source: palm/trunk/SOURCE/netcdf_data_input_mod.f90 @ 3485

Last change on this file since 3485 was 3485, checked in by gronemeier, 4 years ago

Add information about reference point to output files; corrected calculation of longitude values in case crs is not defined in input file

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 279.0 KB
Line 
1!> @file netcdf_data_input_mod.f90
2!------------------------------------------------------------------------------!
3! This file is part of the PALM model system.
4!
5! PALM is free software: you can redistribute it and/or modify it under the
6! terms of the GNU General Public License as published by the Free Software
7! Foundation, either version 3 of the License, or (at your option) any later
8! version.
9!
10! PALM is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT ANY
11! WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR
12! A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License for more details.
13!
14! You should have received a copy of the GNU General Public License along with
15! PALM. If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
16!
17! Copyright 1997-2018 Leibniz Universitaet Hannover
18!------------------------------------------------------------------------------!
19!
20! Current revisions:
21! -----------------
22!
23!
24! Former revisions:
25! -----------------
26! $Id: netcdf_data_input_mod.f90 3485 2018-11-03 17:09:40Z gronemeier $
27! - get central meridian from origin_lon if crs does not exist
28! - set default origin_lon to 0
29!
30! 3483 2018-11-02 14:19:26Z raasch
31! bugfix: misplaced directives for netCDF fixed
32!
33! 3474 2018-10-30 21:07:39Z kanani
34! Add UV exposure model input (Schrempf)
35!
36! 3472 2018-10-30 20:43:50Z suehring
37! Salsa implemented
38!
39! 3464 2018-10-30 18:08:55Z kanani
40! Define coordinate reference system (crs) and read from input dataset
41! Revise default values for reference coordinates
42!
43! 3459 2018-10-30 15:04:11Z gronemeier
44! from chemistry branch r3443, banzhafs, Russo:
45! Uncommented lines on dimension of surface_fractions
46! Removed par_emis_time_factor variable, moved to chem_emissions_mod
47! Initialized nspec and other emission variables at time of declaration
48! Modified EXPERT mode to PRE-PROCESSED mode
49! Introduced Chemistry static netcdf file
50! Added the routine for reading-in netcdf data for chemistry
51! Added routines to get_variable interface specific for chemistry files
52!
53! 3429 2018-10-25 13:04:23Z knoop
54! add default values of origin_x/y/z
55!
56! 3404 2018-10-23 13:29:11Z suehring
57! Consider time-dependent geostrophic wind components in offline nesting
58!
59! 3376 2018-10-19 10:15:32Z suehring
60! Additional check for consistent building initialization implemented
61!
62! 3347 2018-10-15 14:21:08Z suehring
63! Subroutine renamed
64!
65! 3257 2018-09-17 17:11:46Z suehring
66! (from branch resler)
67! Formatting
68!
69! 3298 2018-10-02 12:21:11Z kanani
70! Modified EXPERT mode to PRE-PROCESSED mode (Russo)
71! Introduced Chemistry static netcdf file (Russo)
72! Added the routine for reading-in netcdf data for chemistry (Russo)
73! Added routines to get_variable interface specific for chemistry files (Russo)
74!
75! 3257 2018-09-17 17:11:46Z suehring
76! Adjust checks for building_type and building_id, which is necessary after
77! topography filtering (building_type and id can be modified by the filtering).
78!
79! 3254 2018-09-17 10:53:57Z suehring
80! Additional check for surface_fractions and and checks for building_id and
81! building_type extended.
82!
83! 3241 2018-09-12 15:02:00Z raasch
84! unused variables removed
85!
86! 3215 2018-08-29 09:58:59Z suehring
87! - Separate input of soil properties from input of atmospheric data. This
88!   enables input of soil properties also in child domains without any
89!   dependence on atmospheric input
90! - Check for missing initial 1D/3D data in dynamic input file
91! - Revise checks for matching grid spacing in model and input file
92! - Bugfix, add netcdf4_parallel directive for collective read operation
93! - Revise error message numbers
94!
95! 3209 2018-08-27 16:58:37Z suehring
96! Read zsoil dimension length only if soil variables are provided
97!
98! 3183 2018-07-27 14:25:55Z suehring
99! Adjust input of dynamic driver according to revised Inifor version.
100! Replace simulated_time by time_since_reference_point.
101! Rename variables in mesoscale-offline nesting mode.
102!
103! 3182 2018-07-27 13:36:03Z suehring
104! Slightly revise check for surface_fraction in order to check only the relevant
105! fractions
106!
107! 3103 2018-07-04 17:30:52Z suehring
108! New check for negative terrain heights
109!
110! 3089 2018-06-27 13:20:38Z suehring
111! Revise call for message routine in case of local data inconsistencies.
112!
113! 3054 2018-06-01 16:08:59Z gronemeier
114! Bugfix: force an MPI abort if errors occur while reading building heights
115! from ASCII file
116!
117! 3053 2018-06-01 12:59:07Z suehring
118! Revise checks for variable surface_fraction
119!
120! 3051 2018-05-30 17:43:55Z suehring
121! - Speed-up NetCDF input
122! - Revise input routines and remove NetCDF input via IO-blocks since this is
123!   not working in parallel mode in case blocking collective read operations
124!   are done
125! - Temporarily revoke renaming of input variables in dynamic driver (tend_ug,
126!   tend_vg, zsoil) in order to keep dynamic input file working with current
127!   model version
128! - More detailed error messages created
129!
130! 3045 2018-05-28 07:55:41Z Giersch
131! Error messages revised
132!
133! 3041 2018-05-25 10:39:54Z gronemeier
134! Add data type for global file attributes
135! Add read of global attributes of static driver
136!
137! 3037 2018-05-24 10:39:29Z gronemeier
138! renamed 'depth' to 'zsoil'
139!
140! 3036 2018-05-24 10:18:26Z gronemeier
141! Revision of input vars according to UC2 data standard
142!  - renamed 'orography_2D' to 'zt'
143!  - renamed 'buildings_2D' to 'buildings_2d'
144!  - renamed 'buildings_3D' to 'buildings_3d'
145!  - renamed 'leaf_are_density' to 'lad'
146!  - renamed 'basal_are_density' to 'bad'
147!  - renamed 'root_are_density_lad' to 'root_area_dens_r'
148!  - renamed 'root_are_density_lsm' to 'root_area_dens_s'
149!  - renamed 'ls_forcing_ug' to 'tend_ug'
150!  - renamed 'ls_forcing_vg' to 'tend_vg'
151!
152! 3019 2018-05-13 07:05:43Z maronga
153! Improved reading speed of large NetCDF files
154!
155! 2963 2018-04-12 14:47:44Z suehring
156! - Revise checks for static input variables.
157! - Introduce index for vegetation/wall, pavement/green-wall and water/window
158!   surfaces, for clearer access of surface fraction, albedo, emissivity, etc. .
159!
160! 2958 2018-04-11 15:38:13Z suehring
161! Synchronize longitude and latitude between nested model domains, values are
162! taken from the root model.
163!
164! 2955 2018-04-09 15:14:01Z suehring
165! Extend checks for consistent setting of buildings, its ID and type.
166! Add log-points to measure CPU time of NetCDF data input.
167!
168! 2953 2018-04-09 11:26:02Z suehring
169! Bugfix in checks for initialization data
170!
171! 2947 2018-04-04 18:01:41Z suehring
172! Checks for dynamic input revised
173!
174! 2946 2018-04-04 17:01:23Z suehring
175! Bugfix for revision 2945, perform checks only if dynamic input file is
176! available.
177!
178! 2945 2018-04-04 16:27:14Z suehring
179! - Mimic for topography input slightly revised, in order to enable consistency
180!   checks
181! - Add checks for dimensions in dynamic input file and move already existing
182!   checks
183!
184! 2938 2018-03-27 15:52:42Z suehring
185! Initial read of geostrophic wind components from dynamic driver.
186!
187! 2773 2018-01-30 14:12:54Z suehring
188! Revise checks for surface_fraction.
189!
190! 2925 2018-03-23 14:54:11Z suehring
191! Check for further inconsistent settings of surface_fractions.
192! Some messages slightly rephrased and error numbers renamed.
193!
194! 2898 2018-03-15 13:03:01Z suehring
195! Check if each building has a type. Further, check if dimensions in static
196! input file match the model dimensions.
197!
198! 2897 2018-03-15 11:47:16Z suehring
199! Relax restrictions for topography input, terrain and building heights can be
200! input separately and are not mandatory any more.
201!
202! 2874 2018-03-13 10:55:42Z knoop
203! Bugfix: wrong placement of netcdf cpp-macros fixed
204!
205! 2794 2018-02-07 14:09:43Z knoop
206! Check if 3D building input is consistent to numeric grid.
207!
208! 2773 2018-01-30 14:12:54Z suehring
209! - Enable initialization with 3D topography.
210! - Move check for correct initialization in nesting mode to check_parameters.
211!
212! 2772 2018-01-29 13:10:35Z suehring
213! Initialization of simulation independent on land-surface model.
214!
215! 2746 2018-01-15 12:06:04Z suehring
216! Read plant-canopy variables independently on land-surface model usage
217!
218! 2718 2018-01-02 08:49:38Z maronga
219! Corrected "Former revisions" section
220!
221! 2711 2017-12-20 17:04:49Z suehring
222! Rename subroutine close_file to avoid double-naming.
223!
224! 2700 2017-12-15 14:12:35Z suehring
225!
226! 2696 2017-12-14 17:12:51Z kanani
227! Initial revision (suehring)
228!
229!
230!
231!
232! Authors:
233! --------
234! @author Matthias Suehring
235!
236! Description:
237! ------------
238!> Modulue contains routines to input data according to Palm input data
239!> standart using dynamic and static input files.
240!> @todo - Chemistry: revise reading of netcdf file and ajdust formatting according to standard!!!
241!> @todo - Order input alphabetically
242!> @todo - Revise error messages and error numbers
243!> @todo - Input of missing quantities (chemical species, emission rates)
244!> @todo - Defninition and input of still missing variable attributes
245!> @todo - Input of initial geostrophic wind profiles with cyclic conditions.
246!------------------------------------------------------------------------------!
247 MODULE netcdf_data_input_mod
248
249    USE control_parameters,                                                    &
250        ONLY:  coupling_char, io_blocks, io_group
251
252    USE cpulog,                                                                &
253        ONLY:  cpu_log, log_point_s
254
255    USE kinds
256
257#if defined ( __netcdf )
258    USE NETCDF
259#endif
260
261    USE pegrid
262
263    USE surface_mod,                                                           &
264        ONLY:  ind_pav_green, ind_veg_wall, ind_wat_win
265!
266!-- Define type for dimensions.
267    TYPE dims_xy
268       INTEGER(iwp) :: nx                             !< dimension length in x
269       INTEGER(iwp) :: ny                             !< dimension length in y
270       INTEGER(iwp) :: nz                             !< dimension length in z
271       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: x       !< dimension array in x
272       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: y       !< dimension array in y
273       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: z       !< dimension array in z
274    END TYPE dims_xy
275!
276!-- Define data type for nesting in larger-scale models like COSMO.
277!-- Data type comprises u, v, w, pt, and q at lateral and top boundaries.
