3435
3436       USE control_parameters,                                                 &
3437           ONLY:  initializing_actions, message_string, nesting_offline
3438
3439       IMPLICIT NONE
3440
3441!
3442!--    In case of forcing, check whether dynamic input file is present
3443       IF ( .NOT. input_pids_dynamic  .AND.  nesting_offline  )  THEN
3444          message_string = 'nesting_offline = .TRUE. requires dynamic '  //    &
3445                            'input file ' //                                   &
3446                            TRIM( input_file_dynamic ) // TRIM( coupling_char )
3447          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0546', 1, 2, 0, 6, 0 )
3448       ENDIF
3449!
3450!--    Dynamic input file must also be present if initialization via inifor is
3451!--    prescribed.
3452       IF ( .NOT. input_pids_dynamic  .AND.                                    &
3453            TRIM( initializing_actions ) == 'inifor' )  THEN
3454          message_string = 'initializing_actions = inifor requires dynamic ' //&
3455                           'input file ' // TRIM( input_file_dynamic ) //      &
3456                           TRIM( coupling_char )
3457          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0547', 1, 2, 0, 6, 0 )
3458       ENDIF
3459
3460    END SUBROUTINE netcdf_data_input_check_dynamic
3461
3462!------------------------------------------------------------------------------!
3463! Description:
3464! ------------
3465!> Checks input file for consistency and minimum requirements.
3466!------------------------------------------------------------------------------!
3467    SUBROUTINE netcdf_data_input_check_static
3468
3469       USE arrays_3d,                                                          &
3470           ONLY:  zu
3471
3472       USE control_parameters,                                                 &
3473           ONLY:  land_surface, message_string, urban_surface
3474
3475       USE grid_variables,                                                     &
3476           ONLY:  dx, dy
3477
3478       USE indices,                                                            &
3479           ONLY:  nx, nxl, nxr, ny, nyn, nys
3480
3481       IMPLICIT NONE
3482
3483       INTEGER(iwp) ::  i      !< loop index along x-direction
3484       INTEGER(iwp) ::  j      !< loop index along y-direction
3485       INTEGER(iwp) ::  n_surf !< number of different surface types at given location
3486
3487       LOGICAL      ::  check_passed !< flag indicating if a check passed
3488
3489!
3490!--    Return if no static input file is available
3491       IF ( .NOT. input_pids_static )  RETURN
3492!
3493!--    Check whether dimension size in input file matches the model dimensions
3494       IF ( dim_static%nx-1 /= nx  .OR.  dim_static%ny-1 /= ny )  THEN
3495          message_string = 'Static input file: horizontal dimension in ' //    &
3496                           'x- and/or y-direction ' //                         &
3497                           'do not match the respective model dimension'
3498          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0548', 1, 2, 0, 6, 0 )
3499       ENDIF
3500!
3501!--    Check if grid spacing of provided input data matches the respective
3502!--    grid spacing in the model.
3503       IF ( ABS( dim_static%x(1) - dim_static%x(0) - dx ) > 10E-6_wp  .OR.     &
3504            ABS( dim_static%y(1) - dim_static%y(0) - dy ) > 10E-6_wp )  THEN
3505          message_string = 'Static input file: horizontal grid spacing ' //    &
3506                           'in x- and/or y-direction ' //                      &
3507                           'do not match the respective model grid spacing.'
3508          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0549', 1, 2, 0, 6, 0 )
3509       ENDIF
3510!
3511!--    Check for correct dimension of surface_fractions, should run from 0-2.
3512       IF ( surface_fraction_f%from_file )  THEN
3513          IF ( surface_fraction_f%nf-1 > 2 )  THEN
3514             message_string = 'nsurface_fraction must not be larger than 3.' 
3515             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0580', 1, 2, 0, 6, 0 )
3516          ENDIF
3517       ENDIF
3518!
3519!--    Check orography for fill-values. For the moment, give an error message.
3520!--    More advanced methods, e.g. a nearest neighbor algorithm as used in GIS
3521!--    systems might be implemented later.
3522!--    Please note, if no terrain height is provided, it is set to 0.
3523       IF ( ANY( terrain_height_f%var == terrain_height_f%fill ) )  THEN
3524          message_string = 'NetCDF variable zt is not ' //                     &
3525                           'allowed to have missing data'
3526          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0550', 2, 2, myid, 6, 0 )
3527       ENDIF
3528!
3529!--    Check for negative terrain heights
3530       IF ( ANY( terrain_height_f%var < 0.0_wp ) )  THEN
3531          message_string = 'NetCDF variable zt is not ' //                     &
3532                           'allowed to have negative values'
3533          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0551', 2, 2, myid, 6, 0 )
3534       ENDIF
3535!
3536!--    If 3D buildings are read, check if building information is consistent
3537!--    to numeric grid.
3538       IF ( buildings_f%from_file )  THEN
3539          IF ( buildings_f%lod == 2 )  THEN
3540             IF ( buildings_f%nz > SIZE( zu ) )  THEN
3541                message_string = 'Reading 3D building data - too much ' //     &
3542                                 'data points along the vertical coordinate.'
3543                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0552', 2, 2, 0, 6, 0 )
3544             ENDIF
3545
3546             IF ( ANY( buildings_f%z(0:buildings_f%nz-1) /=                    &
3547                       zu(0:buildings_f%nz-1) ) )  THEN
3548                message_string = 'Reading 3D building data - vertical ' //     &
3549                                 'coordinate do not match numeric grid.'
3550                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0553', 2, 2, 0, 6, 0 )
3551             ENDIF
3552          ENDIF
3553       ENDIF
3554
3555!
3556!--    Skip further checks concerning buildings and natural surface properties
3557!--    if no urban surface and land surface model are applied.
3558       IF (  .NOT. land_surface  .AND.  .NOT. urban_surface )  RETURN
3559!
3560!--    Check for minimum requirement of surface-classification data in case
3561!--    static input file is used.
3562       IF ( ( .NOT. vegetation_type_f%from_file  .OR.                          &
3563              .NOT. pavement_type_f%from_file    .OR.                          &
3564              .NOT. water_type_f%from_file       .OR.                          &
3565              .NOT. soil_type_f%from_file             ) .OR.                   &
3566             ( urban_surface  .AND.  .NOT. building_type_f%from_file ) )  THEN
3567          message_string = 'Minimum requirement for surface classification ' //&
3568                           'is not fulfilled. At least ' //                    &
3569                           'vegetation_type, pavement_type, ' //               &
3570                           'soil_type and water_type are '//                   &
3571                           'required. If urban-surface model is applied, ' //  &
3572                           'also building_type ist required'
3573          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0554', 1, 2, 0, 6, 0 )
3574       ENDIF
3575!
3576!--    Check for general availability of input variables.
3577!--    If vegetation_type is 0 at any location, vegetation_pars as well as
3578!--    root_area_dens_s are required.
3579       IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
3580          IF ( ANY( vegetation_type_f%var == 0 ) )  THEN
3581             IF ( .NOT. vegetation_pars_f%from_file )  THEN
3582                message_string = 'If vegetation_type = 0 at any location, ' // &
3583                                 'vegetation_pars is required'
3584                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0555', 2, 2, -1, 6, 0 )
3585             ENDIF
3586             IF ( .NOT. root_area_density_lsm_f%from_file )  THEN
3587                message_string = 'If vegetation_type = 0 at any location, ' // &
3588                                 'root_area_dens_s is required'
3589                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0556', 2, 2, myid, 6, 0 )
3590             ENDIF
3591          ENDIF
3592       ENDIF
3593!
3594!--    If soil_type is zero at any location, soil_pars is required.
3595       IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
3596          check_passed = .TRUE.