278    TYPE nest_offl_type
279
280       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names
281
282       INTEGER(iwp) ::  nt     !< number of time levels in dynamic input file
283       INTEGER(iwp) ::  nzu    !< number of vertical levels on scalar grid in dynamic input file
284       INTEGER(iwp) ::  nzw    !< number of vertical levels on w grid in dynamic input file
285       INTEGER(iwp) ::  tind   !< time index for reference time in mesoscale-offline nesting
286       INTEGER(iwp) ::  tind_p !< time index for following time in mesoscale-offline nesting
287
288       LOGICAL      ::  init         = .FALSE.
289       LOGICAL      ::  from_file    = .FALSE.
290
291       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  surface_pressure !< time dependent surface pressure
292       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  time             !< time levels in dynamic input file
293       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zu_atmos         !< vertical levels at scalar grid in dynamic input file
294       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zw_atmos         !< vertical levels at w grid in dynamic input file
295
296       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  ug         !< domain-averaged geostrophic component
297       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  vg         !< domain-averaged geostrophic component
298
299       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_left   !< u-component at left boundary
300       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_left   !< v-component at left boundary
301       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_left   !< w-component at left boundary
302       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_left   !< mixing ratio at left boundary
303       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_left  !< potentital temperautre at left boundary
304
305       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_north  !< u-component at north boundary
306       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_north  !< v-component at north boundary
307       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_north  !< w-component at north boundary
308       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_north  !< mixing ratio at north boundary
309       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_north !< potentital temperautre at north boundary
310
311       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_right  !< u-component at right boundary
312       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_right  !< v-component at right boundary
313       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_right  !< w-component at right boundary
314       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_right  !< mixing ratio at right boundary
315       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_right !< potentital temperautre at right boundary
316
317       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_south  !< u-component at south boundary
318       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_south  !< v-component at south boundary
319       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_south  !< w-component at south boundary
320       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_south  !< mixing ratio at south boundary
321       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_south !< potentital temperautre at south boundary
322
323       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_top    !< u-component at top boundary
324       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_top    !< v-component at top boundary
325       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_top    !< w-component at top boundary
326       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_top    !< mixing ratio at top boundary
327       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_top   !< potentital temperautre at top boundary
328
329    END TYPE nest_offl_type
330
331    TYPE init_type
332
333       CHARACTER(LEN=23) ::  origin_time !< reference time of input data
334
335       INTEGER(iwp) ::  lod_msoil !< level of detail - soil moisture
336       INTEGER(iwp) ::  lod_pt    !< level of detail - pt
337       INTEGER(iwp) ::  lod_q     !< level of detail - q
338       INTEGER(iwp) ::  lod_tsoil !< level of detail - soil temperature
339       INTEGER(iwp) ::  lod_u     !< level of detail - u-component
340       INTEGER(iwp) ::  lod_v     !< level of detail - v-component
341       INTEGER(iwp) ::  lod_w     !< level of detail - w-component
342       INTEGER(iwp) ::  nx        !< number of scalar grid points along x in dynamic input file
343       INTEGER(iwp) ::  nxu       !< number of u grid points along x in dynamic input file
344       INTEGER(iwp) ::  ny        !< number of scalar grid points along y in dynamic input file
345       INTEGER(iwp) ::  nyv       !< number of v grid points along y in dynamic input file
346       INTEGER(iwp) ::  nzs       !< number of vertical soil levels in dynamic input file
347       INTEGER(iwp) ::  nzu       !< number of vertical levels on scalar grid in dynamic input file
348       INTEGER(iwp) ::  nzw       !< number of vertical levels on w grid in dynamic input file
349
350       LOGICAL ::  from_file_msoil  = .FALSE. !< flag indicating whether soil moisture is already initialized from file
351       LOGICAL ::  from_file_pt     = .FALSE. !< flag indicating whether pt is already initialized from file
352       LOGICAL ::  from_file_q      = .FALSE. !< flag indicating whether q is already initialized from file
353       LOGICAL ::  from_file_tsoil  = .FALSE. !< flag indicating whether soil temperature is already initialized from file
354       LOGICAL ::  from_file_u      = .FALSE. !< flag indicating whether u is already initialized from file
355       LOGICAL ::  from_file_ug     = .FALSE. !< flag indicating whether ug is already initialized from file
356       LOGICAL ::  from_file_v      = .FALSE. !< flag indicating whether v is already initialized from file
357       LOGICAL ::  from_file_vg     = .FALSE. !< flag indicating whether ug is already initialized from file
358       LOGICAL ::  from_file_w      = .FALSE. !< flag indicating whether w is already initialized from file
359
360       REAL(wp) ::  fill_msoil              !< fill value for soil moisture
361       REAL(wp) ::  fill_pt                 !< fill value for pt
362       REAL(wp) ::  fill_q                  !< fill value for q
363       REAL(wp) ::  fill_tsoil              !< fill value for soil temperature
364       REAL(wp) ::  fill_u                  !< fill value for u
365       REAL(wp) ::  fill_v                  !< fill value for v
366       REAL(wp) ::  fill_w                  !< fill value for w
367       REAL(wp) ::  latitude = 0.0_wp       !< latitude of the lower left corner
368       REAL(wp) ::  longitude = 0.0_wp      !< longitude of the lower left corner
369       REAL(wp) ::  origin_x = 500000.0_wp  !< UTM easting of the lower left corner
370       REAL(wp) ::  origin_y = 0.0_wp       !< UTM northing of the lower left corner
371       REAL(wp) ::  origin_z = 0.0_wp       !< reference height of input data
372       REAL(wp) ::  rotation_angle = 0.0_wp !< rotation angle of input data
373
374       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  msoil_1d     !< initial vertical profile of soil moisture
375       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  pt_init      !< initial vertical profile of pt
376       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  q_init       !< initial vertical profile of q
377       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  tsoil_1d     !< initial vertical profile of soil temperature
378       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  u_init       !< initial vertical profile of u
379       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  ug_init      !< initial vertical profile of ug
380       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  v_init       !< initial vertical profile of v
381       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  vg_init      !< initial vertical profile of ug
382       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  w_init       !< initial vertical profile of w
383       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  z_soil       !< vertical levels in soil in dynamic input file, used for interpolation
384       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zu_atmos     !< vertical levels at scalar grid in dynamic input file, used for interpolation
385       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zw_atmos     !< vertical levels at w grid in dynamic input file, used for interpolation
386
387
388       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  msoil_3d !< initial 3d soil moisture provide by Inifor and interpolated onto soil grid
389       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  tsoil_3d !< initial 3d soil temperature provide by Inifor and interpolated onto soil grid
390
391    END TYPE init_type
392
393!-- Data type for the general information of chemistry emissions, do not dependent on the particular chemical species
394    TYPE chem_emis_att_type 
395
396       !-DIMENSIONS
397       INTEGER(iwp)                                 :: nspec=0                   !< number of chem species for which emission values are provided
398       INTEGER(iwp)                                 :: ncat=0                    !< number of emission categories
399       INTEGER(iwp)                                 :: nvoc=0                    !< number of VOCs components
400       INTEGER(iwp)                                 :: npm=0                     !< number of PMs components
401       INTEGER(iwp)                                 :: nnox=2                    !< number of NOx components: NO and NO2
402       INTEGER(iwp)                                 :: nsox=2                    !< number of SOx components: SO and SO4
403       INTEGER(iwp)                                 :: nhoursyear                !< number of hours of a specific year in the HOURLY mode
404                                                                                 !  of the default mode
405       INTEGER(iwp)                                 :: nmonthdayhour             !< number of month days and hours in the MDH mode
406                                                                                 !  of the default mode
407       INTEGER(iwp)                                 :: dt_emission               !< Number of emissions timesteps for one year
408                                                                                 !  in the pre-processed emissions case
409       !-- 1d emission input variables
410       CHARACTER (LEN=25),ALLOCATABLE, DIMENSION(:) :: pm_name                   !< Names of PMs components
411       CHARACTER (LEN=25),ALLOCATABLE, DIMENSION(:) :: cat_name                  !< Emission categories names
412       CHARACTER (LEN=25),ALLOCATABLE, DIMENSION(:) :: species_name              !< Names of emission chemical species
413       CHARACTER (LEN=25),ALLOCATABLE, DIMENSION(:) :: voc_name                  !< Names of VOCs components
414       CHARACTER (LEN=25)                           :: units                     !< Units
415
416       INTEGER(iwp)                                 :: i_hour                    !< indices for assigning the emission values at different timesteps
417       INTEGER(iwp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:)       :: cat_index                 !< Index of emission categories
418       INTEGER(iwp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:)       :: species_index             !< Index of emission chem species
419
420       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:)           :: xm                        !< Molecular masses of emission chem species
421
422       !-- 2d emission input variables
423       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: hourly_emis_time_factor   !< Time factors for HOURLY emissions (DEFAULT mode)
424       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: mdh_emis_time_factor      !< Time factors for MDH emissions (DEFAULT mode)
425       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: nox_comp                  !< Composition of NO and NO2
426       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: sox_comp                  !< Composition of SO2 and SO4
427       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: voc_comp                  !< Composition of different VOC components (number not fixed)
428
429       !-- 3d emission input variables
430       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:)       :: pm_comp                   !< Composition of different PMs components (number not fixed)
431 
432    END TYPE chem_emis_att_type
433
434
435!-- Data type for the values of chemistry emissions ERUSSO
436    TYPE chem_emis_val_type 
437
438       !REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: stack_height              !< stack height
439
440       !-- 3d emission input variables
441       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:)     :: default_emission_data     !< Input Values emissions DEFAULT mode
442
443       !-- 4d emission input variables
444       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:,:)   :: preproc_emission_data      !< Input Values emissions PRE-PROCESSED mode
445
446    END TYPE chem_emis_val_type
447
448!
449!-- Define data structures for different input data types.
450!-- 8-bit Integer 2D
451    TYPE int_2d_8bit
452       INTEGER(KIND=1) ::  fill = -127                      !< fill value
453       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var !< respective variable
454
455       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
456    END TYPE int_2d_8bit
457!
458!-- 8-bit Integer 3D
459    TYPE int_3d_8bit
460       INTEGER(KIND=1) ::  fill = -127                           !< fill value
461       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_3d !< respective variable
462
463       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
464    END TYPE int_3d_8bit
465!
466!-- 32-bit Integer 2D
467    TYPE int_2d_32bit
468       INTEGER(iwp) ::  fill = -9999                      !< fill value
469       INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var  !< respective variable
470
471       LOGICAL ::  from_file = .FALSE. !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
472    END TYPE int_2d_32bit
473
474!
475!-- Define data type to read 2D real variables
476    TYPE real_2d
477       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
478
479       REAL(wp) ::  fill = -9999.9_wp                !< fill value
480       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var !< respective variable
481    END TYPE real_2d
482
483!
484!-- Define data type to read 3D real variables
485    TYPE real_3d
486       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
487
488       INTEGER(iwp) ::  nz   !< number of grid points along vertical dimension
489
490       REAL(wp) ::  fill = -9999.9_wp                  !< fill value
491       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var !< respective variable
492    END TYPE real_3d
493!
494!-- Define data structure where the dimension and type of the input depends
495!-- on the given level of detail.
496!-- For buildings, the input is either 2D float, or 3d byte.
497    TYPE build_in
498       INTEGER(iwp)    ::  lod = 1                               !< level of detail
499       INTEGER(KIND=1) ::  fill2 = -127                          !< fill value for lod = 2
500       INTEGER(iwp)    ::  nz                                    !< number of vertical layers in file
501       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_3d !< 3d variable (lod = 2)
502
503       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  z                 !< vertical coordinate for 3D building, used for consistency check
504
505       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
506
507       REAL(wp)                              ::  fill1 = -9999.9_wp !< fill values for lod = 1
508       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var_2d             !< 2d variable (lod = 1)
509    END TYPE build_in
510
511!
512!-- For soil_type, the input is either 2D or 3D one-byte integer.
513    TYPE soil_in
514       INTEGER(iwp)                                   ::  lod = 1      !< level of detail
515       INTEGER(KIND=1)                                ::  fill = -127  !< fill value for lod = 2
516       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  var_2d       !< 2d variable (lod = 1)
517       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_3d       !< 3d variable (lod = 2)
518
519       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
520    END TYPE soil_in
521
522!
523!-- Define data type for fractions between surface types
524    TYPE fracs
525       INTEGER(iwp)                            ::  nf             !< total number of fractions
526       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  nfracs         !< dimension array for fraction
527
528       LOGICAL ::  from_file = .FALSE. !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
529
530       REAL(wp)                                ::  fill = -9999.9_wp !< fill value
531       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  frac              !< respective fraction between different surface types
532    END TYPE fracs
533!
534!-- Data type for parameter lists, Depending on the given level of detail,
535!-- the input is 3D or 4D
536    TYPE pars
537       INTEGER(iwp)                            ::  lod = 1         !< level of detail
538       INTEGER(iwp)                            ::  np              !< total number of parameters
539       INTEGER(iwp)                            ::  nz              !< vertical dimension - number of soil layers
540       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  layers          !< dimension array for soil layers
541       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  pars            !< dimension array for parameters
542
543       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
544
545       REAL(wp)                                  ::  fill = -9999.9_wp !< fill value
546       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE   ::  pars_xy           !< respective parameters, level of detail = 1
547       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  pars_xyz          !< respective parameters, level of detail = 2
548    END TYPE pars
549!
550!-- Define type for global file attributes
551!-- Please refer to the PALM data standard for a detailed description of each
552!-- attribute.
553    TYPE global_atts_type
554       CHARACTER(LEN=12 ) ::  acronym                            !< acronym of institution
555       CHARACTER(LEN=7)   ::  acronym_char = 'acronym'           !< name of attribute
556       CHARACTER(LEN=200) ::  author                             !< first name, last name, email adress
557       CHARACTER(LEN=6)   ::  author_char = 'author'             !< name of attribute
558       CHARACTER(LEN=12 ) ::  campaign                           !< name of campaign
559       CHARACTER(LEN=8)   ::  campaign_char = 'campaign'         !< name of attribute
560       CHARACTER(LEN=200) ::  comment                            !< comment to data
561       CHARACTER(LEN=7)   ::  comment_char = 'comment'           !< name of attribute
562       CHARACTER(LEN=200) ::  contact_person                     !< first name, last name, email adress
563       CHARACTER(LEN=14)  ::  contact_person_char = 'contact_person'  !< name of attribute
564       CHARACTER(LEN=200) ::  conventions = 'CF-1.7'             !< netCDF convention
565       CHARACTER(LEN=11)  ::  conventions_char = 'Conventions'   !< name of attribute
566       CHARACTER(LEN=23 ) ::  creation_time                      !< creation time of data set
567       CHARACTER(LEN=13)  ::  creation_time_char = 'creation_time'  !< name of attribute
568       CHARACTER(LEN=16 ) ::  data_content                       !< content of data set
569       CHARACTER(LEN=12)  ::  data_content_char = 'data_content' !< name of attribute
570       CHARACTER(LEN=200) ::  dependencies                       !< dependencies of data set
571       CHARACTER(LEN=12)  ::  dependencies_char = 'dependencies' !< name of attribute
572       CHARACTER(LEN=200) ::  history                            !< information about data processing
573       CHARACTER(LEN=7)   ::  history_char = 'history'           !< name of attribute
574       CHARACTER(LEN=200) ::  institution                        !< name of responsible institution
575       CHARACTER(LEN=11)  ::  institution_char = 'institution'   !< name of attribute
576       CHARACTER(LEN=200) ::  keywords                           !< keywords of data set
577       CHARACTER(LEN=8)   ::  keywords_char = 'keywords'         !< name of attribute
578       CHARACTER(LEN=200) ::  license                            !< license of data set
579       CHARACTER(LEN=7)   ::  license_char = 'license'           !< name of attribute
580       CHARACTER(LEN=200) ::  location                           !< place which refers to data set
581       CHARACTER(LEN=8)   ::  location_char = 'location'         !< name of attribute
582       CHARACTER(LEN=10)  ::  origin_lat_char = 'origin_lat'     !< name of attribute
583       CHARACTER(LEN=10)  ::  origin_lon_char = 'origin_lon'     !< name of attribute
584       CHARACTER(LEN=23 ) ::  origin_time                        !< reference time
585       CHARACTER(LEN=11)  ::  origin_time_char = 'origin_time'   !< name of attribute
586       CHARACTER(LEN=8)   ::  origin_x_char = 'origin_x'         !< name of attribute
587       CHARACTER(LEN=8)   ::  origin_y_char = 'origin_y'         !< name of attribute
588       CHARACTER(LEN=8)   ::  origin_z_char = 'origin_z'         !< name of attribute
589       CHARACTER(LEN=12)  ::  palm_version_char = 'palm_version' !< name of attribute
590       CHARACTER(LEN=200) ::  references                         !< literature referring to data set
591       CHARACTER(LEN=10)  ::  references_char = 'references'     !< name of attribute
592       CHARACTER(LEN=14)  ::  rotation_angle_char = 'rotation_angle'  !< name of attribute
593       CHARACTER(LEN=12 ) ::  site                               !< name of model domain
594       CHARACTER(LEN=4)   ::  site_char = 'site'                 !< name of attribute
595       CHARACTER(LEN=200) ::  source                             !< source of data set
596       CHARACTER(LEN=6)   ::  source_char = 'source'             !< name of attribute
597       CHARACTER(LEN=200) ::  title                              !< title of data set
598       CHARACTER(LEN=5)   ::  title_char = 'title'               !< name of attribute
599       CHARACTER(LEN=7)   ::  version_char = 'version'           !< name of attribute
600
601       INTEGER(iwp) ::  version              !< version of data set
602
603       REAL(wp) ::  origin_lat               !< latitude of lower left corner
604       REAL(wp) ::  origin_lon               !< longitude of lower left corner
605       REAL(wp) ::  origin_x                 !< easting (UTM coordinate) of lower left corner
606       REAL(wp) ::  origin_y                 !< northing (UTM coordinate) of lower left corner
607       REAL(wp) ::  origin_z                 !< reference height
608       REAL(wp) ::  palm_version             !< PALM version of data set
609       REAL(wp) ::  rotation_angle           !< rotation angle of coordinate system of data set
610    END TYPE global_atts_type
611!
612!-- Define type for coordinate reference system (crs)
613    TYPE crs_type
614       CHARACTER(LEN=200) ::  epsg_code = 'EPSG:25831'                   !< EPSG code
615       CHARACTER(LEN=200) ::  grid_mapping_name = 'transverse_mercator'  !< name of grid mapping
616       CHARACTER(LEN=200) ::  long_name = 'coordinate reference system'  !< name of variable crs
617       CHARACTER(LEN=200) ::  units = 'm'                                !< unit of crs
618
619       REAL(wp) ::  false_easting = 500000.0_wp                  !< false easting
620       REAL(wp) ::  false_northing = 0.0_wp                      !< false northing
621       REAL(wp) ::  inverse_flattening = 298.257223563_wp        !< 1/f (default for WGS84)
622       REAL(wp) ::  latitude_of_projection_origin = 0.0_wp       !< latitude of projection origin
623       REAL(wp) ::  longitude_of_central_meridian = 3.0_wp       !< longitude of central meridian of UTM zone (default: zone 31)
624       REAL(wp) ::  longitude_of_prime_meridian = 0.0_wp         !< longitude of prime meridian
625       REAL(wp) ::  scale_factor_at_central_meridian = 0.9996_wp !< scale factor of UTM coordinates
626       REAL(wp) ::  semi_major_axis = 6378137.0_wp               !< length of semi major axis (default for WGS84)
627    END TYPE crs_type
628
629!
630!-- Define variables
631    TYPE(crs_type)   ::  coord_ref_sys  !< coordinate reference system
632
633    TYPE(dims_xy)    ::  dim_static     !< data structure for x, y-dimension in static input file
634
635    TYPE(nest_offl_type) ::  nest_offl  !< data structure for data input at lateral and top boundaries (provided by Inifor) 
636
637    TYPE(init_type) ::  init_3d    !< data structure for the initialization of the 3D flow and soil fields
638    TYPE(init_type) ::  init_model !< data structure for the initialization of the model
639
640!
641!-- Define 2D variables of type NC_BYTE
642    TYPE(int_2d_8bit)  ::  albedo_type_f     !< input variable for albedo type
643    TYPE(int_2d_8bit)  ::  building_type_f   !< input variable for building type
644    TYPE(int_2d_8bit)  ::  pavement_type_f   !< input variable for pavenment type
645    TYPE(int_2d_8bit)  ::  street_crossing_f !< input variable for water type
646    TYPE(int_2d_8bit)  ::  street_type_f     !< input variable for water type
647    TYPE(int_2d_8bit)  ::  vegetation_type_f !< input variable for vegetation type
648    TYPE(int_2d_8bit)  ::  water_type_f      !< input variable for water type
649!
650!-- Define 3D variables of type NC_BYTE
651    TYPE(int_3d_8bit)  ::  building_obstruction_f    !< input variable for building obstruction
652    TYPE(int_3d_8bit)  ::  building_obstruction_full !< input variable for building obstruction
653!
654!-- Define 2D variables of type NC_INT
655    TYPE(int_2d_32bit) ::  building_id_f     !< input variable for building ID
656!
657!-- Define 2D variables of type NC_FLOAT
658    TYPE(real_2d) ::  terrain_height_f       !< input variable for terrain height
659    TYPE(real_2d) ::  uvem_irradiance_f      !< input variable for uvem irradiance lookup table
660    TYPE(real_2d) ::  uvem_integration_f     !< input variable for uvem integration
661!
662!-- Define 3D variables of type NC_FLOAT
663    TYPE(real_3d) ::  basal_area_density_f    !< input variable for basal area density - resolved vegetation
664    TYPE(real_3d) ::  leaf_area_density_f     !< input variable for leaf area density - resolved vegetation
665    TYPE(real_3d) ::  root_area_density_lad_f !< input variable for root area density - resolved vegetation
666    TYPE(real_3d) ::  root_area_density_lsm_f !< input variable for root area density - parametrized vegetation
667    TYPE(real_3d) ::  uvem_radiance_f         !< input variable for uvem radiance lookup table
668    TYPE(real_3d) ::  uvem_projarea_f         !< input variable for uvem projection area lookup table
669!
670!-- Define input variable for buildings
671    TYPE(build_in) ::  buildings_f           !< input variable for buildings
672!
673!-- Define input variables for soil_type
674    TYPE(soil_in)  ::  soil_type_f           !< input variable for soil type
675
676    TYPE(fracs) ::  surface_fraction_f       !< input variable for surface fraction
677
678    TYPE(pars)  ::  albedo_pars_f              !< input variable for albedo parameters
679    TYPE(pars)  ::  building_pars_f            !< input variable for building parameters
680    TYPE(pars)  ::  pavement_pars_f            !< input variable for pavement parameters
681    TYPE(pars)  ::  pavement_subsurface_pars_f !< input variable for pavement parameters
682    TYPE(pars)  ::  soil_pars_f                !< input variable for soil parameters
683    TYPE(pars)  ::  vegetation_pars_f          !< input variable for vegetation parameters
684    TYPE(pars)  ::  water_pars_f               !< input variable for water parameters
685
686    TYPE(chem_emis_att_type)                             ::  chem_emis_att    !< Input Information of Chemistry Emission Data from netcdf 
687    TYPE(chem_emis_val_type), ALLOCATABLE, DIMENSION(:)  ::  chem_emis        !< Input Chemistry Emission Data from netcdf 
688
689    CHARACTER(LEN=3)  ::  char_lod  = 'lod'         !< name of level-of-detail attribute in NetCDF file
690
691    CHARACTER(LEN=10) ::  char_fill = '_FillValue'        !< name of fill value attribute in NetCDF file
692
693    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_static  = 'PIDS_STATIC'  !< Name of file which comprises static input data
694    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_dynamic = 'PIDS_DYNAMIC' !< Name of file which comprises dynamic input data
695    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_chem    = 'PIDS_CHEM'    !< Name of file which comprises chemistry input data
696    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_uvem    = 'PIDS_UVEM'    !< Name of file which comprises static uv_exposure model input data
697    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_vm      = 'PIDS_VM'      !< Name of file which comprises virtual measurement data
698
699    CHARACTER (LEN=25), ALLOCATABLE, DIMENSION(:)    ::  string_values  !< output of string variables read from netcdf input files
700
701    INTEGER(iwp)                                     ::  id_emis        !< NetCDF id of input file for chemistry emissions: TBD: It has to be removed
702
703    INTEGER(iwp) ::  nc_stat         !< return value of nf90 function call
704
705    LOGICAL ::  input_pids_static  = .FALSE.   !< Flag indicating whether Palm-input-data-standard file containing static information exists
706    LOGICAL ::  input_pids_dynamic = .FALSE.   !< Flag indicating whether Palm-input-data-standard file containing dynamic information exists
707    LOGICAL ::  input_pids_chem    = .FALSE.   !< Flag indicating whether Palm-input-data-standard file containing chemistry information exists
708    LOGICAL ::  input_pids_uvem    = .FALSE.   !< Flag indicating whether uv-expoure-model input file containing static information exists
709    LOGICAL ::  input_pids_vm      = .FALSE.   !< Flag indicating whether input file for virtual measurements exist
710
711    LOGICAL ::  collective_read = .FALSE.      !< Enable NetCDF collective read
712
713    TYPE(global_atts_type) ::  input_file_atts !< global attributes of input file
714
715    SAVE
716
717    PRIVATE
718
719    INTERFACE netcdf_data_input_interpolate
720       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_interpolate_1d
721       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_interpolate_1d_soil
722       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_interpolate_2d
723       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_interpolate_3d
724    END INTERFACE netcdf_data_input_interpolate
725
726    INTERFACE netcdf_data_input_check_dynamic
727       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_check_dynamic
728    END INTERFACE netcdf_data_input_check_dynamic
729
730    INTERFACE netcdf_data_input_check_static
731       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_check_static
732    END INTERFACE netcdf_data_input_check_static
733
734    INTERFACE netcdf_data_input_chemistry_data                       
735       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_chemistry_data
736    END INTERFACE netcdf_data_input_chemistry_data
737   
738    INTERFACE netcdf_data_input_get_dimension_length                       
739       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_get_dimension_length
740    END INTERFACE netcdf_data_input_get_dimension_length
741
742    INTERFACE netcdf_data_input_inquire_file
743       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_inquire_file
744    END INTERFACE netcdf_data_input_inquire_file
745
746    INTERFACE netcdf_data_input_init
747       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_init
748    END INTERFACE netcdf_data_input_init
749   
750    INTERFACE netcdf_data_input_att
751       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_att_int
752       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_att_real
753       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_att_string
754    END INTERFACE netcdf_data_input_att
755
756    INTERFACE netcdf_data_input_init_3d
757       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_init_3d
758    END INTERFACE netcdf_data_input_init_3d
759   
760    INTERFACE netcdf_data_input_init_lsm
761       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_init_lsm
762    END INTERFACE netcdf_data_input_init_lsm
763
764    INTERFACE netcdf_data_input_offline_nesting
765       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_offline_nesting
766    END INTERFACE netcdf_data_input_offline_nesting
767
768    INTERFACE netcdf_data_input_surface_data
769       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_surface_data
770    END INTERFACE netcdf_data_input_surface_data
771
772    INTERFACE netcdf_data_input_var
773       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_var_char
774       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_var_real_1d
775       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_var_real_2d
776    END INTERFACE netcdf_data_input_var
777
778    INTERFACE netcdf_data_input_uvem
779       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_uvem
780    END INTERFACE netcdf_data_input_uvem
781
782    INTERFACE get_variable
783       MODULE PROCEDURE get_variable_1d_char
784       MODULE PROCEDURE get_variable_1d_int
785       MODULE PROCEDURE get_variable_1d_real
786       MODULE PROCEDURE get_variable_2d_int8
787       MODULE PROCEDURE get_variable_2d_int32
788       MODULE PROCEDURE get_variable_2d_real
789       MODULE PROCEDURE get_variable_3d_int8
790       MODULE PROCEDURE get_variable_3d_real
791       MODULE PROCEDURE get_variable_3d_real_dynamic
792       MODULE PROCEDURE get_variable_4d_to_3d_real
793       MODULE PROCEDURE get_variable_4d_real
794       MODULE PROCEDURE get_variable_5d_to_4d_real
795       MODULE PROCEDURE get_variable_string       
796    END INTERFACE get_variable
797
798    INTERFACE get_variable_pr
799       MODULE PROCEDURE get_variable_pr
800    END INTERFACE get_variable_pr
801
802    INTERFACE get_attribute
803       MODULE PROCEDURE get_attribute_real
804       MODULE PROCEDURE get_attribute_int8
805       MODULE PROCEDURE get_attribute_int32
806       MODULE PROCEDURE get_attribute_string
807    END INTERFACE get_attribute
808
809!
810!-- Public variables
811    PUBLIC albedo_pars_f, albedo_type_f, basal_area_density_f, buildings_f,    &
812           building_id_f, building_pars_f, building_type_f,                    &
813           chem_emis, chem_emis_att, chem_emis_att_type, chem_emis_val_type,   &
814           coord_ref_sys,                                                      &
815           init_3d, init_model, input_file_static, input_pids_static,          &
816           input_pids_dynamic, input_pids_vm, input_file_vm,                   &
817           leaf_area_density_f, nest_offl,                                     &
818           pavement_pars_f, pavement_subsurface_pars_f, pavement_type_f,       &
819           root_area_density_lad_f, root_area_density_lsm_f, soil_pars_f,      &
820           soil_type_f, street_crossing_f, street_type_f, surface_fraction_f,  &
821           terrain_height_f, vegetation_pars_f, vegetation_type_f,             &
822           water_pars_f, water_type_f
823!
824!-- Public uv exposure variables
825    PUBLIC building_obstruction_f, input_file_uvem, input_pids_uvem,           &
826           netcdf_data_input_uvem,                                             &
827           uvem_integration_f, uvem_irradiance_f,                              &
828           uvem_projarea_f, uvem_radiance_f
829
830!
831!-- Public subroutines
832    PUBLIC netcdf_data_input_check_dynamic, netcdf_data_input_check_static,    &
833           netcdf_data_input_chemistry_data,                                   &
834           netcdf_data_input_get_dimension_length,                             &
835           netcdf_data_input_inquire_file,                                     &
836           netcdf_data_input_init, netcdf_data_input_init_lsm,                 &
837           netcdf_data_input_init_3d, netcdf_data_input_att,                   &
838           netcdf_data_input_interpolate, netcdf_data_input_offline_nesting,   &
839           netcdf_data_input_surface_data, netcdf_data_input_topo,             &
840           netcdf_data_input_var, get_attribute, get_variable, open_read_file
841
842
843 CONTAINS
844
845!------------------------------------------------------------------------------!
846! Description:
847! ------------
848!> Inquires whether NetCDF input files according to Palm-input-data standard
849!> exist. Moreover, basic checks are performed.
850!------------------------------------------------------------------------------!
851    SUBROUTINE netcdf_data_input_inquire_file
852
853       USE control_parameters,                                                 &
854           ONLY:  topo_no_distinct
855
856       IMPLICIT NONE
857
858#if defined ( __netcdf )
859       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_static )   // TRIM( coupling_char ),   &
860                EXIST = input_pids_static  )
861       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_dynamic ) // TRIM( coupling_char ),    &
862                EXIST = input_pids_dynamic )
863       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_chem )    // TRIM( coupling_char ),    &
864                EXIST = input_pids_chem )
865       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_uvem ) // TRIM( coupling_char ),       &
866                EXIST = input_pids_uvem  )
867       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_vm )      // TRIM( coupling_char ),    &
868                EXIST = input_pids_vm )
869#endif
870
871!
872!--    As long as topography can be input via ASCII format, no distinction
873!--    between building and terrain can be made. This case, classify all
874!--    surfaces as default type. Same in case land-surface and urban-surface
875!--    model are not applied.
876       IF ( .NOT. input_pids_static )  THEN
877          topo_no_distinct = .TRUE.
878       ENDIF
879
880    END SUBROUTINE netcdf_data_input_inquire_file
881
882!------------------------------------------------------------------------------!
883! Description:
884! ------------
885!> Reads global attributes and coordinate reference system required for
886!> initialization of the model.
887!------------------------------------------------------------------------------!
888    SUBROUTINE netcdf_data_input_init
889
890       IMPLICIT NONE
891
892       INTEGER(iwp) ::  id_mod     !< NetCDF id of input file
893       INTEGER(iwp) ::  var_id_crs !< NetCDF id of variable crs
894
895       IF ( .NOT. input_pids_static )  RETURN
896
897#if defined ( __netcdf )
898!
899!--    Open file in read-only mode
900       CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //                       &
901                            TRIM( coupling_char ), id_mod )
902!
903!--    Read global attributes
904       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_lat_char,            &
905                           input_file_atts%origin_lat, .TRUE. )
906
907       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_lon_char,            &
908                           input_file_atts%origin_lon, .TRUE. )
909
910       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_time_char,           &
911                           input_file_atts%origin_time, .TRUE. )
912
913       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_x_char,              &
914                           input_file_atts%origin_x, .TRUE. )
915
916       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_y_char,              &
917                           input_file_atts%origin_y, .TRUE. )
918
919       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_z_char,              &
920                           input_file_atts%origin_z, .TRUE. )
921
922       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%rotation_angle_char,        &
923                           input_file_atts%rotation_angle, .TRUE. )
924!
925!--    Read coordinate reference system if available
926       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id_mod, 'crs', var_id_crs )
927       IF ( nc_stat == NF90_NOERR )  THEN
928          CALL get_attribute( id_mod, 'epsg_code',                             &
929                              coord_ref_sys%epsg_code,                         &
930                              .FALSE., 'crs' )
931          CALL get_attribute( id_mod, 'false_easting',                         &
932                              coord_ref_sys%false_easting,                     &
933                              .FALSE., 'crs' )
934          CALL get_attribute( id_mod, 'false_northing',                        &
935                              coord_ref_sys%false_northing,                    &
936                              .FALSE., 'crs' )
937          CALL get_attribute( id_mod, 'grid_mapping_name',                     &
938                              coord_ref_sys%grid_mapping_name,                 &
939                              .FALSE., 'crs' )
940          CALL get_attribute( id_mod, 'inverse_flattening',                    &
941                              coord_ref_sys%inverse_flattening,                &
942                              .FALSE., 'crs' )
943          CALL get_attribute( id_mod, 'latitude_of_projection_origin',         &
944                              coord_ref_sys%latitude_of_projection_origin,     &
945                              .FALSE., 'crs' )
946          CALL get_attribute( id_mod, 'long_name',                             &
947                              coord_ref_sys%long_name,                         &
948                              .FALSE., 'crs' )
949          CALL get_attribute( id_mod, 'longitude_of_central_meridian',         &
950                              coord_ref_sys%longitude_of_central_meridian,     &
951                              .FALSE., 'crs' )
952          CALL get_attribute( id_mod, 'longitude_of_prime_meridian',           &
953                              coord_ref_sys%longitude_of_prime_meridian,       &
954                              .FALSE., 'crs' )
955          CALL get_attribute( id_mod, 'scale_factor_at_central_meridian',      &
956                              coord_ref_sys%scale_factor_at_central_meridian,  &
957                              .FALSE., 'crs' )
958          CALL get_attribute( id_mod, 'semi_major_axis',                       &
959                              coord_ref_sys%semi_major_axis,                   &
960                              .FALSE., 'crs' )
961          CALL get_attribute( id_mod, 'units',                                 &
962                              coord_ref_sys%units,                             &
963                              .FALSE., 'crs' )
964       ELSE
965!
966!--       Calculate central meridian from origin_lon
967          coord_ref_sys%longitude_of_central_meridian = &
968             CEILING( input_file_atts%origin_lon / 6.0_wp ) * 6.0_wp - 3.0_wp
969       ENDIF
970!
971!--    Finally, close input file
972       CALL close_input_file( id_mod )
973#endif
974!
975!--    Copy latitude, longitude, origin_z, rotation angle on init type
976       init_model%latitude        = input_file_atts%origin_lat
977       init_model%longitude       = input_file_atts%origin_lon
978       init_model%origin_time     = input_file_atts%origin_time 
979       init_model%origin_x        = input_file_atts%origin_x
980       init_model%origin_y        = input_file_atts%origin_y
981       init_model%origin_z        = input_file_atts%origin_z 
982       init_model%rotation_angle  = input_file_atts%rotation_angle 
983           
984!