3597          IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
3598             IF ( ANY( soil_type_f%var_2d == 0 ) )  THEN
3599                IF ( .NOT. soil_pars_f%from_file )  check_passed = .FALSE.
3600             ENDIF
3601          ELSE
3602             IF ( ANY( soil_type_f%var_3d == 0 ) )  THEN
3603                IF ( .NOT. soil_pars_f%from_file )  check_passed = .FALSE.
3604             ENDIF
3605          ENDIF
3606          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3607             message_string = 'If soil_type = 0 at any location, ' //          &
3608                              'soil_pars is required'
3609             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0557', 2, 2, myid, 6, 0 )
3610          ENDIF
3611       ENDIF
3612!
3613!--    If building_type is zero at any location, building_pars is required.
3614       IF ( building_type_f%from_file )  THEN
3615          IF ( ANY( building_type_f%var == 0 ) )  THEN
3616             IF ( .NOT. building_pars_f%from_file )  THEN
3617                message_string = 'If building_type = 0 at any location, ' //   &
3618                                 'building_pars is required'
3619                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0558', 2, 2, myid, 6, 0 )
3620             ENDIF
3621          ENDIF
3622       ENDIF
3623!
3624!--    If building_type is provided, also building_id is needed
3625       IF ( building_type_f%from_file  .AND.  .NOT. building_id_f%from_file )  &
3626       THEN
3627          message_string = 'If building_type is provided, also building_id '// &
3628                           'is required'
3629          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0519', 2, 2, myid, 6, 0 )
3630       ENDIF       
3631!
3632!--    If albedo_type is zero at any location, albedo_pars is required.
3633       IF ( albedo_type_f%from_file )  THEN
3634          IF ( ANY( albedo_type_f%var == 0 ) )  THEN
3635             IF ( .NOT. albedo_pars_f%from_file )  THEN
3636                message_string = 'If albedo_type = 0 at any location, ' //     &
3637                                 'albedo_pars is required'
3638                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0559', 2, 2, myid, 6, 0 )
3639             ENDIF
3640          ENDIF
3641       ENDIF
3642!
3643!--    If pavement_type is zero at any location, pavement_pars is required.
3644       IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
3645          IF ( ANY( pavement_type_f%var == 0 ) )  THEN
3646             IF ( .NOT. pavement_pars_f%from_file )  THEN
3647                message_string = 'If pavement_type = 0 at any location, ' //   &
3648                                 'pavement_pars is required'
3649                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0560', 2, 2, myid, 6, 0 )
3650             ENDIF
3651          ENDIF
3652       ENDIF
3653!
3654!--    If pavement_type is zero at any location, also pavement_subsurface_pars
3655!--    is required.
3656       IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
3657          IF ( ANY( pavement_type_f%var == 0 ) )  THEN
3658             IF ( .NOT. pavement_subsurface_pars_f%from_file )  THEN
3659                message_string = 'If pavement_type = 0 at any location, ' //   &
3660                                 'pavement_subsurface_pars is required'
3661                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0561', 2, 2, myid, 6, 0 )
3662             ENDIF
3663          ENDIF
3664       ENDIF
3665!
3666!--    If water_type is zero at any location, water_pars is required.
3667       IF ( water_type_f%from_file )  THEN
3668          IF ( ANY( water_type_f%var == 0 ) )  THEN
3669             IF ( .NOT. water_pars_f%from_file )  THEN
3670                message_string = 'If water_type = 0 at any location, ' //      &
3671                                 'water_pars is required'
3672                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0562', 2, 2,myid, 6, 0 )
3673             ENDIF
3674          ENDIF
3675       ENDIF
3676!
3677!--    Check for local consistency of the input data.
3678       DO  i = nxl, nxr
3679          DO  j = nys, nyn
3680!
3681!--          For each (y,x)-location at least one of the parameters
3682!--          vegetation_type, pavement_type, building_type, or water_type
3683!--          must be set to a non­missing value.
3684             IF ( vegetation_type_f%var(j,i) == vegetation_type_f%fill  .AND.  &
3685                  pavement_type_f%var(j,i)   == pavement_type_f%fill    .AND.  &
3686                  building_type_f%var(j,i)   == building_type_f%fill    .AND.  &
3687                  water_type_f%var(j,i)      == water_type_f%fill )  THEN
3688                WRITE( message_string, * ) 'At least one of the parameters '// &
3689                                 'vegetation_type, pavement_type, '     //     &
3690                                 'building_type, or water_type must be set '// &
3691                                 'to a non-missing value. Grid point: ', j, i
3692                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0563', 2, 2, myid, 6, 0 )
3693             ENDIF
3694!
3695!--          Note that a soil_type is required for each location (y,x) where
3696!--          either vegetation_type or pavement_type is a non­missing value.
3697             IF ( ( vegetation_type_f%var(j,i) /= vegetation_type_f%fill  .OR. &
3698                    pavement_type_f%var(j,i)   /= pavement_type_f%fill ) )  THEN
3699                check_passed = .TRUE.
3700                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
3701                   IF ( soil_type_f%var_2d(j,i) == soil_type_f%fill )          &
3702                      check_passed = .FALSE.
3703                ELSE
3704                   IF ( ANY( soil_type_f%var_3d(:,j,i) == soil_type_f%fill) )  &
3705                      check_passed = .FALSE.
3706                ENDIF
3707
3708                IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3709                   message_string = 'soil_type is required for each '//        &
3710                                 'location (y,x) where vegetation_type or ' // &
3711                                 'pavement_type is a non-missing value.'
3712                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0564',            &
3713                                  2, 2, myid, 6, 0 )
3714                ENDIF
3715             ENDIF
3716!
3717!--          Check for consistency of surface fraction. If more than one type
3718!--          is set, surface fraction need to be given and the sum must not
3719!--          be larger than 1.
3720             n_surf = 0
3721             IF ( vegetation_type_f%var(j,i) /= vegetation_type_f%fill )       &
3722                n_surf = n_surf + 1
3723             IF ( water_type_f%var(j,i)      /= water_type_f%fill )            &
3724                n_surf = n_surf + 1
3725             IF ( pavement_type_f%var(j,i)   /= pavement_type_f%fill )         &
3726                n_surf = n_surf + 1
3727
3728             IF ( n_surf > 1 )  THEN
3729                IF ( .NOT. surface_fraction_f%from_file )  THEN
3730                   message_string = 'If more than one surface type is ' //     &
3731                                 'given at a location, surface_fraction ' //   &
3732                                 'must be provided.'
3733                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0565',            &
3734                                  2, 2, myid, 6, 0 )
3735                ELSEIF ( ANY ( surface_fraction_f%frac(:,j,i) ==               &
3736                               surface_fraction_f%fill ) )  THEN
3737                   message_string = 'If more than one surface type is ' //     &
3738                                 'given at a location, surface_fraction ' //   &
3739                                 'must be provided.'
3740                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0565',            &
3741                                  2, 2, myid, 6, 0 )
3742                ENDIF
3743             ENDIF
3744!
3745!--          Check for further mismatches. e.g. relative fractions exceed 1 or
3746!--          vegetation_type is set but surface vegetation fraction is zero,
3747!--          etc..
3748             IF ( surface_fraction_f%from_file )  THEN
3749!
3750!--             Sum of relative fractions must not exceed 1.
3751                IF ( SUM ( surface_fraction_f%frac(0:2,j,i) ) > 1.0_wp )  THEN
3752                   message_string = 'surface_fraction must not exceed 1'
3753                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0566',            &
3754                                  2, 2, myid, 6, 0 )
3755                ENDIF
3756!
3757!--             Relative fraction for a type must not be zero at locations where
3758!--             this type is set.