985!--    In case of nested runs, each model domain might have different longitude
986!--    and latitude, which would result in different Coriolis parameters and
987!--    sun-zenith angles. To avoid this, longitude and latitude in each model
988!--    domain will be set to the values of the root model. Please note, this
989!--    synchronization is required already here.
990#if defined( __parallel )
991       CALL MPI_BCAST( init_model%latitude,  1, MPI_REAL, 0,                   &
992                       MPI_COMM_WORLD, ierr )
993       CALL MPI_BCAST( init_model%longitude, 1, MPI_REAL, 0,                   &
994                       MPI_COMM_WORLD, ierr )
995#endif
996
997    END SUBROUTINE netcdf_data_input_init
998   
999!------------------------------------------------------------------------------!
1000! Description:
1001! ------------
1002!> Read an array of characters.
1003!------------------------------------------------------------------------------!
1004    SUBROUTINE netcdf_data_input_var_char( val, search_string, id_mod )
1005
1006       IMPLICIT NONE
1007
1008       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string     !< name of the variable
1009       CHARACTER(LEN=*), DIMENSION(:) ::  val !< variable which should be read
1010       
1011       INTEGER(iwp) ::  id_mod   !< NetCDF id of input file
1012
1013#if defined ( __netcdf )
1014!
1015!--    Read variable
1016       CALL get_variable( id_mod, search_string, val )
1017#endif           
1018
1019    END SUBROUTINE netcdf_data_input_var_char
1020   
1021!------------------------------------------------------------------------------!
1022! Description:
1023! ------------
1024!> Read an 1D array of REAL values.
1025!------------------------------------------------------------------------------!
1026    SUBROUTINE netcdf_data_input_var_real_1d( val, search_string, id_mod )
1027
1028       IMPLICIT NONE
1029
1030       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string     !< name of the variable     
1031       
1032       INTEGER(iwp) ::  id_mod        !< NetCDF id of input file
1033       
1034       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  val !< variable which should be read
1035
1036#if defined ( __netcdf )
1037!
1038!--    Read variable
1039       CALL get_variable( id_mod, search_string, val )
1040#endif           
1041
1042    END SUBROUTINE netcdf_data_input_var_real_1d
1043   
1044!------------------------------------------------------------------------------!
1045! Description:
1046! ------------
1047!> Read an 1D array of REAL values.
1048!------------------------------------------------------------------------------!
1049    SUBROUTINE netcdf_data_input_var_real_2d( val, search_string,              &
1050                                              id_mod, d1s, d1e, d2s, d2e )
1051
1052       IMPLICIT NONE
1053
1054       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string     !< name of the variable     
1055       
1056       INTEGER(iwp) ::  id_mod  !< NetCDF id of input file
1057       INTEGER(iwp) ::  d1e     !< end index of first dimension to be read
1058       INTEGER(iwp) ::  d2e     !< end index of second dimension to be read
1059       INTEGER(iwp) ::  d1s     !< start index of first dimension to be read
1060       INTEGER(iwp) ::  d2s     !< start index of second dimension to be read
1061       
1062       REAL(wp), DIMENSION(:,:) ::  val !< variable which should be read
1063
1064#if defined ( __netcdf )
1065!
1066!--    Read character variable
1067       CALL get_variable( id_mod, search_string, val, d1s, d1e, d2s, d2e )
1068#endif           
1069
1070    END SUBROUTINE netcdf_data_input_var_real_2d
1071   
1072!------------------------------------------------------------------------------!
1073! Description:
1074! ------------
1075!> Read a global string attribute
1076!------------------------------------------------------------------------------!
1077    SUBROUTINE netcdf_data_input_att_string( val, search_string, id_mod,       &
1078                                             input_file, global, openclose,    &
1079                                             variable_name )
1080
1081       IMPLICIT NONE
1082
1083       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string !< name of the attribue
1084       CHARACTER(LEN=*) ::  val           !< attribute
1085       
1086       CHARACTER(LEN=*) ::  input_file    !< name of input file
1087       CHARACTER(LEN=*) ::  openclose     !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1088       CHARACTER(LEN=*) ::  variable_name !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed 
1089       
1090       INTEGER(iwp) ::  id_mod   !< NetCDF id of input file
1091       
1092       LOGICAL ::  global                 !< flag indicating a global or a variable's attribute
1093
1094#if defined ( __netcdf )
1095!
1096!--    Open file in read-only mode if necessary
1097       IF ( openclose == 'open' )  THEN
1098          CALL open_read_file( TRIM( input_file ) // TRIM( coupling_char ), &
1099                                  id_mod )
1100       ENDIF
1101!
1102!--    Read global attribute
1103       IF ( global )  THEN
1104          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global )
1105!
1106!--    Read variable attribute
1107       ELSE
1108          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global, variable_name )
1109       ENDIF
1110!
1111!--    Close input file
1112       IF ( openclose == 'close' )  CALL close_input_file( id_mod )
1113#endif           
1114
1115    END SUBROUTINE netcdf_data_input_att_string
1116   
1117!------------------------------------------------------------------------------!
1118! Description:
1119! ------------
1120!> Read a global integer attribute
1121!------------------------------------------------------------------------------!
1122    SUBROUTINE netcdf_data_input_att_int( val, search_string, id_mod,          &
1123                                          input_file, global, openclose,       &
1124                                          variable_name )
1125
1126       IMPLICIT NONE
1127
1128       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string !< name of the attribue
1129       
1130       CHARACTER(LEN=*) ::  input_file    !< name of input file
1131       CHARACTER(LEN=*) ::  openclose     !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1132       CHARACTER(LEN=*) ::  variable_name !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1133       
1134       INTEGER(iwp) ::  id_mod   !< NetCDF id of input file
1135       INTEGER(iwp) ::  val      !< value of the attribute
1136       
1137       LOGICAL ::  global                 !< flag indicating a global or a variable's attribute
1138
1139#if defined ( __netcdf )
1140!
1141!--    Open file in read-only mode
1142       IF ( openclose == 'open' )  THEN
1143          CALL open_read_file( TRIM( input_file ) // TRIM( coupling_char ), &
1144                                  id_mod )
1145       ENDIF
1146!
1147!--    Read global attribute
1148       IF ( global )  THEN
1149          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global )
1150!
1151!--    Read variable attribute
1152       ELSE
1153          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global, variable_name )
1154       ENDIF
1155!
1156!--    Finally, close input file
1157       IF ( openclose == 'close' )  CALL close_input_file( id_mod )
1158#endif           
1159
1160    END SUBROUTINE netcdf_data_input_att_int
1161   
1162!------------------------------------------------------------------------------!
1163! Description:
1164! ------------
1165!> Read a global real attribute
1166!------------------------------------------------------------------------------!
1167    SUBROUTINE netcdf_data_input_att_real( val, search_string, id_mod,         &
1168                                           input_file, global, openclose,      &
1169                                           variable_name )
1170
1171       IMPLICIT NONE
1172
1173       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string !< name of the attribue
1174       
1175       CHARACTER(LEN=*) ::  input_file    !< name of input file
1176       CHARACTER(LEN=*) ::  openclose     !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1177       CHARACTER(LEN=*) ::  variable_name !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1178       
1179       INTEGER(iwp) ::  id_mod            !< NetCDF id of input file
1180       
1181       LOGICAL ::  global                 !< flag indicating a global or a variable's attribute
1182       
1183       REAL(wp) ::  val                   !< value of the attribute
1184
1185#if defined ( __netcdf )
1186!
1187!--    Open file in read-only mode
1188       IF ( openclose == 'open' )  THEN
1189          CALL open_read_file( TRIM( input_file ) // TRIM( coupling_char ), &
1190                                  id_mod )
1191       ENDIF
1192!
1193!--    Read global attribute
1194       IF ( global )  THEN
1195          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global )
1196!
1197!--    Read variable attribute
1198       ELSE
1199          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global, variable_name )
1200       ENDIF
1201!
1202!--    Finally, close input file
1203       IF ( openclose == 'close' )  CALL close_input_file( id_mod )
1204#endif           
1205
1206    END SUBROUTINE netcdf_data_input_att_real
1207
1208!------------------------------------------------------------------------------!
1209! Description:
1210! ------------
1211!> Reads Chemistry NETCDF Input data, such as emission values, emission species, etc. .
1212!------------------------------------------------------------------------------!
1213    SUBROUTINE netcdf_data_input_chemistry_data(emt_att,emt)
1214
1215       USE chem_modules,                                       &
1216           ONLY:  do_emis, mode_emis, time_fac_type,           & 
1217                  surface_csflux_name 
1218
1219       USE control_parameters,                                 &
1220           ONLY:  message_string
1221
1222       USE indices,                                            &
1223           ONLY:  nz, nx, ny, nxl, nxr, nys, nyn, nzb, nzt
1224
1225       IMPLICIT NONE
1226
1227       TYPE(chem_emis_att_type), INTENT(INOUT)                                        :: emt_att
1228       TYPE(chem_emis_val_type), ALLOCATABLE, DIMENSION(:), INTENT(INOUT)             :: emt
1229   
1230       CHARACTER (LEN=80)                               :: units=''              !< units of chemistry inputs
1231 
1232       INTEGER(iwp)                                     :: ispec                 !< index for number of emission species in input
1233
1234       INTEGER(iwp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:)          :: dum_var               !< value of variable read from netcdf input
1235       INTEGER(iwp)                                     :: errno                 !< error number NF90_???? function
1236       INTEGER(iwp)                                     :: id_var                !< variable id
1237!       INTEGER(iwp)                                     :: id_emis               !< NetCDF id of input file
1238       INTEGER(iwp)                                     :: num_vars              !< number of variables in netcdf input file
1239       INTEGER(iwp)                                     :: len_dims,len_dims_2   !< Length of dimensions
1240
1241       INTEGER(iwp)                                     :: max_string_length=25  !< Variable for the maximum length of a string
1242 
1243       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE    :: var_names             !< Name of Variables
1244
1245       REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:)          :: dum_var_3d            !< variable for storing temporary data of 3-dimensional
1246                                                                                 !  variables read from netcdf for chemistry emissions
1247
1248       REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:,:)        :: dum_var_4d            !< variable for storing temporary data of 5-dimensional
1249                                                                                 !< variables read from netcdf for chemistry emissions
1250!--
1251       !> Start the processing of the data
1252       CALL location_message( 'starting allocation of chemistry emissions arrays', .FALSE. )
1253
1254       !> Parameterized mode of the emissions
1255       IF (TRIM(mode_emis)=="PARAMETERIZED" .OR. TRIM(mode_emis)=="parameterized") THEN
1256
1257           ispec=1
1258           emt_att%nspec=0
1259
1260          !number of species
1261           DO  WHILE (TRIM( surface_csflux_name( ispec ) ) /= 'novalue' )
1262
1263             emt_att%nspec=emt_att%nspec+1
1264             ispec=ispec+1
1265
1266           ENDDO
1267
1268          !-- allocate emission values data type arrays
1269          ALLOCATE(emt(emt_att%nspec))
1270
1271          !-- Read EMISSION SPECIES NAMES
1272
1273          !Assign values
1274          ALLOCATE(emt_att%species_name(emt_att%nspec))
1275 
1276         DO ispec=1,emt_att%nspec
1277            emt_att%species_name(ispec) = TRIM(surface_csflux_name(ispec))
1278         ENDDO
1279
1280
1281       !> DEFAULT AND PRE-PROCESSED MODE
1282       ELSE
1283
1284#if defined ( __netcdf )       
1285          IF ( .NOT. input_pids_chem )  RETURN
1286
1287          !-- Open file in read-only mode
1288          CALL open_read_file( TRIM( input_file_chem ) //                       &
1289                               TRIM( coupling_char ), id_emis )
1290          !-- inquire number of variables
1291          CALL inquire_num_variables( id_emis, num_vars )
1292
1293          !-- Get General Dimension Lengths: only number of species and number of categories.
1294          !                                  the other dimensions depend on the mode of the emissions or on the presence of specific components
1295          !nspecies
1296          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_emis, emt_att%nspec, 'nspecies' )
1297
1298 
1299          !-- Allocate emission values data type arrays
1300          ALLOCATE(emt(1:emt_att%nspec))
1301
1302
1303          !-- Read EMISSION SPECIES NAMES
1304          !Allocate Arrays
1305          ALLOCATE(emt_att%species_name(emt_att%nspec)) 
1306
1307          !Call get Variable
1308          CALL get_variable( id_emis, 'emission_name', string_values, emt_att%nspec )
1309          emt_att%species_name=string_values
1310          ! If allocated, Deallocate var_string, an array only used for reading-in strings
1311          IF (ALLOCATED(string_values)) DEALLOCATE(string_values) 
1312
1313          !-- Read EMISSION SPECIES INDEX
1314          !Allocate Arrays
1315          ALLOCATE(emt_att%species_index(emt_att%nspec))
1316          !Call get Variable
1317          CALL get_variable( id_emis, 'emission_index', emt_att%species_index )
1318
1319
1320          !-- Now the routine has to distinguish between DEFAULT and PRE-PROCESSED chemistry emission modes
1321
1322          IF (TRIM(mode_emis)=="DEFAULT" .OR. TRIM(mode_emis)=="default") THEN
1323 
1324             !number of categories
1325             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_emis, emt_att%ncat, 'ncat' )
1326
1327             !-- Read EMISSION CATEGORIES INDEX
1328             !Allocate Arrays
1329             ALLOCATE(emt_att%cat_index(emt_att%ncat))
1330             !Call get Variable
1331             CALL get_variable( id_emis, 'emission_cat_index', emt_att%cat_index )
1332
1333 
1334             DO ispec=1,emt_att%nspec
1335                !-- EMISSION_VOC_NAME (1-DIMENSIONAL)
1336                IF (TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="VOC" .OR. TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="voc") THEN
1337                   !Allocate Array
1338                   CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_emis, emt_att%nvoc, 'nvoc' )
1339                   ALLOCATE(emt_att%voc_name(1:emt_att%nvoc))
1340                   !Read-in Variable
1341                   CALL get_variable( id_emis,"emission_voc_name",string_values, emt_att%nvoc)
1342                   emt_att%voc_name=string_values
1343                   IF (ALLOCATED(string_values)) DEALLOCATE(string_values)
1344 
1345                !-- COMPOSITION VOC (2-DIMENSIONAL)
1346                   !Allocate Array
1347                   ALLOCATE(emt_att%voc_comp(1:emt_att%ncat,1:emt_att%nvoc))
1348                   !Read-in Variable
1349!               CALL get_variable(id_emis,"composition_voc",emt%voc_comp,1,1,emt%ncat,emt%nvoc)
1350                   CALL get_variable(id_emis,"composition_voc",emt_att%voc_comp,1,emt_att%ncat,1,emt_att%nvoc)
1351                ENDIF
1352
1353                !-- EMISSION_PM_NAME (1-DIMENSIONAL)
1354                IF (TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="PM" .OR. TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="pm") THEN
1355                   CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_emis, emt_att%npm, 'npm' )
1356                   ALLOCATE(emt_att%pm_name(1:emt_att%npm))
1357                   !Read-in Variable
1358                   CALL get_variable( id_emis,"pm_name",string_values, emt_att%npm)
1359                   emt_att%pm_name=string_values
1360                   IF (ALLOCATED(string_values)) DEALLOCATE(string_values)     
1361
1362                !-- COMPOSITION PM (3-DIMENSIONAL)
1363                   !Allocate
1364                   len_dims=3  !> number of PMs: PM1, PM2.5 and PM10
1365                   ALLOCATE(emt_att%pm_comp(1:emt_att%ncat,1:emt_att%npm,1:len_dims))
1366                   !Read-in Variable
1367                   CALL get_variable(id_emis,"composition_pm",emt_att%pm_comp,1,emt_att%ncat,1,emt_att%npm,1,len_dims)                   
1368                ENDIF
1369
1370                !-- COMPOSITION_NOX (2-DIMENSIONAL)
1371                IF (TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="NOx" .OR. TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="nox") THEN
1372                   !Allocate array
1373                   ALLOCATE(emt_att%nox_comp(1:emt_att%ncat,1:emt_att%nnox))
1374                   !Read-in Variable
1375                   CALL get_variable(id_emis,"composition_nox",emt_att%nox_comp,1,emt_att%ncat,1,emt_att%nnox)
1376                ENDIF
1377
1378                !-- COMPOSITION-SOX (2-DIMENSIONAL)
1379                IF (TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="SOx" .OR. TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="sox") THEN
1380                   ALLOCATE(emt_att%sox_comp(1:emt_att%ncat,1:emt_att%nsox))
1381                   !Read-in Variable
1382                   CALL get_variable(id_emis,"composition_sox",emt_att%sox_comp,1,emt_att%ncat,1,emt_att%nsox)
1383                ENDIF
1384             ENDDO !>ispec
1385
1386!-- For reading the emission time factors, the distinction between HOUR and MDH data is necessary
1387     
1388             !-- EMISSION_TIME_SCALING_FACTORS
1389                !-- HOUR   
1390             IF (TRIM(time_fac_type)=="HOUR" .OR. TRIM(time_fac_type)=="hour") THEN
1391                !-- Allocate Array
1392                CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_emis, emt_att%nhoursyear, 'nhoursyear' )
1393                ALLOCATE(emt_att%hourly_emis_time_factor(1:emt_att%ncat,1:emt_att%nhoursyear))
1394                !Read-in Variable
1395                CALL get_variable(id_emis,"emission_time_factors",emt_att%hourly_emis_time_factor,1,   &
1396                                  emt_att%ncat,1,emt_att%nhoursyear)
1397
1398                !-- MDH
1399             ELSE IF (TRIM(time_fac_type) == "MDH" .OR. TRIM(time_fac_type) == "mdh") THEN
1400                !-- Allocate Array
1401                CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_emis, emt_att%nmonthdayhour, 'nmonthdayhour' )
1402                ALLOCATE(emt_att%mdh_emis_time_factor(1:emt_att%ncat,1:emt_att%nmonthdayhour))
1403                !-- Read-in Variable
1404                CALL get_variable(id_emis,"emission_time_factors",emt_att%mdh_emis_time_factor,1,       &
1405                                  emt_att%ncat,1,emt_att%nmonthdayhour)
1406
1407             ELSE
1408
1409             message_string = 'We are in the DEFAULT chemistry emissions mode: '            //          &
1410                              '     !no time-factor type specified!'                        //          &
1411                              'Please, specify the value of time_fac_type:'                 //          &
1412                              '         either "MDH" or "HOUR"'                 
1413             CALL message( 'netcdf_data_input_chemistry_data', 'CM0200', 2, 2, 0, 6, 0 ) 
1414 
1415
1416             ENDIF
1417
1418             !-- Finally read-in the emission values and their units (DEFAULT mode)
1419
1420             DO ispec=1,emt_att%nspec
1421
1422                IF ( .NOT. ALLOCATED( emt(ispec)%default_emission_data ) )                              &
1423                    ALLOCATE(emt(ispec)%default_emission_data(1:emt_att%ncat,1:ny+1,1:nx+1))
1424
1425                ALLOCATE(dum_var_3d(1:emt_att%ncat,nys+1:nyn+1,nxl+1:nxr+1))
1426
1427                CALL get_variable(id_emis,"emission_values",dum_var_3d,ispec,1,emt_att%ncat,nys,nyn,nxl,nxr)         
1428
1429                emt(ispec)%default_emission_data(:,nys+1:nyn+1,nxl+1:nxr+1) =                           &
1430                    dum_var_3d(1:emt_att%ncat,nys+1:nyn+1,nxl+1:nxr+1)
1431
1432                DEALLOCATE (dum_var_3d)
1433
1434             ENDDO
1435
1436             !-- UNITS
1437             CALL get_attribute(id_emis,"units",emt_att%units,.FALSE.,"emission_values")
1438
1439
1440          !-- PRE-PROCESSED MODE --
1441
1442          ELSE IF (TRIM(mode_emis)=="PRE-PROCESSED" .OR. TRIM(mode_emis)=="pre-processed") THEN
1443          !-- 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
1444
1445             DO ispec=1,emt_att%nspec
1446
1447             !-- EMISSION_VOC_NAME (1-DIMENSIONAL)
1448                IF (TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="VOC" .OR. TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="voc") THEN
1449                   !Allocate Array
1450                   CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_emis, emt_att%nvoc, 'nvoc' )
1451                   ALLOCATE(emt_att%voc_name(1:emt_att%nvoc))
1452                   !Read-in Variable
1453                   CALL get_variable( id_emis,"emission_voc_name",string_values, emt_att%nvoc)
1454                   emt_att%voc_name=string_values
1455                   IF (ALLOCATED(string_values)) DEALLOCATE(string_values)
1456 
1457             !-- COMPOSITION VOC (2-DIMENSIONAL)
1458                   !Allocate Array
1459                   ALLOCATE(emt_att%voc_comp(1:emt_att%ncat,1:emt_att%nvoc))
1460                   !Read-in Variable
1461                   CALL get_variable(id_emis,"composition_voc",emt_att%voc_comp,1,emt_att%ncat,1,emt_att%nvoc)
1462                ENDIF
1463 
1464             ENDDO !> ispec
1465
1466             !-- EMISSION_VALUES (4-DIMENSIONAL)
1467             !Calculate temporal dimension length
1468             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_emis, emt_att%dt_emission, 'time' )   
1469         
1470
1471             DO ispec=1,emt_att%nspec
1472
1473                !Allocation for the entire domain has to be done only for the first processor between all the subdomains     
1474                IF ( .NOT. ALLOCATED( emt(ispec)%preproc_emission_data ) )                              &
1475                    ALLOCATE(emt(ispec)%preproc_emission_data(emt_att%dt_emission,1,1:ny+1,1:nx+1))
1476
1477                !> allocate variable where to pass emission values read from netcdf
1478                ALLOCATE(dum_var_4d(1:emt_att%dt_emission,1,nys+1:nyn+1,nxl+1:nxr+1))
1479
1480                !Read-in Variable
1481                CALL get_variable(id_emis,"emission_values",dum_var_4d,ispec,1,emt_att%dt_emission,1,1,nys,nyn,nxl,nxr)         
1482
1483     
1484                emt(ispec)%preproc_emission_data(:,1,nys+1:nyn+1,nxl+1:nxr+1) =                         &
1485                      dum_var_4d(1:emt_att%dt_emission,1,nys+1:nyn+1,nxl+1:nxr+1)
1486
1487                DEALLOCATE ( dum_var_4d )
1488
1489             ENDDO
1490
1491             !-- UNITS
1492             CALL get_attribute(id_emis,"units",emt_att%units,.FALSE.,"emission_values")
1493       
1494          ENDIF
1495
1496       CALL close_input_file( id_emis )
1497
1498#endif
1499       ENDIF
1500
1501    END SUBROUTINE netcdf_data_input_chemistry_data
1502
1503!------------------------------------------------------------------------------!
1504! Description:
1505! ------------
1506!> Reads surface classification data, such as vegetation and soil type, etc. .
1507!------------------------------------------------------------------------------!
1508    SUBROUTINE netcdf_data_input_surface_data
1509
1510       USE control_parameters,                                                 &
1511           ONLY:  bc_lr_cyc, bc_ns_cyc, land_surface, plant_canopy,            &
1512                  urban_surface
1513
1514       USE indices,                                                            &
1515           ONLY:  nbgp, nx, nxl, nxlg, nxr, nxrg, ny, nyn, nyng, nys, nysg
1516
1517
1518       IMPLICIT NONE
1519
1520       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names  !< variable names in static input file
1521
1522       INTEGER(iwp) ::  id_surf   !< NetCDF id of input file
1523       INTEGER(iwp) ::  k         !< running index along z-direction
1524       INTEGER(iwp) ::  k2        !< running index
1525       INTEGER(iwp) ::  num_vars  !< number of variables in input file
1526       INTEGER(iwp) ::  nz_soil   !< number of soil layers in file
1527
1528       INTEGER(iwp), DIMENSION(nysg:nyng,nxlg:nxrg) ::  var_exchange_int !< dummy variables used to exchange 32-bit Integer arrays
1529       INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE  ::  var_dum_int_3d !< dummy variables used to exchange real arrays
1530
1531       REAL(wp), DIMENSION(nysg:nyng,nxlg:nxrg) ::  var_exchange_real !< dummy variables used to exchange real arrays
1532
1533       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:),   ALLOCATABLE ::  var_dum_real_3d !< dummy variables used to exchange real arrays
1534       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_dum_real_4d !< dummy variables used to exchange real arrays
1535
1536!
1537!--    If not static input file is available, skip this routine
1538       IF ( .NOT. input_pids_static )  RETURN
1539!
1540!--    Measure CPU time
1541       CALL cpu_log( log_point_s(82), 'NetCDF input', 'start' )
1542!
1543!--    Read plant canopy variables.
1544       IF ( plant_canopy )  THEN
1545#if defined ( __netcdf )
1546!
1547!--       Open file in read-only mode
1548          CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //                    &
1549                               TRIM( coupling_char ) , id_surf )
1550!
1551!--       At first, inquire all variable names.
1552!--       This will be used to check whether an optional input variable
1553!--       exist or not.
1554          CALL inquire_num_variables( id_surf, num_vars )
1555
1556          ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
1557          CALL inquire_variable_names( id_surf, var_names )
1558
1559!
1560!--       Read leaf area density - resolved vegetation
1561          IF ( check_existence( var_names, 'lad' ) )  THEN
1562             leaf_area_density_f%from_file = .TRUE.
1563             CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                           &
1564                                 leaf_area_density_f%fill,                     &
1565                                 .FALSE., 'lad' )
1566!
1567!--          Inquire number of vertical vegetation layer
1568             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,             &
1569                                                 leaf_area_density_f%nz,       &
1570                                                 'zlad' )
1571!
1572!--          Allocate variable for leaf-area density
1573             ALLOCATE( leaf_area_density_f%var( 0:leaf_area_density_f%nz-1,    &
1574                                                nys:nyn,nxl:nxr) )
1575
1576             CALL get_variable( id_surf, 'lad', leaf_area_density_f%var,       &
1577                                nxl, nxr, nys, nyn,                            &
1578                                0, leaf_area_density_f%nz-1 )
1579
1580          ELSE
1581             leaf_area_density_f%from_file = .FALSE.
1582          ENDIF
1583
1584!
1585!--       Read basal area density - resolved vegetation
1586          IF ( check_existence( var_names, 'bad' ) )  THEN
1587             basal_area_density_f%from_file = .TRUE.
1588             CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                           &
1589                                 basal_area_density_f%fill,                    &
1590                                 .FALSE., 'bad' )
1591!
1592!--          Inquire number of vertical vegetation layer
1593             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,             &
1594                                                 basal_area_density_f%nz,      &
1595                                                 'zlad' )
1596!
1597!--          Allocate variable
1598             ALLOCATE( basal_area_density_f%var(0:basal_area_density_f%nz-1,   &
1599                                                nys:nyn,nxl:nxr) )
1600
1601             CALL get_variable( id_surf, 'bad', basal_area_density_f%var,      &
1602                                nxl, nxr, nys, nyn,                            &
1603                                0,  basal_area_density_f%nz-1 )
1604          ELSE
1605             basal_area_density_f%from_file = .FALSE.
1606          ENDIF
1607
1608!
1609!--       Read root area density - resolved vegetation
1610          IF ( check_existence( var_names, 'root_area_dens_r' ) )  THEN
1611             root_area_density_lad_f%from_file = .TRUE.
1612             CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                           &
1613                                 root_area_density_lad_f%fill,                 &
1614                                 .FALSE., 'root_area_dens_r' )
1615!
1616!--          Inquire number of vertical soil layers
1617             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,             &
1618                                                   root_area_density_lad_f%nz, &
1619                                                  'zsoil' )
1620!
1621!--          Allocate variable
1622             ALLOCATE( root_area_density_lad_f%var                             &
1623                                         (0:root_area_density_lad_f%nz-1,      &
1624                                          nys:nyn,nxl:nxr) )
1625
1626             CALL get_variable( id_surf, 'root_area_dens_r',                   &
1627                                root_area_density_lad_f%var,                   &
1628                                nxl, nxr, nys, nyn,                            &
1629                                0,  root_area_density_lad_f%nz-1 )
1630          ELSE
1631             root_area_density_lad_f%from_file = .FALSE.
1632          ENDIF
1633!
1634!--       Finally, close input file
1635          CALL close_input_file( id_surf )
1636#endif
1637       ENDIF
1638!
1639!--    Deallocate variable list. Will be re-allocated in case further
1640!--    variables are read from file.
1641       IF ( ALLOCATED( var_names ) )  DEALLOCATE( var_names )
1642!
1643!--    Skip the following if no land-surface or urban-surface module are
1644!--    applied. This case, no one of the following variables is used anyway.
1645       IF (  .NOT. land_surface  .AND.  .NOT. urban_surface )  RETURN
1646!
1647!--    Initialize dummy arrays used for ghost-point exchange
1648       var_exchange_int  = 0
1649       var_exchange_real = 0.0_wp
1650
1651#if defined ( __netcdf )
1652!
1653!--    Open file in read-only mode
1654       CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //                       &
1655                            TRIM( coupling_char ) , id_surf )
1656!
1657!--    Inquire all variable names.
1658!--    This will be used to check whether an optional input variable exist
1659!--    or not.
1660       CALL inquire_num_variables( id_surf, num_vars )
1661
1662       ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
1663       CALL inquire_variable_names( id_surf, var_names )
1664!
1665!--    Read vegetation type and required attributes
1666       IF ( check_existence( var_names, 'vegetation_type' ) )  THEN
1667          vegetation_type_f%from_file = .TRUE.
1668          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1669                              vegetation_type_f%fill,                          &
1670                              .FALSE., 'vegetation_type' )
1671
1672          ALLOCATE ( vegetation_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1673
1674          CALL get_variable( id_surf, 'vegetation_type',                       &
1675                             vegetation_type_f%var, nxl, nxr, nys, nyn )
1676       ELSE
1677          vegetation_type_f%from_file = .FALSE.
1678       ENDIF
1679
1680!
1681!--    Read soil type and required attributes
1682       IF ( check_existence( var_names, 'soil_type' ) )  THEN
1683             soil_type_f%from_file = .TRUE.
1684!
1685!--       Note, lod is currently not on file; skip for the moment
1686!           CALL get_attribute( id_surf, char_lod,                       &
1687!                                      soil_type_f%lod,                  &
1688!                                      .FALSE., 'soil_type' )
1689          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1690                              soil_type_f%fill,                                &
1691                              .FALSE., 'soil_type' )
1692
1693          IF ( soil_type_f%lod == 1 )  THEN
1694
1695             ALLOCATE ( soil_type_f%var_2d(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1696
1697             CALL get_variable( id_surf, 'soil_type', soil_type_f%var_2d,      &
1698                                nxl, nxr, nys, nyn )
1699
1700          ELSEIF ( soil_type_f%lod == 2 )  THEN
1701!
1702!--          Obtain number of soil layers from file.
1703             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf, nz_soil,    &
1704                                                          'zsoil' )
1705
1706             ALLOCATE ( soil_type_f%var_3d(0:nz_soil,nys:nyn,nxl:nxr) )
1707
1708             CALL get_variable( id_surf, 'soil_type', soil_type_f%var_3d,      &
1709                                nxl, nxr, nys, nyn, 0, nz_soil )
1710 
1711          ENDIF
1712       ELSE
1713          soil_type_f%from_file = .FALSE.
1714       ENDIF
1715
1716!
1717!--    Read pavement type and required attributes
1718       IF ( check_existence( var_names, 'pavement_type' ) )  THEN
1719          pavement_type_f%from_file = .TRUE.