3759                IF (                                                           &
3760                  ( vegetation_type_f%var(j,i) /= vegetation_type_f%fill  .AND.&
3761                 ( surface_fraction_f%frac(ind_veg_wall,j,i) == 0.0_wp .OR.    &
3762                   surface_fraction_f%frac(ind_veg_wall,j,i) ==                &
3763                                                     surface_fraction_f%fill ) &
3764                  )  .OR.                                                      &
3765                  ( pavement_type_f%var(j,i) /= pavement_type_f%fill     .AND. &
3766                 ( surface_fraction_f%frac(ind_pav_green,j,i) == 0.0_wp .OR.   &
3767                   surface_fraction_f%frac(ind_pav_green,j,i) ==               &
3768                                                     surface_fraction_f%fill ) &
3769                  )  .OR.                                                      &
3770                  ( water_type_f%var(j,i) /= water_type_f%fill           .AND. &
3771                 ( surface_fraction_f%frac(ind_wat_win,j,i) == 0.0_wp .OR.     &
3772                   surface_fraction_f%frac(ind_wat_win,j,i) ==                 &
3773                                                     surface_fraction_f%fill ) &
3774                  ) )  THEN
3775                   WRITE( message_string, * ) 'Mismatch in setting of '     // &
3776                             'surface_fraction. Vegetation-, pavement-, or '// &
3777                             'water surface is given at (i,j) = ( ', i, j,     &
3778                             ' ), but surface fraction is 0 for the given type.'
3779                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0567',            &
3780                                  2, 2, myid, 6, 0 )
3781                ENDIF
3782!
3783!--             Relative fraction for a type must not contain non-zero values
3784!--             if this type is not set.
3785                IF (                                                           &
3786                  ( vegetation_type_f%var(j,i) == vegetation_type_f%fill  .AND.&
3787                 ( surface_fraction_f%frac(ind_veg_wall,j,i) /= 0.0_wp .AND.   &
3788                   surface_fraction_f%frac(ind_veg_wall,j,i) /=                &
3789                                                     surface_fraction_f%fill ) &
3790                  )  .OR.                                                      &
3791                  ( pavement_type_f%var(j,i) == pavement_type_f%fill     .AND. &
3792                 ( surface_fraction_f%frac(ind_pav_green,j,i) /= 0.0_wp .AND.  &
3793                   surface_fraction_f%frac(ind_pav_green,j,i) /=               &
3794                                                     surface_fraction_f%fill ) &
3795                  )  .OR.                                                      &
3796                  ( water_type_f%var(j,i) == water_type_f%fill           .AND. &
3797                 ( surface_fraction_f%frac(ind_wat_win,j,i) /= 0.0_wp .AND.    &
3798                   surface_fraction_f%frac(ind_wat_win,j,i) /=                 &
3799                                                     surface_fraction_f%fill ) &
3800                  ) )  THEN
3801                   WRITE( message_string, * ) 'Mismatch in setting of '     // &
3802                             'surface_fraction. Vegetation-, pavement-, or '// &
3803                             'water surface is not given at (i,j) = ( ', i, j, &
3804                             ' ), but surface fraction is not 0 for the ' //   &
3805                             'given type.'
3806                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0568',            &
3807                                  2, 2, myid, 6, 0 )
3808                ENDIF
3809             ENDIF
3810!
3811!--          Check vegetation_pars. If vegetation_type is 0, all parameters
3812!--          need to be set, otherwise, single parameters set by
3813!--          vegetation_type can be overwritten.
3814             IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
3815                IF ( vegetation_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
3816                   IF ( ANY( vegetation_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==               &
3817                             vegetation_pars_f%fill ) )  THEN
3818                      message_string = 'If vegetation_type(y,x) = 0, all '  // &
3819                                       'parameters of vegetation_pars at '//   &
3820                                       'this location must be set.'
3821                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0569',         &
3822                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3823                   ENDIF
3824                ENDIF
3825             ENDIF
3826!
3827!--          Check root distribution. If vegetation_type is 0, all levels must
3828!--          be set.
3829             IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
3830                IF ( vegetation_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
3831                   IF ( ANY( root_area_density_lsm_f%var(:,j,i) ==             &
3832                             root_area_density_lsm_f%fill ) )  THEN
3833                      message_string = 'If vegetation_type(y,x) = 0, all ' //  &
3834                                       'levels of root_area_dens_s ' //        &
3835                                       'must be set at this location.'
3836                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0570',         &
3837                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3838                   ENDIF
3839                ENDIF
3840             ENDIF
3841!
3842!--          Check soil parameters. If soil_type is 0, all parameters
3843!--          must be set.
3844             IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
3845                check_passed = .TRUE.
3846                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
3847                   IF ( soil_type_f%var_2d(j,i) == 0 )  THEN
3848                      IF ( ANY( soil_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                  &
3849                                soil_pars_f%fill ) )  check_passed = .FALSE.
3850                   ENDIF
3851                ELSE
3852                   IF ( ANY( soil_type_f%var_3d(:,j,i) == 0 ) )  THEN
3853                      IF ( ANY( soil_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                  &
3854                                soil_pars_f%fill ) )  check_passed = .FALSE.
3855                   ENDIF
3856                ENDIF
3857                IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3858                   message_string = 'If soil_type(y,x) = 0, all levels of '  //&
3859                                    'soil_pars at this location must be set.'
3860                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0571',            &
3861                                  2, 2, myid, 6, 0 )
3862                ENDIF
3863             ENDIF
3864
3865!
3866!--          Check building parameters. If building_type is 0, all parameters
3867!--          must be set.
3868             IF ( building_type_f%from_file )  THEN
3869                IF ( building_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
3870                   IF ( ANY( building_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                 &
3871                             building_pars_f%fill ) )  THEN
3872                      message_string = 'If building_type(y,x) = 0, all ' //    &
3873                                       'parameters of building_pars at this '//&
3874                                       'location must be set.'
3875                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0572',         &
3876                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3877                   ENDIF
3878                ENDIF
3879             ENDIF
3880!
3881!--          Check if building_type is set at each building and vice versa.
3882             IF ( building_type_f%from_file  .AND.  buildings_f%from_file )  THEN
3883                IF ( buildings_f%lod == 1 )  THEN
3884                   IF ( buildings_f%var_2d(j,i)  /= buildings_f%fill1  .AND.   &
3885                        building_type_f%var(j,i) == building_type_f%fill )  THEN
3886                      WRITE( message_string, * ) 'Each location where a ' //   &
3887                                         'building is set requires a type ' // &
3888                                         '( and vice versa ) in case the ' //  &
3889                                         'urban-surface model is applied. ' // &
3890                                         'i, j = ', i, j
3891                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0573',         &
3892                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3893                   ENDIF
3894                ENDIF
3895                IF ( buildings_f%lod == 2 )  THEN
3896                   IF ( ANY( buildings_f%var_3d(:,j,i) == 1 )  .AND.           &
3897                        building_type_f%var(j,i) == building_type_f%fill )  THEN
3898                      WRITE( message_string, * ) 'Each location where a ' //   &
3899                                         'building is set requires a type ' // &
3900                                         '( and vice versa ) in case the ' //  &
3901                                         'urban-surface model is applied. ' // &
3902                                         'i, j = ', i, j
3903                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0573',         &
3904                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3905                   ENDIF
3906                ENDIF
3907             ENDIF
3908!
3909!--          Check if at each location where a building is present also an ID
3910!--          is set and vice versa.
3911             IF ( buildings_f%from_file )  THEN
3912                IF ( buildings_f%lod == 1 )  THEN
3913                   IF ( buildings_f%var_2d(j,i) /= buildings_f%fill1  .AND.    &
3914                        building_id_f%var(j,i)  == building_id_f%fill )  THEN
3915                      WRITE( message_string, * ) 'Each location where a ' //   &
3916                                         'building is set requires an ID ' //  &
3917                                         '( and vice versa ). i, j = ', i, j
3918                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0574',         &
3919                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3920                   ENDIF
3921                ELSEIF ( buildings_f%lod == 2 )  THEN
3922                   IF ( ANY( buildings_f%var_3d(:,j,i) == 1 )  .AND.           &
3923                        building_id_f%var(j,i) == building_id_f%fill )  THEN
3924                      WRITE( message_string, * ) 'Each location where a ' //   &
3925                                         'building is set requires an ID ' //  &
3926                                         '( and vice versa ). i, j = ', i, j
3927                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0574',         &
3928                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3929                   ENDIF
3930                ENDIF
3931             ENDIF
3932!
3933!--          Check if building ID is set where a bulding is defined.
3934             IF ( buildings_f%from_file )  THEN
3935                IF ( buildings_f%lod == 1 )  THEN
3936                   IF ( buildings_f%var_2d(j,i) /= buildings_f%fill1  .AND.   &
3937                        building_id_f%var(j,i)  == building_id_f%fill )  THEN
3938                      WRITE( message_string, * ) 'Each building grid point '// &
3939                                                 'requires an ID.', i, j
3940                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0575',         &
3941                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3942                   ENDIF
3943                ELSEIF ( buildings_f%lod == 2 )  THEN
3944                   IF ( ANY( buildings_f%var_3d(:,j,i) == 1 )  .AND.           &
3945                        building_id_f%var(j,i) == building_id_f%fill )  THEN
3946                      WRITE( message_string, * ) 'Each building grid point '// &
3947                                                 'requires an ID.', i, j
3948                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0575',         &
3949                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3950                   ENDIF
3951                ENDIF
3952             ENDIF
3953!
3954!--          Check albedo parameters. If albedo_type is 0, all parameters
3955!--          must be set.
3956             IF ( albedo_type_f%from_file )  THEN
3957                IF ( albedo_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
3958                   IF ( ANY( albedo_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                   &
3959                             albedo_pars_f%fill ) )  THEN
3960                      message_string = 'If albedo_type(y,x) = 0, all ' //      &
3961                                       'parameters of albedo_pars at this ' // &
3962                                       'location must be set.'
3963                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0576',         &
3964                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3965                   ENDIF
3966                ENDIF
3967             ENDIF
3968
3969!
3970!--          Check pavement parameters. If pavement_type is 0, all parameters
3971!--          of pavement_pars must be set at this location.
3972             IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
3973                IF ( pavement_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
3974                   IF ( ANY( pavement_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                 &
3975                             pavement_pars_f%fill ) )  THEN
3976                      message_string = 'If pavement_type(y,x) = 0, all ' //    &
3977                                       'parameters of pavement_pars at this '//&
3978                                       'location must be set.'
3979                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0577',         &
3980                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3981                   ENDIF
3982                ENDIF
3983             ENDIF
3984!
3985!--          Check pavement-subsurface parameters. If pavement_type is 0,
3986!--          all parameters of pavement_subsurface_pars must be set  at this
3987!--          location.
3988             IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
3989                IF ( pavement_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
3990                   IF ( ANY( pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,j,i) ==   &
3991                             pavement_subsurface_pars_f%fill ) )  THEN
3992                      message_string = 'If pavement_type(y,x) = 0, all ' //    &
3993                                       'parameters of '                  //    &
3994                                       'pavement_subsurface_pars at this '//   &
3995                                       'location must be set.'
3996                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0578',         &
3997                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3998                   ENDIF
3999                ENDIF
4000             ENDIF
4001
4002!
4003!--          Check water parameters. If water_type is 0, all parameters
4004!--          must be set  at this location.
4005             IF ( water_type_f%from_file )  THEN
4006                IF ( water_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
4007                   IF ( ANY( water_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                    &
4008                             water_pars_f%fill ) )  THEN
4009                      message_string = 'If water_type(y,x) = 0, all ' //       &
4010                                       'parameters of water_pars at this ' //  &
4011                                       'location must be set.'
4012                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0579',         &
4013                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4014                   ENDIF
4015                ENDIF
4016             ENDIF
4017
4018          ENDDO
4019       ENDDO
4020
4021    END SUBROUTINE netcdf_data_input_check_static
4022
4023!------------------------------------------------------------------------------!
4024! Description:
4025! ------------
4026!> Vertical interpolation and extrapolation of 1D variables.
4027!------------------------------------------------------------------------------!
4028    SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_1d( var, z_grid, z_file)
4029
4030       IMPLICIT NONE
4031
4032       INTEGER(iwp) ::  k       !< running index z-direction file
4033       INTEGER(iwp) ::  kk      !< running index z-direction stretched model grid
4034       INTEGER(iwp) ::  kl      !< lower index bound along z-direction
4035       INTEGER(iwp) ::  ku      !< upper index bound along z-direction
4036
4037       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_grid                  !< grid levels on numeric grid
4038       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_file                  !< grid levels on file grid
4039       REAL(wp), DIMENSION(:), INTENT(INOUT) ::  var      !< treated variable
4040       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE   ::  var_tmp  !< temporary variable
4041
4042
4043       kl = LBOUND(var,1)
4044       ku = UBOUND(var,1)
4045       ALLOCATE( var_tmp(kl:ku) )
4046
4047       DO  k = kl, ku
4048
4049          kk = MINLOC( ABS( z_file - z_grid(k) ), DIM = 1 )
4050
4051          IF ( kk < ku )  THEN
4052             IF ( z_file(kk) - z_grid(k) <= 0.0_wp )  THEN
4053                var_tmp(k) = var(kk) +                                         &
4054                                       ( var(kk+1)        - var(kk)    ) /     &
4055                                       ( z_file(kk+1)     - z_file(kk) ) *     &
4056                                       ( z_grid(k)        - z_file(kk) )
4057
4058             ELSEIF ( z_file(kk) - z_grid(k) > 0.0_wp )  THEN
4059                var_tmp(k) = var(kk-1) +                                       &
4060                                         ( var(kk)     - var(kk-1)    ) /      &
4061                                         ( z_file(kk)  - z_file(kk-1) ) *      &
4062                                         ( z_grid(k)   - z_file(kk-1) )
4063             ENDIF
4064!
4065!--       Extrapolate
4066          ELSE
4067
4068             var_tmp(k) = var(ku) +   ( var(ku)    - var(ku-1)      ) /        &
4069                                      ( z_file(ku) - z_file(ku-1)   ) *        &
4070                                      ( z_grid(k)  - z_file(ku)     )
4071
4072          ENDIF
4073
4074       ENDDO
4075       var(:) = var_tmp(:)
4076
4077       DEALLOCATE( var_tmp )
4078
4079
4080    END SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_1d
4081
4082
4083!------------------------------------------------------------------------------!
4084! Description:
4085! ------------
4086!> Vertical interpolation and extrapolation of 1D variables from Inifor grid
4087!> onto Palm grid, where both have same dimension. Please note, the passed
4088!> paramter list in 1D version is different compared to 2D version.
4089!------------------------------------------------------------------------------!
4090    SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_1d_soil( var, var_file,           &
4091                                                      z_grid, z_file,          &
4092                                                      nzb_var, nzt_var,        &
4093                                                      nzb_file, nzt_file )
4094
4095       IMPLICIT NONE
4096
4097       INTEGER(iwp) ::  k        !< running index z-direction file
4098       INTEGER(iwp) ::  kk       !< running index z-direction stretched model grid
4099       INTEGER(iwp) ::  ku       !< upper index bound along z-direction for varialbe from file
4100       INTEGER(iwp) ::  nzb_var  !< lower bound of final array
4101       INTEGER(iwp) ::  nzt_var  !< upper bound of final array
4102       INTEGER(iwp) ::  nzb_file !< lower bound of file array
4103       INTEGER(iwp) ::  nzt_file !< upper bound of file array
4104
4105!        LOGICAL, OPTIONAL ::  zsoil !< flag indicating reverse z-axis, i.e. zsoil instead of height, e.g. in case of ocean or soil
4106
4107       REAL(wp), DIMENSION(nzb_var:nzt_var)   ::  z_grid   !< grid levels on numeric grid
4108       REAL(wp), DIMENSION(nzb_file:nzt_file) ::  z_file   !< grid levels on file grid
4109       REAL(wp), DIMENSION(nzb_var:nzt_var)   ::  var      !< treated variable
4110       REAL(wp), DIMENSION(nzb_file:nzt_file) ::  var_file !< temporary variable
4111
4112       ku = nzt_file
4113
4114       DO  k = nzb_var, nzt_var
4115!