1720          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1721                              pavement_type_f%fill, .FALSE.,                   &
1722                              'pavement_type' )
1723
1724          ALLOCATE ( pavement_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1725
1726          CALL get_variable( id_surf, 'pavement_type', pavement_type_f%var,    &
1727                             nxl, nxr, nys, nyn )
1728       ELSE
1729          pavement_type_f%from_file = .FALSE.
1730       ENDIF
1731
1732!
1733!--    Read water type and required attributes
1734       IF ( check_existence( var_names, 'water_type' ) )  THEN
1735          water_type_f%from_file = .TRUE.
1736          CALL get_attribute( id_surf, char_fill, water_type_f%fill,           &
1737                              .FALSE., 'water_type' )
1738
1739          ALLOCATE ( water_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1740
1741          CALL get_variable( id_surf, 'water_type', water_type_f%var,          &
1742                             nxl, nxr, nys, nyn )
1743
1744       ELSE
1745          water_type_f%from_file = .FALSE.
1746       ENDIF
1747!
1748!--    Read relative surface fractions of vegetation, pavement and water.
1749       IF ( check_existence( var_names, 'surface_fraction' ) )  THEN
1750          surface_fraction_f%from_file = .TRUE.
1751          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1752                              surface_fraction_f%fill,                         &
1753                              .FALSE., 'surface_fraction' )
1754!
1755!--       Inquire number of surface fractions
1756          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
1757                                                       surface_fraction_f%nf,  &
1758                                                       'nsurface_fraction' )
1759!
1760!--       Allocate dimension array and input array for surface fractions
1761          ALLOCATE( surface_fraction_f%nfracs(0:surface_fraction_f%nf-1) )
1762          ALLOCATE( surface_fraction_f%frac(0:surface_fraction_f%nf-1,         &
1763                                            nys:nyn,nxl:nxr) )
1764!
1765!--       Get dimension of surface fractions
1766          CALL get_variable( id_surf, 'nsurface_fraction',                     &
1767                             surface_fraction_f%nfracs )
1768!
1769!--       Read surface fractions
1770          CALL get_variable( id_surf, 'surface_fraction',                      &
1771                             surface_fraction_f%frac, nxl, nxr, nys, nyn,      &
1772                             0, surface_fraction_f%nf-1 )
1773       ELSE
1774          surface_fraction_f%from_file = .FALSE.
1775       ENDIF
1776!
1777!--    Read building parameters and related information
1778       IF ( check_existence( var_names, 'building_pars' ) )  THEN
1779          building_pars_f%from_file = .TRUE.
1780          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1781                              building_pars_f%fill,                            &
1782                              .FALSE., 'building_pars' )
1783!
1784!--       Inquire number of building parameters
1785          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
1786                                                       building_pars_f%np,     &
1787                                                       'nbuilding_pars' )
1788!
1789!--       Allocate dimension array and input array for building parameters
1790          ALLOCATE( building_pars_f%pars(0:building_pars_f%np-1) )
1791          ALLOCATE( building_pars_f%pars_xy(0:building_pars_f%np-1,            &
1792                                            nys:nyn,nxl:nxr) )
1793!
1794!--       Get dimension of building parameters
1795          CALL get_variable( id_surf, 'nbuilding_pars',                        &
1796                             building_pars_f%pars )
1797!
1798!--       Read building_pars
1799          CALL get_variable( id_surf, 'building_pars',                         &
1800                             building_pars_f%pars_xy, nxl, nxr, nys, nyn,      &
1801                             0, building_pars_f%np-1 )
1802       ELSE
1803          building_pars_f%from_file = .FALSE.
1804       ENDIF
1805
1806!
1807!--    Read albedo type and required attributes
1808       IF ( check_existence( var_names, 'albedo_type' ) )  THEN
1809          albedo_type_f%from_file = .TRUE.
1810          CALL get_attribute( id_surf, char_fill, albedo_type_f%fill,          &
1811                              .FALSE.,  'albedo_type' )
1812
1813          ALLOCATE ( albedo_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1814         
1815          CALL get_variable( id_surf, 'albedo_type', albedo_type_f%var,        &
1816                             nxl, nxr, nys, nyn )
1817       ELSE
1818          albedo_type_f%from_file = .FALSE.
1819       ENDIF
1820!
1821!--    Read albedo parameters and related information
1822       IF ( check_existence( var_names, 'albedo_pars' ) )  THEN
1823          albedo_pars_f%from_file = .TRUE.
1824          CALL get_attribute( id_surf, char_fill, albedo_pars_f%fill,          &
1825                              .FALSE., 'albedo_pars' )
1826!
1827!--       Inquire number of albedo parameters
1828          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
1829                                                       albedo_pars_f%np,       &
1830                                                       'nalbedo_pars' )
1831!
1832!--       Allocate dimension array and input array for albedo parameters
1833          ALLOCATE( albedo_pars_f%pars(0:albedo_pars_f%np-1) )
1834          ALLOCATE( albedo_pars_f%pars_xy(0:albedo_pars_f%np-1,                &
1835                                          nys:nyn,nxl:nxr) )
1836!
1837!--       Get dimension of albedo parameters
1838          CALL get_variable( id_surf, 'nalbedo_pars', albedo_pars_f%pars )
1839
1840          CALL get_variable( id_surf, 'albedo_pars', albedo_pars_f%pars_xy,    &
1841                             nxl, nxr, nys, nyn,                               &
1842                             0, albedo_pars_f%np-1 )
1843       ELSE
1844          albedo_pars_f%from_file = .FALSE.
1845       ENDIF
1846
1847!
1848!--    Read pavement parameters and related information
1849       IF ( check_existence( var_names, 'pavement_pars' ) )  THEN
1850          pavement_pars_f%from_file = .TRUE.
1851          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1852                              pavement_pars_f%fill,                            &
1853                              .FALSE., 'pavement_pars' )
1854!
1855!--       Inquire number of pavement parameters
1856          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
1857                                                       pavement_pars_f%np,     &
1858                                                       'npavement_pars' )
1859!
1860!--       Allocate dimension array and input array for pavement parameters
1861          ALLOCATE( pavement_pars_f%pars(0:pavement_pars_f%np-1) )
1862          ALLOCATE( pavement_pars_f%pars_xy(0:pavement_pars_f%np-1,            &
1863                                            nys:nyn,nxl:nxr) )
1864!
1865!--       Get dimension of pavement parameters
1866          CALL get_variable( id_surf, 'npavement_pars', pavement_pars_f%pars )
1867
1868          CALL get_variable( id_surf, 'pavement_pars', pavement_pars_f%pars_xy,&
1869                             nxl, nxr, nys, nyn,                               &
1870                             0, pavement_pars_f%np-1 )
1871       ELSE
1872          pavement_pars_f%from_file = .FALSE.
1873       ENDIF
1874
1875!
1876!--    Read pavement subsurface parameters and related information
1877       IF ( check_existence( var_names, 'pavement_subsurface_pars' ) )         &
1878       THEN
1879          pavement_subsurface_pars_f%from_file = .TRUE.
1880          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1881                              pavement_subsurface_pars_f%fill,                 &
1882                              .FALSE., 'pavement_subsurface_pars' )
1883!
1884!--       Inquire number of parameters
1885          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
1886                                                pavement_subsurface_pars_f%np, &
1887                                               'npavement_subsurface_pars' )
1888!
1889!--       Inquire number of soil layers
1890          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
1891                                                pavement_subsurface_pars_f%nz, &
1892                                                'zsoil' )
1893!
1894!--       Allocate dimension array and input array for pavement parameters
1895          ALLOCATE( pavement_subsurface_pars_f%pars                            &
1896                            (0:pavement_subsurface_pars_f%np-1) )
1897          ALLOCATE( pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz                        &
1898                            (0:pavement_subsurface_pars_f%np-1,                &
1899                             0:pavement_subsurface_pars_f%nz-1,                &
1900                             nys:nyn,nxl:nxr) )
1901!
1902!--       Get dimension of pavement parameters
1903          CALL get_variable( id_surf, 'npavement_subsurface_pars',             &
1904                             pavement_subsurface_pars_f%pars )
1905
1906          CALL get_variable( id_surf, 'pavement_subsurface_pars',              &
1907                             pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz,              &
1908                             nxl, nxr, nys, nyn,                               &
1909                             0, pavement_subsurface_pars_f%nz-1,               &
1910                             0, pavement_subsurface_pars_f%np-1 )
1911       ELSE
1912          pavement_subsurface_pars_f%from_file = .FALSE.
1913       ENDIF
1914
1915
1916!
1917!--    Read vegetation parameters and related information
1918       IF ( check_existence( var_names, 'vegetation_pars' ) )  THEN
1919          vegetation_pars_f%from_file = .TRUE.
1920          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1921                              vegetation_pars_f%fill,                          &
1922                              .FALSE.,  'vegetation_pars' )
1923!
1924!--       Inquire number of vegetation parameters
1925          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
1926                                                       vegetation_pars_f%np,   &
1927                                                       'nvegetation_pars' )
1928!
1929!--       Allocate dimension array and input array for surface fractions
1930          ALLOCATE( vegetation_pars_f%pars(0:vegetation_pars_f%np-1) )
1931          ALLOCATE( vegetation_pars_f%pars_xy(0:vegetation_pars_f%np-1,        &
1932                                              nys:nyn,nxl:nxr) )
1933!
1934!--       Get dimension of the parameters
1935          CALL get_variable( id_surf, 'nvegetation_pars',                      &
1936                             vegetation_pars_f%pars )
1937
1938          CALL get_variable( id_surf, 'vegetation_pars',                       &
1939                             vegetation_pars_f%pars_xy, nxl, nxr, nys, nyn,    &
1940                             0, vegetation_pars_f%np-1 )
1941       ELSE
1942          vegetation_pars_f%from_file = .FALSE.
1943       ENDIF
1944
1945!
1946!--    Read root parameters/distribution and related information
1947       IF ( check_existence( var_names, 'soil_pars' ) )  THEN
1948          soil_pars_f%from_file = .TRUE.
1949          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1950                              soil_pars_f%fill,                                &
1951                              .FALSE., 'soil_pars' )
1952
1953          CALL get_attribute( id_surf, char_lod,                               &
1954                              soil_pars_f%lod,                                 &
1955                              .FALSE., 'soil_pars' )
1956
1957!
1958!--       Inquire number of soil parameters
1959          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
1960                                                       soil_pars_f%np,         &
1961                                                       'nsoil_pars' )
1962!
1963!--       Read parameters array
1964          ALLOCATE( soil_pars_f%pars(0:soil_pars_f%np-1) )
1965          CALL get_variable( id_surf, 'nsoil_pars', soil_pars_f%pars )
1966
1967!
1968!--       In case of level of detail 2, also inquire number of vertical
1969!--       soil layers, allocate memory and read the respective dimension
1970          IF ( soil_pars_f%lod == 2 )  THEN
1971             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,             &
1972                                                          soil_pars_f%nz,      &
1973                                                          'zsoil' )
1974
1975             ALLOCATE( soil_pars_f%layers(0:soil_pars_f%nz-1) )
1976             CALL get_variable( id_surf, 'zsoil', soil_pars_f%layers )
1977
1978          ENDIF
1979
1980!
1981!--       Read soil parameters, depending on level of detail
1982          IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN
1983             ALLOCATE( soil_pars_f%pars_xy(0:soil_pars_f%np-1,                 &
1984                                           nys:nyn,nxl:nxr) )
1985                 
1986             CALL get_variable( id_surf, 'soil_pars', soil_pars_f%pars_xy,     &
1987                                nxl, nxr, nys, nyn, 0, soil_pars_f%np-1 )
1988
1989          ELSEIF ( soil_pars_f%lod == 2 )  THEN
1990             ALLOCATE( soil_pars_f%pars_xyz(0:soil_pars_f%np-1,                &
1991                                            0:soil_pars_f%nz-1,                &
1992                                            nys:nyn,nxl:nxr) )
1993             CALL get_variable( id_surf, 'soil_pars',                          &
1994                                soil_pars_f%pars_xyz,                          &
1995                                nxl, nxr, nys, nyn, 0, soil_pars_f%nz-1,       &
1996                                0, soil_pars_f%np-1 )
1997
1998          ENDIF
1999       ELSE
2000          soil_pars_f%from_file = .FALSE.
2001       ENDIF
2002
2003!
2004!--    Read water parameters and related information
2005       IF ( check_existence( var_names, 'water_pars' ) )  THEN
2006          water_pars_f%from_file = .TRUE.
2007          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2008                              water_pars_f%fill,                               &
2009                              .FALSE., 'water_pars' )
2010!
2011!--       Inquire number of water parameters
2012          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2013                                                       water_pars_f%np,        &
2014                                                       'nwater_pars' )
2015!
2016!--       Allocate dimension array and input array for water parameters
2017          ALLOCATE( water_pars_f%pars(0:water_pars_f%np-1) )
2018          ALLOCATE( water_pars_f%pars_xy(0:water_pars_f%np-1,                  &
2019                                         nys:nyn,nxl:nxr) )
2020!
2021!--       Get dimension of water parameters
2022          CALL get_variable( id_surf, 'nwater_pars', water_pars_f%pars )
2023
2024          CALL get_variable( id_surf, 'water_pars', water_pars_f%pars_xy,      &
2025                             nxl, nxr, nys, nyn, 0, water_pars_f%np-1 )
2026       ELSE
2027          water_pars_f%from_file = .FALSE.
2028       ENDIF
2029!
2030!--    Read root area density - parametrized vegetation
2031       IF ( check_existence( var_names, 'root_area_dens_s' ) )  THEN
2032          root_area_density_lsm_f%from_file = .TRUE.
2033          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2034                              root_area_density_lsm_f%fill,                    &
2035                              .FALSE., 'root_area_dens_s' )
2036!
2037!--       Obtain number of soil layers from file and allocate variable
2038          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2039                                                   root_area_density_lsm_f%nz, &
2040                                                   'zsoil' )
2041          ALLOCATE( root_area_density_lsm_f%var                                &
2042                                        (0:root_area_density_lsm_f%nz-1,       &
2043                                         nys:nyn,nxl:nxr) )
2044
2045!
2046!--       Read root-area density
2047          CALL get_variable( id_surf, 'root_area_dens_s',                      &
2048                             root_area_density_lsm_f%var,                      &
2049                             nxl, nxr, nys, nyn,                               &
2050                             0, root_area_density_lsm_f%nz-1 )
2051
2052       ELSE
2053          root_area_density_lsm_f%from_file = .FALSE.
2054       ENDIF
2055!
2056!--    Read street type and street crossing
2057       IF ( check_existence( var_names, 'street_type' ) )  THEN
2058          street_type_f%from_file = .TRUE.
2059          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2060                              street_type_f%fill, .FALSE.,                     &
2061                              'street_type' )
2062
2063          ALLOCATE ( street_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
2064         
2065          CALL get_variable( id_surf, 'street_type', street_type_f%var,        &
2066                             nxl, nxr, nys, nyn )
2067       ELSE
2068          street_type_f%from_file = .FALSE.
2069       ENDIF
2070
2071       IF ( check_existence( var_names, 'street_crossing' ) )  THEN
2072          street_crossing_f%from_file = .TRUE.
2073          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2074                              street_crossing_f%fill, .FALSE.,                 &
2075                              'street_crossing' )
2076
2077          ALLOCATE ( street_crossing_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
2078
2079          CALL get_variable( id_surf, 'street_crossing',                       &
2080                             street_crossing_f%var, nxl, nxr, nys, nyn )
2081
2082       ELSE
2083          street_crossing_f%from_file = .FALSE.
2084       ENDIF
2085!
2086!--    Still missing: root_resolved and building_surface_pars.
2087!--    Will be implemented as soon as they are available.
2088
2089!
2090!--    Finally, close input file
2091       CALL close_input_file( id_surf )
2092#endif
2093!
2094!--    End of CPU measurement
2095       CALL cpu_log( log_point_s(82), 'NetCDF input', 'stop' )
2096!
2097!--    Exchange 1 ghost points for surface variables. Please note, ghost point
2098!--    exchange for 3D parameter lists should be revised by using additional
2099!--    MPI datatypes or rewriting exchange_horiz.