4116!--       Determine index on Inifor grid which is closest to the actual height
4117          kk = MINLOC( ABS( z_file - z_grid(k) ), DIM = 1 )
4118!
4119!--       If closest index on Inifor grid is smaller than top index,
4120!--       interpolate the data
4121          IF ( kk < nzt_file )  THEN
4122             IF ( z_file(kk) - z_grid(k) <= 0.0_wp )  THEN
4123                var(k) = var_file(kk) + ( var_file(kk+1) - var_file(kk) ) /    &
4124                                        ( z_file(kk+1)   - z_file(kk)   ) *    &
4125                                        ( z_grid(k)      - z_file(kk)   )
4126
4127             ELSEIF ( z_file(kk) - z_grid(k) > 0.0_wp )  THEN
4128                var(k) = var_file(kk-1) + ( var_file(kk) - var_file(kk-1) ) /  &
4129                                          ( z_file(kk)   - z_file(kk-1)   ) *  &
4130                                          ( z_grid(k)    - z_file(kk-1)   )
4131             ENDIF
4132!
4133!--       Extrapolate if actual height is above the highest Inifor level
4134          ELSE
4135             var(k) = var_file(ku) + ( var_file(ku) - var_file(ku-1) ) /       &
4136                                     ( z_file(ku)   - z_file(ku-1)   ) *       &
4137                                     ( z_grid(k)    - z_file(ku)     )
4138
4139          ENDIF
4140
4141       ENDDO
4142
4143    END SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_1d_soil
4144
4145!------------------------------------------------------------------------------!
4146! Description:
4147! ------------
4148!> Vertical interpolation and extrapolation of 2D variables at lateral boundaries.
4149!------------------------------------------------------------------------------!
4150    SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_2d( var, z_grid, z_file)
4151
4152       IMPLICIT NONE
4153
4154       INTEGER(iwp) ::  i       !< running index x- or y -direction
4155       INTEGER(iwp) ::  il      !< lower index bound along x- or y-direction
4156       INTEGER(iwp) ::  iu      !< upper index bound along x- or y-direction
4157       INTEGER(iwp) ::  k       !< running index z-direction file
4158       INTEGER(iwp) ::  kk      !< running index z-direction stretched model grid
4159       INTEGER(iwp) ::  kl      !< lower index bound along z-direction
4160       INTEGER(iwp) ::  ku      !< upper index bound along z-direction
4161
4162       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_grid                  !< grid levels on numeric grid
4163       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_file                  !< grid levels on file grid
4164       REAL(wp), DIMENSION(:,:), INTENT(INOUT) ::  var    !< treated variable
4165       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE   ::  var_tmp  !< temporary variable
4166
4167
4168       il = LBOUND(var,2)
4169       iu = UBOUND(var,2)
4170       kl = LBOUND(var,1)
4171       ku = UBOUND(var,1)
4172       ALLOCATE( var_tmp(kl:ku) )
4173
4174       DO  i = il, iu
4175          DO  k = kl, ku
4176
4177             kk = MINLOC( ABS( z_file - z_grid(k) ), DIM = 1 )
4178
4179             IF ( kk < ku )  THEN
4180                IF ( z_file(kk) - z_grid(k) <= 0.0_wp )  THEN
4181                   var_tmp(k) = var(kk,i) +                                    &
4182                                          ( var(kk+1,i)      - var(kk,i)  ) /  &
4183                                          ( z_file(kk+1)     - z_file(kk) ) *  &
4184                                          ( z_grid(k)        - z_file(kk) )
4185
4186                ELSEIF ( z_file(kk) - z_grid(k) > 0.0_wp )  THEN
4187                   var_tmp(k) = var(kk-1,i) +                                  &
4188                                            ( var(kk,i)   - var(kk-1,i)  ) /   &
4189                                            ( z_file(kk)  - z_file(kk-1) ) *   &
4190                                            ( z_grid(k)   - z_file(kk-1) )
4191                ENDIF
4192!
4193!--          Extrapolate
4194             ELSE
4195
4196                var_tmp(k) = var(ku,i) + ( var(ku,i)  - var(ku-1,i)    ) /     &
4197                                         ( z_file(ku) - z_file(ku-1)   ) *     &
4198                                         ( z_grid(k)  - z_file(ku)     )
4199
4200             ENDIF
4201
4202          ENDDO
4203          var(:,i) = var_tmp(:)
4204
4205       ENDDO
4206
4207       DEALLOCATE( var_tmp )
4208
4209
4210    END SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_2d
4211
4212!------------------------------------------------------------------------------!
4213! Description:
4214! ------------
4215!> Vertical interpolation and extrapolation of 3D variables.
4216!------------------------------------------------------------------------------!
4217    SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_3d( var, z_grid, z_file )
4218
4219       IMPLICIT NONE
4220
4221       INTEGER(iwp) ::  i       !< running index x-direction
4222       INTEGER(iwp) ::  il      !< lower index bound along x-direction
4223       INTEGER(iwp) ::  iu      !< upper index bound along x-direction
4224       INTEGER(iwp) ::  j       !< running index y-direction
4225       INTEGER(iwp) ::  jl      !< lower index bound along x-direction
4226       INTEGER(iwp) ::  ju      !< upper index bound along x-direction
4227       INTEGER(iwp) ::  k       !< running index z-direction file
4228       INTEGER(iwp) ::  kk      !< running index z-direction stretched model grid
4229       INTEGER(iwp) ::  kl      !< lower index bound along z-direction
4230       INTEGER(iwp) ::  ku      !< upper index bound along z-direction
4231
4232       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_grid                      !< grid levels on numeric grid
4233       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_file                      !< grid levels on file grid
4234       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(INOUT) ::  var      !< treated variable
4235       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE       ::  var_tmp  !< temporary variable
4236
4237       il = LBOUND(var,3)
4238       iu = UBOUND(var,3)
4239       jl = LBOUND(var,2)
4240       ju = UBOUND(var,2)
4241       kl = LBOUND(var,1)
4242       ku = UBOUND(var,1)
4243
4244       ALLOCATE( var_tmp(kl:ku) )
4245
4246       DO  i = il, iu
4247          DO  j = jl, ju
4248             DO  k = kl, ku
4249
4250                kk = MINLOC( ABS( z_file - z_grid(k) ), DIM = 1 )
4251
4252                IF ( kk < ku )  THEN
4253                   IF ( z_file(kk) - z_grid(k) <= 0.0_wp )  THEN
4254                      var_tmp(k) = var(kk,j,i) +                               &
4255                                             ( var(kk+1,j,i) - var(kk,j,i) ) / &
4256                                             ( z_file(kk+1)  - z_file(kk)  ) * &
4257                                             ( z_grid(k)     - z_file(kk)  )
4258
4259                   ELSEIF ( z_file(kk) - z_grid(k) > 0.0_wp )  THEN
4260                      var_tmp(k) = var(kk-1,j,i) +                             &
4261                                             ( var(kk,j,i) - var(kk-1,j,i) ) / &
4262                                             ( z_file(kk)  - z_file(kk-1)  ) * &
4263                                             ( z_grid(k)   - z_file(kk-1)  )
4264                   ENDIF
4265!
4266!--             Extrapolate
4267                ELSE
4268                   var_tmp(k) = var(ku,j,i) +                                  &
4269                                       ( var(ku,j,i)  - var(ku-1,j,i)   ) /    &
4270                                       ( z_file(ku)   - z_file(ku-1)    ) *    &
4271                                       ( z_grid(k)    - z_file(ku)      )
4272
4273                ENDIF
4274             ENDDO
4275             var(:,j,i) = var_tmp(:)
4276          ENDDO
4277       ENDDO
4278
4279       DEALLOCATE( var_tmp )
4280
4281
4282    END SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_3d
4283
4284!------------------------------------------------------------------------------!
4285! Description:
4286! ------------
4287!> Checks if a given variables is on file
4288!------------------------------------------------------------------------------!
4289    FUNCTION check_existence( vars_in_file, var_name )
4290
4291       IMPLICIT NONE
4292
4293       CHARACTER(LEN=*) ::  var_name                   !< variable to be checked
4294       CHARACTER(LEN=*), DIMENSION(:) ::  vars_in_file !< list of variables in file
4295
4296       INTEGER(iwp) ::  i                              !< loop variable
4297
4298       LOGICAL ::  check_existence                     !< flag indicating whether a variable exist or not - actual return value
4299
4300       i = 1
4301       check_existence = .FALSE.
4302       DO  WHILE ( i <= SIZE( vars_in_file ) )
4303          check_existence = TRIM( vars_in_file(i) ) == TRIM( var_name )  .OR.  &
4304                            check_existence
4305          i = i + 1
4306       ENDDO
4307
4308       RETURN
4309
4310    END FUNCTION check_existence
4311
4312
4313!------------------------------------------------------------------------------!
4314! Description:
4315! ------------
4316!> Closes an existing netCDF file.
4317!------------------------------------------------------------------------------!
4318    SUBROUTINE close_input_file( id )
4319#if defined( __netcdf )
4320
4321       USE pegrid
4322
4323       IMPLICIT NONE
4324
4325       INTEGER(iwp), INTENT(INOUT)        ::  id        !< file id
4326
4327       nc_stat = NF90_CLOSE( id )
4328       CALL handle_error( 'close', 540 )
4329#endif
4330    END SUBROUTINE close_input_file
4331
4332!------------------------------------------------------------------------------!
4333! Description:
4334! ------------
4335!> Opens an existing netCDF file for reading only and returns its id.
4336!------------------------------------------------------------------------------!
4337    SUBROUTINE open_read_file( filename, id )
4338#if defined( __netcdf )
4339
4340       USE pegrid
4341
4342       IMPLICIT NONE
4343
4344       CHARACTER (LEN=*), INTENT(IN) ::  filename  !< filename
4345       INTEGER(iwp), INTENT(INOUT)   ::  id        !< file id
4346
4347#if defined( __netcdf4_parallel )
4348!      if __netcdf4_parallel is defined, parrallel NetCDF will be used unconditionally
4349       nc_stat = NF90_OPEN( filename, IOR( NF90_WRITE, NF90_MPIIO ), id,  &
4350                            COMM = comm2d, INFO = MPI_INFO_NULL )
4351       IF(nc_stat /= NF90_NOERR )  THEN                                       !possible NetCDF 3 file
4352           nc_stat = NF90_OPEN( filename, NF90_NOWRITE, id )
4353           collective_read = .FALSE.
4354       ELSE
4355           collective_read = .TRUE.
4356       END IF
4357#else
4358!      All MPI processes open und read
4359       nc_stat = NF90_OPEN( filename, NF90_NOWRITE, id )
4360#endif
4361
4362       CALL handle_error( 'open_read_file', 539 )
4363
4364#endif
4365    END SUBROUTINE open_read_file
4366
4367!------------------------------------------------------------------------------!
4368! Description:
4369! ------------
4370!> Reads global or variable-related attributes of type INTEGER (32-bit)
4371!------------------------------------------------------------------------------!
4372     SUBROUTINE get_attribute_int32( id, attribute_name, value, global,        &
4373                                     variable_name )
4374
4375       USE pegrid
4376
4377       IMPLICIT NONE
4378
4379       CHARACTER(LEN=*)            ::  attribute_name   !< attribute name
4380       CHARACTER(LEN=*), OPTIONAL  ::  variable_name    !< variable name
4381
4382       INTEGER(iwp), INTENT(IN)    ::  id               !< file id
4383       INTEGER(iwp)                ::  id_var           !< variable id
4384       INTEGER(iwp), INTENT(INOUT) ::  value            !< read value
4385
4386       LOGICAL, INTENT(IN) ::  global                   !< flag indicating global attribute
4387#if defined( __netcdf )
4388
4389!
4390!--    Read global attribute
4391       IF ( global )  THEN
4392          nc_stat = NF90_GET_ATT( id, NF90_GLOBAL, TRIM( attribute_name ), value )
4393          CALL handle_error( 'get_attribute_int32 global', 522, attribute_name )
4394!
4395!--    Read attributes referring to a single variable. Therefore, first inquire
4396!--    variable id
4397       ELSE
4398          nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4399          CALL handle_error( 'get_attribute_int32', 522, attribute_name )
4400          nc_stat = NF90_GET_ATT( id, id_var, TRIM( attribute_name ), value )
4401          CALL handle_error( 'get_attribute_int32', 522, attribute_name )
4402       ENDIF
4403#endif
4404    END SUBROUTINE get_attribute_int32
4405
4406!------------------------------------------------------------------------------!
4407! Description:
4408! ------------
4409!> Reads global or variable-related attributes of type INTEGER (8-bit)
4410!------------------------------------------------------------------------------!
4411     SUBROUTINE get_attribute_int8( id, attribute_name, value, global,         &
4412                                    variable_name )
4413
4414       USE pegrid
4415
4416       IMPLICIT NONE
4417
4418       CHARACTER(LEN=*)            ::  attribute_name   !< attribute name
4419       CHARACTER(LEN=*), OPTIONAL  ::  variable_name    !< variable name
4420
4421       INTEGER(iwp), INTENT(IN)    ::  id               !< file id
4422       INTEGER(iwp)                ::  id_var           !< variable id
4423       INTEGER(KIND=1), INTENT(INOUT) ::  value         !< read value
4424
4425       LOGICAL, INTENT(IN) ::  global                   !< flag indicating global attribute
4426#if defined( __netcdf )
4427
4428!
4429!--    Read global attribute
4430       IF ( global )  THEN
4431          nc_stat = NF90_GET_ATT( id, NF90_GLOBAL, TRIM( attribute_name ), value )
4432          CALL handle_error( 'get_attribute_int8 global', 523, attribute_name )
4433!
4434!--    Read attributes referring to a single variable. Therefore, first inquire
4435!--    variable id
4436       ELSE
4437          nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4438          CALL handle_error( 'get_attribute_int8', 523, attribute_name )
4439          nc_stat = NF90_GET_ATT( id, id_var, TRIM( attribute_name ), value )
4440          CALL handle_error( 'get_attribute_int8', 523, attribute_name )
4441       ENDIF
4442#endif
4443    END SUBROUTINE get_attribute_int8
4444
4445!------------------------------------------------------------------------------!
4446! Description:
4447! ------------
4448!> Reads global or variable-related attributes of type REAL
4449!------------------------------------------------------------------------------!
4450     SUBROUTINE get_attribute_real( id, attribute_name, value, global,         &
4451                                    variable_name )
4452
4453       USE pegrid
4454
4455       IMPLICIT NONE
4456
4457       CHARACTER(LEN=*)            ::  attribute_name   !< attribute name
4458       CHARACTER(LEN=*), OPTIONAL  ::  variable_name    !< variable name
4459
4460       INTEGER(iwp), INTENT(IN)    ::  id               !< file id
4461       INTEGER(iwp)                ::  id_var           !< variable id
4462
4463       LOGICAL, INTENT(IN) ::  global                   !< flag indicating global attribute
4464
4465       REAL(wp), INTENT(INOUT)     ::  value            !< read value
4466#if defined( __netcdf )
4467
4468
4469!
4470!-- Read global attribute
4471       IF ( global )  THEN
4472          nc_stat = NF90_GET_ATT( id, NF90_GLOBAL, TRIM( attribute_name ), value )
4473          CALL handle_error( 'get_attribute_real global', 524, attribute_name )
4474!