2100!--    Moreover, varialbes will be resized in the following, including ghost
2101!--    points.
2102!--    Start with 2D Integer variables. Please note, for 8-bit integer
2103!--    variables must be swapt to 32-bit integer before calling exchange_horiz.
2104       IF ( albedo_type_f%from_file )  THEN
2105          var_exchange_int                  = INT( albedo_type_f%fill, KIND = 1 )
2106          var_exchange_int(nys:nyn,nxl:nxr) =                                  &
2107                            INT( albedo_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr), KIND = 4 )
2108          CALL exchange_horiz_2d_int( var_exchange_int, nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
2109          DEALLOCATE( albedo_type_f%var )
2110          ALLOCATE( albedo_type_f%var(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
2111          albedo_type_f%var = INT( var_exchange_int, KIND = 1 )
2112       ENDIF
2113       IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
2114          var_exchange_int                  = INT( pavement_type_f%fill, KIND = 1 )
2115          var_exchange_int(nys:nyn,nxl:nxr) =                                  &
2116                          INT( pavement_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr), KIND = 4 )
2117          CALL exchange_horiz_2d_int( var_exchange_int, nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
2118          DEALLOCATE( pavement_type_f%var )
2119          ALLOCATE( pavement_type_f%var(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
2120          pavement_type_f%var = INT( var_exchange_int, KIND = 1 )
2121       ENDIF
2122       IF ( soil_type_f%from_file  .AND.  ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
2123          var_exchange_int                  = INT( soil_type_f%fill, KIND = 1 )
2124          var_exchange_int(nys:nyn,nxl:nxr) =                                  &
2125                            INT( soil_type_f%var_2d(nys:nyn,nxl:nxr), KIND = 4 )
2126          CALL exchange_horiz_2d_int( var_exchange_int, nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
2127          DEALLOCATE( soil_type_f%var_2d )
2128          ALLOCATE( soil_type_f%var_2d(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
2129          soil_type_f%var_2d = INT( var_exchange_int, KIND = 1 )
2130       ENDIF
2131       IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
2132          var_exchange_int                  = INT( vegetation_type_f%fill, KIND = 1 )
2133          var_exchange_int(nys:nyn,nxl:nxr) =                                  &
2134                        INT( vegetation_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr), KIND = 4 )
2135          CALL exchange_horiz_2d_int( var_exchange_int, nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
2136          DEALLOCATE( vegetation_type_f%var )
2137          ALLOCATE( vegetation_type_f%var(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
2138          vegetation_type_f%var = INT( var_exchange_int, KIND = 1 )
2139       ENDIF
2140       IF ( water_type_f%from_file )  THEN
2141          var_exchange_int                  = INT( water_type_f%fill, KIND = 1 )
2142          var_exchange_int(nys:nyn,nxl:nxr) =                                  &
2143                         INT( water_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr), KIND = 4 )
2144          CALL exchange_horiz_2d_int( var_exchange_int, nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
2145          DEALLOCATE( water_type_f%var )
2146          ALLOCATE( water_type_f%var(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
2147          water_type_f%var = INT( var_exchange_int, KIND = 1 )
2148       ENDIF
2149!
2150!--    Exchange 1 ghost point for 3/4-D variables. For the sake of simplicity,
2151!--    loop further dimensions to use 2D exchange routines.
2152!--    This should be revised later by introducing new MPI datatypes.
2153       IF ( soil_type_f%from_file  .AND.  ALLOCATED( soil_type_f%var_3d ) )    &
2154       THEN
2155          ALLOCATE( var_dum_int_3d(0:nz_soil,nys:nyn,nxl:nxr) )
2156          var_dum_int_3d = soil_type_f%var_3d
2157          DEALLOCATE( soil_type_f%var_3d )
2158          ALLOCATE( soil_type_f%var_3d(0:nz_soil,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
2159          soil_type_f%var_3d = soil_type_f%fill
2160
2161          DO  k = 0, nz_soil
2162             var_exchange_int(nys:nyn,nxl:nxr) = var_dum_int_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
2163             CALL exchange_horiz_2d_int( var_exchange_int, nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
2164             soil_type_f%var_3d(k,:,:) = INT( var_exchange_int(:,:), KIND = 1 )
2165          ENDDO
2166          DEALLOCATE( var_dum_int_3d )
2167       ENDIF
2168
2169       IF ( surface_fraction_f%from_file )  THEN
2170          ALLOCATE( var_dum_real_3d(0:surface_fraction_f%nf-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
2171          var_dum_real_3d = surface_fraction_f%frac
2172          DEALLOCATE( surface_fraction_f%frac )
2173          ALLOCATE( surface_fraction_f%frac(0:surface_fraction_f%nf-1,         &
2174                                            nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
2175          surface_fraction_f%frac = surface_fraction_f%fill
2176
2177          DO  k = 0, surface_fraction_f%nf-1
2178             var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) = var_dum_real_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
2179             CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
2180             surface_fraction_f%frac(k,:,:) = var_exchange_real(:,:)
2181          ENDDO
2182          DEALLOCATE( var_dum_real_3d )
2183       ENDIF
2184
2185       IF ( building_pars_f%from_file )  THEN
2186          ALLOCATE( var_dum_real_3d(0:building_pars_f%np-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
2187          var_dum_real_3d = building_pars_f%pars_xy
2188          DEALLOCATE( building_pars_f%pars_xy )
2189          ALLOCATE( building_pars_f%pars_xy(0:building_pars_f%np-1,            &
2190                                            nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
2191          building_pars_f%pars_xy = building_pars_f%fill
2192          DO  k = 0, building_pars_f%np-1
2193             var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                              &
2194                                              var_dum_real_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
2195             CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
2196             building_pars_f%pars_xy(k,:,:) = var_exchange_real(:,:)
2197          ENDDO
2198          DEALLOCATE( var_dum_real_3d )
2199       ENDIF
2200
2201       IF ( albedo_pars_f%from_file )  THEN
2202          ALLOCATE( var_dum_real_3d(0:albedo_pars_f%np-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
2203          var_dum_real_3d = albedo_pars_f%pars_xy
2204          DEALLOCATE( albedo_pars_f%pars_xy )
2205          ALLOCATE( albedo_pars_f%pars_xy(0:albedo_pars_f%np-1,                &
2206                                          nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
2207          albedo_pars_f%pars_xy = albedo_pars_f%fill
2208          DO  k = 0, albedo_pars_f%np-1
2209             var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                              &
2210                                              var_dum_real_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
2211             CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
2212             albedo_pars_f%pars_xy(k,:,:) = var_exchange_real(:,:)
2213          ENDDO
2214          DEALLOCATE( var_dum_real_3d )
2215       ENDIF
2216
2217       IF ( pavement_pars_f%from_file )  THEN
2218          ALLOCATE( var_dum_real_3d(0:pavement_pars_f%np-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
2219          var_dum_real_3d = pavement_pars_f%pars_xy
2220          DEALLOCATE( pavement_pars_f%pars_xy )
2221          ALLOCATE( pavement_pars_f%pars_xy(0:pavement_pars_f%np-1,            &
2222                                            nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
2223          pavement_pars_f%pars_xy = pavement_pars_f%fill
2224          DO  k = 0, pavement_pars_f%np-1
2225             var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                              &
2226                                              var_dum_real_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
2227             CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
2228             pavement_pars_f%pars_xy(k,:,:) = var_exchange_real(:,:)
2229          ENDDO
2230          DEALLOCATE( var_dum_real_3d )
2231       ENDIF
2232
2233       IF ( vegetation_pars_f%from_file )  THEN
2234          ALLOCATE( var_dum_real_3d(0:vegetation_pars_f%np-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
2235          var_dum_real_3d = vegetation_pars_f%pars_xy
2236          DEALLOCATE( vegetation_pars_f%pars_xy )
2237          ALLOCATE( vegetation_pars_f%pars_xy(0:vegetation_pars_f%np-1,        &
2238                                            nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
2239          vegetation_pars_f%pars_xy = vegetation_pars_f%fill
2240          DO  k = 0, vegetation_pars_f%np-1
2241             var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                              &
2242                                              var_dum_real_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
2243             CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
2244             vegetation_pars_f%pars_xy(k,:,:) = var_exchange_real(:,:)
2245          ENDDO
2246          DEALLOCATE( var_dum_real_3d )
2247       ENDIF
2248
2249       IF ( water_pars_f%from_file )  THEN
2250          ALLOCATE( var_dum_real_3d(0:water_pars_f%np-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
2251          var_dum_real_3d = water_pars_f%pars_xy
2252          DEALLOCATE( water_pars_f%pars_xy )
2253          ALLOCATE( water_pars_f%pars_xy(0:water_pars_f%np-1,                  &
2254                                         nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
2255          water_pars_f%pars_xy = water_pars_f%fill
2256          DO  k = 0, water_pars_f%np-1
2257             var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                              &
2258                                              var_dum_real_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
2259             CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
2260             water_pars_f%pars_xy(k,:,:) = var_exchange_real(:,:)
2261          ENDDO
2262          DEALLOCATE( var_dum_real_3d )
2263       ENDIF
2264
2265       IF ( root_area_density_lsm_f%from_file )  THEN
2266          ALLOCATE( var_dum_real_3d(0:root_area_density_lsm_f%nz-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
2267          var_dum_real_3d = root_area_density_lsm_f%var
2268          DEALLOCATE( root_area_density_lsm_f%var )
2269          ALLOCATE( root_area_density_lsm_f%var(0:root_area_density_lsm_f%nz-1,&
2270                                                nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
2271          root_area_density_lsm_f%var = root_area_density_lsm_f%fill
2272
2273          DO  k = 0, root_area_density_lsm_f%nz-1
2274             var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                              &
2275                                              var_dum_real_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
2276             CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
2277             root_area_density_lsm_f%var(k,:,:) = var_exchange_real(:,:)
2278          ENDDO
2279          DEALLOCATE( var_dum_real_3d )
2280       ENDIF
2281
2282       IF ( soil_pars_f%from_file )  THEN
2283          IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN
2284
2285             ALLOCATE( var_dum_real_3d(0:soil_pars_f%np-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
2286             var_dum_real_3d = soil_pars_f%pars_xy
2287             DEALLOCATE( soil_pars_f%pars_xy )
2288             ALLOCATE( soil_pars_f%pars_xy(0:soil_pars_f%np-1,                 &
2289                                            nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
2290             soil_pars_f%pars_xy = soil_pars_f%fill
2291
2292             DO  k = 0, soil_pars_f%np-1
2293                var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                           &
2294                                              var_dum_real_3d(k,nys:nyn,nxl:nxr)
2295                CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
2296                soil_pars_f%pars_xy(k,:,:) = var_exchange_real(:,:)
2297             ENDDO
2298             DEALLOCATE( var_dum_real_3d )
2299          ELSEIF ( soil_pars_f%lod == 2 )  THEN
2300             ALLOCATE( var_dum_real_4d(0:soil_pars_f%np-1,                     &
2301                                       0:soil_pars_f%nz-1,                     &
2302                                       nys:nyn,nxl:nxr) )
2303             var_dum_real_4d = soil_pars_f%pars_xyz
2304             DEALLOCATE( soil_pars_f%pars_xyz )
2305             ALLOCATE( soil_pars_f%pars_xyz(0:soil_pars_f%np-1,                &
2306                                            0:soil_pars_f%nz-1,                &
2307                                            nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
2308             soil_pars_f%pars_xyz = soil_pars_f%fill
2309
2310             DO  k2 = 0, soil_pars_f%nz-1
2311                DO  k = 0, soil_pars_f%np-1
2312                   var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                        &
2313                                           var_dum_real_4d(k,k2,nys:nyn,nxl:nxr)
2314                   CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
2315
2316                   soil_pars_f%pars_xyz(k,k2,:,:) = var_exchange_real(:,:)
2317                ENDDO
2318             ENDDO
2319             DEALLOCATE( var_dum_real_4d )
2320          ENDIF
2321       ENDIF
2322
2323       IF ( pavement_subsurface_pars_f%from_file )  THEN
2324          ALLOCATE( var_dum_real_4d(0:pavement_subsurface_pars_f%np-1,         &
2325                                    0:pavement_subsurface_pars_f%nz-1,         &
2326                                    nys:nyn,nxl:nxr) )
2327          var_dum_real_4d = pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz
2328          DEALLOCATE( pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz )
2329          ALLOCATE( pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz                        &
2330                                          (0:pavement_subsurface_pars_f%np-1,  &
2331                                           0:pavement_subsurface_pars_f%nz-1,  &
2332                                           nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
2333          pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz = pavement_subsurface_pars_f%fill
2334
2335          DO  k2 = 0, pavement_subsurface_pars_f%nz-1
2336             DO  k = 0, pavement_subsurface_pars_f%np-1
2337                var_exchange_real(nys:nyn,nxl:nxr) =                           &
2338                                          var_dum_real_4d(k,k2,nys:nyn,nxl:nxr)
2339                CALL exchange_horiz_2d( var_exchange_real, nbgp )
2340                pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(k,k2,:,:) =                &
2341                                                        var_exchange_real(:,:)
2342             ENDDO
2343          ENDDO
2344          DEALLOCATE( var_dum_real_4d )
2345       ENDIF
2346
2347!
2348!--    In case of non-cyclic boundary conditions, set Neumann conditions at the
2349!--    lateral boundaries.