4475!-- Read attributes referring to a single variable. Therefore, first inquire
4476!-- variable id
4477       ELSE
4478          nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4479          CALL handle_error( 'get_attribute_real', 524, attribute_name )
4480          nc_stat = NF90_GET_ATT( id, id_var, TRIM( attribute_name ), value )
4481          CALL handle_error( 'get_attribute_real', 524, attribute_name )
4482       ENDIF
4483#endif
4484    END SUBROUTINE get_attribute_real
4485
4486!------------------------------------------------------------------------------!
4487! Description:
4488! ------------
4489!> Reads global or variable-related attributes of type CHARACTER
4490!> Remark: reading attributes of type NF_STRING return an error code 56 -
4491!> Attempt to convert between text & numbers.
4492!------------------------------------------------------------------------------!
4493     SUBROUTINE get_attribute_string( id, attribute_name, value, global,       &
4494                                      variable_name )
4495
4496       USE pegrid
4497
4498       IMPLICIT NONE
4499
4500       CHARACTER(LEN=*)                ::  attribute_name   !< attribute name
4501       CHARACTER(LEN=*), OPTIONAL      ::  variable_name    !< variable name
4502       CHARACTER(LEN=*), INTENT(INOUT) ::  value            !< read value
4503
4504       INTEGER(iwp), INTENT(IN)    ::  id               !< file id
4505       INTEGER(iwp)                ::  id_var           !< variable id
4506
4507       LOGICAL, INTENT(IN) ::  global                   !< flag indicating global attribute
4508#if defined( __netcdf )
4509
4510!
4511!--    Read global attribute
4512       IF ( global )  THEN
4513          nc_stat = NF90_GET_ATT( id, NF90_GLOBAL, TRIM( attribute_name ), value )
4514          CALL handle_error( 'get_attribute_string global', 525, attribute_name )
4515!
4516!--    Read attributes referring to a single variable. Therefore, first inquire
4517!--    variable id
4518       ELSE
4519          nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4520          CALL handle_error( 'get_attribute_string', 525, attribute_name )
4521
4522          nc_stat = NF90_GET_ATT( id, id_var, TRIM( attribute_name ), value )
4523          CALL handle_error( 'get_attribute_string',525, attribute_name )
4524
4525       ENDIF
4526#endif
4527    END SUBROUTINE get_attribute_string
4528
4529
4530
4531!------------------------------------------------------------------------------!
4532! Description:
4533! ------------
4534!> Get dimension array for a given dimension
4535!------------------------------------------------------------------------------!
4536     SUBROUTINE get_dimension_length( id, dim_len, variable_name )
4537#if defined( __netcdf )
4538
4539       USE pegrid
4540
4541       IMPLICIT NONE
4542
4543       CHARACTER(LEN=*)            ::  variable_name    !< dimension name
4544       CHARACTER(LEN=100)          ::  dum              !< dummy variable to receive return character
4545
4546       INTEGER(iwp)                ::  dim_len          !< dimension size
4547       INTEGER(iwp), INTENT(IN)    ::  id               !< file id
4548       INTEGER(iwp)                ::  id_dim           !< dimension id
4549
4550!
4551!--    First, inquire dimension ID
4552       nc_stat = NF90_INQ_DIMID( id, TRIM( variable_name ), id_dim )
4553       CALL handle_error( 'get_dimension_length', 526, variable_name )
4554!
4555!--    Inquire dimension length
4556       nc_stat = NF90_INQUIRE_DIMENSION( id, id_dim, dum, LEN = dim_len )
4557       CALL handle_error( 'get_dimension_length', 526, variable_name )
4558
4559#endif
4560    END SUBROUTINE get_dimension_length
4561
4562!------------------------------------------------------------------------------!
4563! Description:
4564! ------------
4565!> Routine for reading-in a character string from the chem emissions netcdf input file. 
4566!------------------------------------------------------------------------------!
4567 
4568 SUBROUTINE get_variable_string( id, variable_name, var_string, names_number)
4569#if defined( __netcdf )
4570
4571    USE indices
4572    USE pegrid
4573
4574    IMPLICIT NONE
4575
4576    CHARACTER (LEN=25), ALLOCATABLE, DIMENSION(:), INTENT(INOUT)  :: var_string
4577
4578    CHARACTER(LEN=*)                                              :: variable_name          !> variable name
4579
4580    CHARACTER (LEN=1), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)                :: tmp_var_string         !> variable to be read
4581
4582
4583    INTEGER(iwp), INTENT(IN)                                      :: id                     !> file id
4584
4585    INTEGER(iwp), INTENT(IN)                                      :: names_number           !> number of names
4586
4587    INTEGER(iwp)                                                  :: id_var                 !> variable id
4588
4589    INTEGER(iwp)                                                  :: i,j                    !> index to go through the length of the dimensions
4590
4591    INTEGER(iwp)                                                  :: max_string_length=25   !> this is both the maximum length of a name, but also 
4592                                                                                            ! the number of the components of the first dimensions
4593                                                                                            ! (rows)
4594
4595
4596    ALLOCATE(tmp_var_string(max_string_length,names_number))
4597
4598    ALLOCATE(var_string(names_number))
4599
4600    !-- Inquire variable id
4601    nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4602
4603
4604    !-- Get variable
4605    !-- Start cycle over the emission species
4606    DO i = 1, names_number
4607       !-- read the first letter of each component
4608       nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, var_string(i), start = (/ 1,i /), &
4609                                 count = (/ 1,1 /) )
4610       CALL handle_error( 'get_variable_string', 701 )
4611
4612       !-- Start cycle over charachters
4613       DO j = 1, max_string_length
4614                       
4615          !-- read the rest of the components of the name
4616          nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, tmp_var_string(j,i), start = (/ j,i /),&
4617                                     count = (/ 1,1 /) )
4618          CALL handle_error( 'get_variable_string', 702 )
4619
4620          IF ( iachar(tmp_var_string(j,i) ) == 0 ) THEN
4621               tmp_var_string(j,i)=''
4622          ENDIF
4623
4624          IF ( j>1 ) THEN
4625          !-- Concatenate first letter of the name and the others
4626             var_string(i)=TRIM(var_string(i)) // TRIM(tmp_var_string(j,i))
4627
4628          ENDIF
4629       ENDDO
4630    ENDDO
4631
4632#endif
4633 END SUBROUTINE get_variable_string
4634
4635
4636!------------------------------------------------------------------------------!
4637! Description:
4638! ------------
4639!> Reads a 1D integer variable from file.
4640!------------------------------------------------------------------------------!
4641     SUBROUTINE get_variable_1d_int( id, variable_name, var )
4642
4643       USE pegrid
4644
4645       IMPLICIT NONE
4646
4647       CHARACTER(LEN=*)            ::  variable_name    !< variable name
4648
4649       INTEGER(iwp), INTENT(IN)    ::  id               !< file id
4650       INTEGER(iwp)                ::  id_var           !< dimension id
4651
4652       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), INTENT(INOUT) ::  var  !< variable to be read
4653#if defined( __netcdf )
4654
4655!
4656!--    First, inquire variable ID
4657       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4658       CALL handle_error( 'get_variable_1d_int', 527, variable_name )
4659!
4660!--    Inquire dimension length
4661       nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, var )
4662       CALL handle_error( 'get_variable_1d_int', 527, variable_name )
4663
4664#endif
4665    END SUBROUTINE get_variable_1d_int
4666
4667!------------------------------------------------------------------------------!
4668! Description:
4669! ------------
4670!> Reads a 1D float variable from file.
4671!------------------------------------------------------------------------------!
4672     SUBROUTINE get_variable_1d_real( id, variable_name, var )
4673
4674       USE pegrid
4675
4676       IMPLICIT NONE
4677
4678       CHARACTER(LEN=*)            ::  variable_name    !< variable name
4679
4680       INTEGER(iwp), INTENT(IN)    ::  id               !< file id
4681       INTEGER(iwp)                ::  id_var           !< dimension id
4682
4683       REAL(wp), DIMENSION(:), INTENT(INOUT) ::  var  !< variable to be read
4684#if defined( __netcdf )
4685
4686!
4687!--    First, inquire variable ID
4688       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4689       CALL handle_error( 'get_variable_1d_real', 528, variable_name )
4690!
4691!--    Inquire dimension length
4692       nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, var )
4693       CALL handle_error( 'get_variable_1d_real', 528, variable_name )
4694
4695#endif
4696    END SUBROUTINE get_variable_1d_real
4697
4698
4699!------------------------------------------------------------------------------!
4700! Description:
4701! ------------
4702!> Reads a time-dependent 1D float variable from file.
4703!------------------------------------------------------------------------------!
4704    SUBROUTINE get_variable_pr( id, variable_name, t, var )
4705#if defined( __netcdf )
4706
4707       USE pegrid
4708
4709       IMPLICIT NONE
4710
4711       CHARACTER(LEN=*)                      ::  variable_name    !< variable name
4712
4713       INTEGER(iwp), INTENT(IN)              ::  id               !< file id
4714       INTEGER(iwp), DIMENSION(1:2)          ::  id_dim           !< dimension ids
4715       INTEGER(iwp)                          ::  id_var           !< dimension id
4716       INTEGER(iwp)                          ::  n_file           !< number of data-points in file along z dimension
4717       INTEGER(iwp), INTENT(IN)              ::  t                !< timestep number
4718
4719       REAL(wp), DIMENSION(:), INTENT(INOUT) ::  var  !< variable to be read
4720
4721!
4722!--    First, inquire variable ID
4723       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4724!
4725!--    Inquire dimension size of vertical dimension
4726       nc_stat = NF90_INQUIRE_VARIABLE( id, id_var, DIMIDS = id_dim )
4727       nc_stat = NF90_INQUIRE_DIMENSION( id, id_dim(1), LEN = n_file )
4728!
4729!--    Read variable.
4730       nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, var,                                &
4731                               start = (/ 1,      t     /),                    &
4732                               count = (/ n_file, 1     /) )
4733       CALL handle_error( 'get_variable_pr', 529, variable_name )
4734
4735#endif
4736    END SUBROUTINE get_variable_pr
4737
4738
4739!------------------------------------------------------------------------------!
4740! Description:
4741! ------------
4742!> Reads a 2D REAL variable from a file. Reading is done processor-wise,
4743!> i.e. each core reads its own domain in slices along x.
4744!------------------------------------------------------------------------------!
4745    SUBROUTINE get_variable_2d_real( id, variable_name, var, is, ie, js, je )
4746
4747       USE indices
4748       USE pegrid
4749
4750       IMPLICIT NONE
4751
4752       CHARACTER(LEN=*)              ::  variable_name   !< variable name
4753
4754       INTEGER(iwp)                  ::  i               !< running index along x direction
4755       INTEGER(iwp)                  ::  ie              !< start index for subdomain input along x direction
4756       INTEGER(iwp)                  ::  is              !< end index for subdomain input along x direction
4757       INTEGER(iwp), INTENT(IN)      ::  id              !< file id
4758       INTEGER(iwp)                  ::  id_var          !< variable id
4759       INTEGER(iwp)                  ::  j               !< running index along y direction
4760       INTEGER(iwp)                  ::  je              !< start index for subdomain input along y direction
4761       INTEGER(iwp)                  ::  js              !< end index for subdomain input along y direction
4762       
4763       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  tmp   !< temporary variable to read data from file according
4764                                                         !< to its reverse memory access
4765       REAL(wp), DIMENSION(:,:), INTENT(INOUT) ::  var   !< variable to be read
4766#if defined( __netcdf )
4767!
4768!--    Inquire variable id
4769       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4770!
4771!--    Check for collective read-operation and set respective NetCDF flags if
4772!--    required.
4773       IF ( collective_read )  THEN
4774#if defined( __netcdf4_parallel )
4775          nc_stat = NF90_VAR_PAR_ACCESS (id, id_var, NF90_COLLECTIVE)
4776#endif
4777       ENDIF
4778
4779
4780       !Temporary solution for reading emission chemistry files: TBD: we should discuss whether remove it or not
4781       IF ( id==id_emis ) THEN
4782
4783          !--    Allocate temporary variable according to memory access on file.
4784          ALLOCATE( tmp(is:ie,js:je) )
4785
4786          !--    Get variable
4787          nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, tmp,                                &
4788                                  start = (/ is,      js /),                  &
4789                                  count = (/ ie-is+1 , je-js+1 /) ) 
4790
4791          var=tmp
4792
4793          CALL handle_error( 'get_variable_2d_real', 530, variable_name ) !TBD: the error number shuld be changed, but since the solution is
4794                                                                          ! provisory, we give the same as below
4795 
4796          DEALLOCATE( tmp )
4797       
4798       !>  Original Subroutine part
4799       ELSE
4800!
4801!--    Allocate temporary variable according to memory access on file.
4802       ALLOCATE( tmp(is:ie,js:je) )
4803!
4804!--    Get variable
4805          nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, tmp,                                &
4806                               start = (/ is+1,      js+1 /),                  &
4807                               count = (/ ie-is + 1, je-js+1 /) )   
4808                               
4809          CALL handle_error( 'get_variable_2d_real', 530, variable_name )
4810!
4811!--    Resort data. Please note, dimension subscripts of var all start at 1.
4812          DO  i = is, ie
4813             DO  j = js, je
4814                var(j-js+1,i-is+1) = tmp(i,j)
4815             ENDDO
4816          ENDDO
4817       
4818          DEALLOCATE( tmp )
4819
4820       ENDIF
4821#endif
4822    END SUBROUTINE get_variable_2d_real
4823
4824!------------------------------------------------------------------------------!
4825! Description:
4826! ------------
4827!> Reads a 2D 32-bit INTEGER variable from file. Reading is done processor-wise,
4828!> i.e. each core reads its own domain in slices along x.
4829!------------------------------------------------------------------------------!
4830    SUBROUTINE get_variable_2d_int32( id, variable_name, var, is, ie, js, je )
4831
4832       USE indices
4833       USE pegrid
4834
4835       IMPLICIT NONE
4836
4837       CHARACTER(LEN=*)              ::  variable_name   !< variable name
4838
4839       INTEGER(iwp)                  ::  i               !< running index along x direction
4840       INTEGER(iwp)                  ::  ie              !< start index for subdomain input along x direction
4841       INTEGER(iwp)                  ::  is              !< end index for subdomain input along x direction
4842       INTEGER(iwp), INTENT(IN)      ::  id              !< file id
4843       INTEGER(iwp)                  ::  id_var          !< variable id
4844       INTEGER(iwp)                  ::  j               !< running index along y direction
4845       INTEGER(iwp)                  ::  je              !< start index for subdomain input along y direction
4846       INTEGER(iwp)                  ::  js              !< end index for subdomain input along y direction
4847       
4848       INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  tmp  !< temporary variable to read data from file according
4849                                                            !< to its reverse memory access
4850       INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), INTENT(INOUT) ::  var  !< variable to be read
4851#if defined( __netcdf )
4852!
4853!--    Inquire variable id
4854       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4855!
4856!--    Check for collective read-operation and set respective NetCDF flags if
4857!--    required.
4858       IF ( collective_read )  THEN
4859#if defined( __netcdf4_parallel )       
4860          nc_stat = NF90_VAR_PAR_ACCESS (id, id_var, NF90_COLLECTIVE)
4861#endif
4862       ENDIF
4863!
4864!--    Allocate temporary variable according to memory access on file.
4865       ALLOCATE( tmp(is:ie,js:je) )
4866!
4867!--    Get variable
4868       nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, tmp,                                &
4869                               start = (/ is+1,      js+1 /),