2350       IF ( .NOT. bc_ns_cyc )  THEN
2351          IF ( nys == 0  )  THEN
2352             IF ( albedo_type_f%from_file )                                    &
2353                albedo_type_f%var(-1,:) = albedo_type_f%var(0,:)
2354             IF ( pavement_type_f%from_file )                                  &
2355                pavement_type_f%var(-1,:) = pavement_type_f%var(0,:)
2356             IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
2357                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
2358                   soil_type_f%var_2d(-1,:) = soil_type_f%var_2d(0,:)
2359                ELSE
2360                   soil_type_f%var_3d(:,-1,:) = soil_type_f%var_3d(:,0,:)
2361                ENDIF
2362             ENDIF
2363             IF ( vegetation_type_f%from_file )                                &
2364                vegetation_type_f%var(-1,:) = vegetation_type_f%var(0,:)
2365             IF ( water_type_f%from_file )                                     &
2366                water_type_f%var(-1,:) = water_type_f%var(0,:)
2367             IF ( surface_fraction_f%from_file )                               &
2368                surface_fraction_f%frac(:,-1,:) = surface_fraction_f%frac(:,0,:)
2369             IF ( building_pars_f%from_file )                                  &
2370                building_pars_f%pars_xy(:,-1,:) = building_pars_f%pars_xy(:,0,:)
2371             IF ( albedo_pars_f%from_file )                                    &
2372                albedo_pars_f%pars_xy(:,-1,:) = albedo_pars_f%pars_xy(:,0,:)
2373             IF ( pavement_pars_f%from_file )                                  &
2374                pavement_pars_f%pars_xy(:,-1,:) = pavement_pars_f%pars_xy(:,0,:)
2375             IF ( vegetation_pars_f%from_file )                                &
2376                vegetation_pars_f%pars_xy(:,-1,:) =                            &
2377                                               vegetation_pars_f%pars_xy(:,0,:)
2378             IF ( water_pars_f%from_file )                                     &
2379                water_pars_f%pars_xy(:,-1,:) = water_pars_f%pars_xy(:,0,:)
2380             IF ( root_area_density_lsm_f%from_file )                          &
2381                root_area_density_lsm_f%var(:,-1,:) =                          &
2382                                            root_area_density_lsm_f%var(:,0,:)
2383             IF ( soil_pars_f%from_file )  THEN
2384                IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN
2385                   soil_pars_f%pars_xy(:,-1,:) = soil_pars_f%pars_xy(:,0,:)
2386                ELSE
2387                   soil_pars_f%pars_xyz(:,:,-1,:) = soil_pars_f%pars_xyz(:,:,0,:)
2388                ENDIF
2389             ENDIF
2390             IF ( pavement_subsurface_pars_f%from_file )                       &
2391                pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,-1,:) =                &
2392                                   pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,0,:)
2393          ENDIF
2394
2395          IF ( nyn == ny )  THEN
2396             IF ( albedo_type_f%from_file )                                    &
2397                albedo_type_f%var(ny+1,:) = albedo_type_f%var(ny,:)
2398             IF ( pavement_type_f%from_file )                                  &
2399                pavement_type_f%var(ny+1,:) = pavement_type_f%var(ny,:)
2400             IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
2401                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
2402                   soil_type_f%var_2d(ny+1,:) = soil_type_f%var_2d(ny,:)
2403                ELSE
2404                   soil_type_f%var_3d(:,ny+1,:) = soil_type_f%var_3d(:,ny,:)
2405                ENDIF
2406             ENDIF
2407             IF ( vegetation_type_f%from_file )                                &
2408                vegetation_type_f%var(ny+1,:) = vegetation_type_f%var(ny,:)
2409             IF ( water_type_f%from_file )                                     &
2410                water_type_f%var(ny+1,:) = water_type_f%var(ny,:)
2411             IF ( surface_fraction_f%from_file )                               &
2412                surface_fraction_f%frac(:,ny+1,:) =                            &
2413                                             surface_fraction_f%frac(:,ny,:)
2414             IF ( building_pars_f%from_file )                                  &
2415                building_pars_f%pars_xy(:,ny+1,:) =                            &
2416                                             building_pars_f%pars_xy(:,ny,:)
2417             IF ( albedo_pars_f%from_file )                                    &
2418                albedo_pars_f%pars_xy(:,ny+1,:) = albedo_pars_f%pars_xy(:,ny,:)
2419             IF ( pavement_pars_f%from_file )                                  &
2420                pavement_pars_f%pars_xy(:,ny+1,:) =                            &
2421                                             pavement_pars_f%pars_xy(:,ny,:)
2422             IF ( vegetation_pars_f%from_file )                                &
2423                vegetation_pars_f%pars_xy(:,ny+1,:) =                          &
2424                                               vegetation_pars_f%pars_xy(:,ny,:)
2425             IF ( water_pars_f%from_file )                                     &
2426                water_pars_f%pars_xy(:,ny+1,:) = water_pars_f%pars_xy(:,ny,:)
2427             IF ( root_area_density_lsm_f%from_file )                          &
2428                root_area_density_lsm_f%var(:,ny+1,:) =                        &
2429                                            root_area_density_lsm_f%var(:,ny,:)
2430             IF ( soil_pars_f%from_file )  THEN
2431                IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN
2432                   soil_pars_f%pars_xy(:,ny+1,:) = soil_pars_f%pars_xy(:,ny,:)
2433                ELSE
2434                   soil_pars_f%pars_xyz(:,:,ny+1,:) =                          &
2435                                              soil_pars_f%pars_xyz(:,:,ny,:)
2436                ENDIF
2437             ENDIF
2438             IF ( pavement_subsurface_pars_f%from_file )                       &
2439                pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,ny+1,:) =              &
2440                                   pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,ny,:)
2441          ENDIF
2442       ENDIF
2443
2444       IF ( .NOT. bc_lr_cyc )  THEN
2445          IF ( nxl == 0 )  THEN
2446            IF ( albedo_type_f%from_file )                                     &
2447                albedo_type_f%var(:,-1) = albedo_type_f%var(:,0)
2448             IF ( pavement_type_f%from_file )                                  &
2449                pavement_type_f%var(:,-1) = pavement_type_f%var(:,0)
2450             IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
2451                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
2452                   soil_type_f%var_2d(:,-1) = soil_type_f%var_2d(:,0)
2453                ELSE
2454                   soil_type_f%var_3d(:,:,-1) = soil_type_f%var_3d(:,:,0)
2455                ENDIF
2456             ENDIF
2457             IF ( vegetation_type_f%from_file )                                &
2458                vegetation_type_f%var(:,-1) = vegetation_type_f%var(:,0)
2459             IF ( water_type_f%from_file )                                     &
2460                water_type_f%var(:,-1) = water_type_f%var(:,0)
2461             IF ( surface_fraction_f%from_file )                               &
2462                surface_fraction_f%frac(:,:,-1) = surface_fraction_f%frac(:,:,0)
2463             IF ( building_pars_f%from_file )                                  &
2464                building_pars_f%pars_xy(:,:,-1) = building_pars_f%pars_xy(:,:,0)
2465             IF ( albedo_pars_f%from_file )                                    &
2466                albedo_pars_f%pars_xy(:,:,-1) = albedo_pars_f%pars_xy(:,:,0)
2467             IF ( pavement_pars_f%from_file )                                  &
2468                pavement_pars_f%pars_xy(:,:,-1) = pavement_pars_f%pars_xy(:,:,0)
2469             IF ( vegetation_pars_f%from_file )                                &
2470                vegetation_pars_f%pars_xy(:,:,-1) =                            &
2471                                               vegetation_pars_f%pars_xy(:,:,0)
2472             IF ( water_pars_f%from_file )                                     &
2473                water_pars_f%pars_xy(:,:,-1) = water_pars_f%pars_xy(:,:,0)
2474             IF ( root_area_density_lsm_f%from_file )                          &
2475                root_area_density_lsm_f%var(:,:,-1) =                          &
2476                                            root_area_density_lsm_f%var(:,:,0)
2477             IF ( soil_pars_f%from_file )  THEN
2478                IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN
2479                   soil_pars_f%pars_xy(:,:,-1) = soil_pars_f%pars_xy(:,:,0)
2480                ELSE
2481                   soil_pars_f%pars_xyz(:,:,:,-1) = soil_pars_f%pars_xyz(:,:,:,0)
2482                ENDIF
2483             ENDIF
2484             IF ( pavement_subsurface_pars_f%from_file )                       &
2485                pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,:,-1) =                &
2486                                    pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,:,0)
2487          ENDIF
2488
2489          IF ( nxr == nx )  THEN
2490             IF ( albedo_type_f%from_file )                                    &
2491                albedo_type_f%var(:,nx+1) = albedo_type_f%var(:,nx)
2492             IF ( pavement_type_f%from_file )                                  &
2493                pavement_type_f%var(:,nx+1) = pavement_type_f%var(:,nx)
2494             IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
2495                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
2496                   soil_type_f%var_2d(:,nx+1) = soil_type_f%var_2d(:,nx)
2497                ELSE
2498                   soil_type_f%var_3d(:,:,nx+1) = soil_type_f%var_3d(:,:,nx)
2499                ENDIF
2500             ENDIF
2501             IF ( vegetation_type_f%from_file )                                &
2502                vegetation_type_f%var(:,nx+1) = vegetation_type_f%var(:,nx)
2503             IF ( water_type_f%from_file )                                     &
2504                water_type_f%var(:,nx+1) = water_type_f%var(:,nx)
2505             IF ( surface_fraction_f%from_file )                               &
2506                surface_fraction_f%frac(:,:,nx+1) =                            &
2507                                             surface_fraction_f%frac(:,:,nx)
2508             IF ( building_pars_f%from_file )                                  &
2509                building_pars_f%pars_xy(:,:,nx+1) =                            &
2510                                             building_pars_f%pars_xy(:,:,nx)
2511             IF ( albedo_pars_f%from_file )                                    &
2512                albedo_pars_f%pars_xy(:,:,nx+1) = albedo_pars_f%pars_xy(:,:,nx)
2513             IF ( pavement_pars_f%from_file )                                  &
2514                pavement_pars_f%pars_xy(:,:,nx+1) =                            &
2515                                             pavement_pars_f%pars_xy(:,:,nx)
2516             IF ( vegetation_pars_f%from_file )                                &
2517                vegetation_pars_f%pars_xy(:,:,nx+1) =                          &
2518                                               vegetation_pars_f%pars_xy(:,:,nx)
2519             IF ( water_pars_f%from_file )                                     &
2520                water_pars_f%pars_xy(:,:,nx+1) = water_pars_f%pars_xy(:,:,nx)
2521             IF ( root_area_density_lsm_f%from_file )                          &
2522                root_area_density_lsm_f%var(:,:,nx+1) =                        &
2523                                            root_area_density_lsm_f%var(:,:,nx)
2524             IF ( soil_pars_f%from_file )  THEN
2525                IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN
2526                   soil_pars_f%pars_xy(:,:,nx+1) = soil_pars_f%pars_xy(:,:,nx)
2527                ELSE
2528                   soil_pars_f%pars_xyz(:,:,:,nx+1) =                          &
2529                                              soil_pars_f%pars_xyz(:,:,:,nx)
2530                ENDIF
2531             ENDIF
2532             IF ( pavement_subsurface_pars_f%from_file )                       &
2533                pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,:,nx+1) =              &
2534                                   pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,:,nx)
2535          ENDIF
2536       ENDIF
2537
2538    END SUBROUTINE netcdf_data_input_surface_data
2539
2540!------------------------------------------------------------------------------!
2541! Description:
2542! ------------
2543!> Reads uvem lookup table information.
2544!------------------------------------------------------------------------------!
2545    SUBROUTINE netcdf_data_input_uvem
2546       
2547       USE indices,                                                            &
2548           ONLY:  nxl, nxr, nyn, nys
2549
2550       IMPLICIT NONE
2551
2552       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names  !< variable names in static input file
2553
2554
2555       INTEGER(iwp) ::  id_uvem       !< NetCDF id of uvem lookup table input file
2556       INTEGER(iwp) ::  nli = 35      !< dimension length of lookup table in x
2557       INTEGER(iwp) ::  nlj =  9      !< dimension length of lookup table in y
2558       INTEGER(iwp) ::  nlk = 90      !< dimension length of lookup table in z
2559       INTEGER(iwp) ::  num_vars      !< number of variables in netcdf input file
2560!
2561!--    Input via uv exposure model lookup table input
2562       IF ( input_pids_uvem )  THEN
2563
2564#if defined ( __netcdf )
2565!
2566!--       Open file in read-only mode
2567          CALL open_read_file( TRIM( input_file_uvem ) //                    &
2568                               TRIM( coupling_char ), id_uvem )
2569!
2570!--       At first, inquire all variable names.
2571!--       This will be used to check whether an input variable exist or not.
2572          CALL inquire_num_variables( id_uvem, num_vars )
2573!
2574!--       Allocate memory to store variable names and inquire them.
2575          ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
2576          CALL inquire_variable_names( id_uvem, var_names )
2577!
2578!
2579!--       uvem integration
2580          IF ( check_existence( var_names, 'int_factors' ) )  THEN
2581             uvem_integration_f%from_file = .TRUE.
2582!
2583!--          Input 2D uvem integration.
2584             ALLOCATE ( uvem_integration_f%var(0:nlj,0:nli)  )
2585             
2586             CALL get_variable( id_uvem, 'int_factors', uvem_integration_f%var, 0, nli, 0, nlj )
2587          ELSE
2588             uvem_integration_f%from_file = .FALSE.
2589          ENDIF
2590!
2591!
2592!
2593!--       uvem irradiance
2594          IF ( check_existence( var_names, 'irradiance' ) )  THEN
2595             uvem_irradiance_f%from_file = .TRUE.
2596!
2597!--          Input 2D uvem irradiance.
2598             ALLOCATE ( uvem_irradiance_f%var(0:nlk, 0:2)  )
2599             
2600             CALL get_variable( id_uvem, 'irradiance', uvem_irradiance_f%var, 0, 2, 0, nlk )
2601          ELSE
2602             uvem_irradiance_f%from_file = .FALSE.
2603          ENDIF
2604!
2605!
2606!
2607!--       uvem porjection areas
2608          IF ( check_existence( var_names, 'projarea' ) )  THEN
2609             uvem_projarea_f%from_file = .TRUE.
2610!
2611!--          Input 3D uvem projection area (human geometgry)
2612             ALLOCATE ( uvem_projarea_f%var(0:2,0:nlj,0:nli)  )
2613           
2614             CALL get_variable( id_uvem, 'projarea', uvem_projarea_f%var, 0, nli, 0, nlj, 0, 2 )
2615          ELSE
2616             uvem_projarea_f%from_file = .FALSE.
2617          ENDIF
2618!
2619!
2620!
2621!--       uvem radiance
2622          IF ( check_existence( var_names, 'radiance' ) )  THEN
2623             uvem_radiance_f%from_file = .TRUE.
2624!
2625!--          Input 3D uvem radiance
2626             ALLOCATE ( uvem_radiance_f%var(0:nlk,0:nlj,0:nli)  )
2627             
2628             CALL get_variable( id_uvem, 'radiance', uvem_radiance_f%var, 0, nli, 0, nlj, 0, nlk )
2629          ELSE
2630             uvem_radiance_f%from_file = .FALSE.
2631          ENDIF
2632!
2633!
2634!
2635!--       Read building obstruction
2636          IF ( check_existence( var_names, 'obstruction' ) )  THEN
2637             building_obstruction_full%from_file = .TRUE.
2638!--          Input 3D uvem building obstruction
2639              ALLOCATE ( building_obstruction_full%var_3d(0:44,0:2,0:2) )
2640              CALL get_variable( id_uvem, 'obstruction', building_obstruction_full%var_3d,0, 2, 0, 2, 0, 44 )       
2641          ELSE
2642             building_obstruction_full%from_file = .FALSE.
2643          ENDIF
2644!
2645          IF ( check_existence( var_names, 'obstruction' ) )  THEN
2646             building_obstruction_f%from_file = .TRUE.
2647!
2648!--          Input 3D uvem building obstruction
2649             ALLOCATE ( building_obstruction_f%var_3d(0:44,nys:nyn,nxl:nxr) )
2650!
2651             CALL get_variable( id_uvem, 'obstruction', building_obstruction_f%var_3d,      &
2652                                nxl, nxr, nys, nyn, 0, 44 )       
2653          ELSE
2654             building_obstruction_f%from_file = .FALSE.
2655          ENDIF
2656!
2657!
2658!
2659!
2660!--       Close uvem lookup table input file
2661          CALL close_input_file( id_uvem )
2662#else
2663          CONTINUE
2664#endif
2665       ENDIF
2666    END SUBROUTINE netcdf_data_input_uvem
2667
2668!------------------------------------------------------------------------------!
2669! Description:
2670! ------------
2671!> Reads orography and building information.
2672!------------------------------------------------------------------------------!
2673    SUBROUTINE netcdf_data_input_topo
2674
2675       USE control_parameters,                                                 &
2676           ONLY:  bc_lr_cyc, bc_ns_cyc, message_string, topography
2677
2678       USE indices,                                                            &
2679           ONLY:  nbgp, nx, nxl, nxr, ny, nyn, nys, nzb
2680
2681
2682       IMPLICIT NONE
2683
2684       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names  !< variable names in static input file
2685
2686
2687       INTEGER(iwp) ::  i             !< running index along x-direction
2688       INTEGER(iwp) ::  ii            !< running index for IO blocks
2689       INTEGER(iwp) ::  id_topo       !< NetCDF id of topograhy input file
2690       INTEGER(iwp) ::  j             !< running index along y-direction
2691       INTEGER(iwp) ::  num_vars      !< number of variables in netcdf input file
2692       INTEGER(iwp) ::  skip_n_rows   !< counting variable to skip rows while reading topography file
2693
2694       INTEGER(iwp), DIMENSION(nys-nbgp:nyn+nbgp,nxl-nbgp:nxr+nbgp) ::  var_exchange_int !< dummy variables used to exchange 32-bit Integer arrays
2695
2696       REAL(wp) ::  dum           !< dummy variable to skip columns while reading topography file
2697!
2698!--    CPU measurement
2699       CALL cpu_log( log_point_s(83), 'NetCDF/ASCII input topo', 'start' )
2700
2701!
2702!--    Input via palm-input data standard
2703       IF ( input_pids_static )  THEN
2704#if defined ( __netcdf )
2705!
2706!--       Open file in read-only mode
2707          CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //                    &
2708                               TRIM( coupling_char ), id_topo )
2709!
2710!--       At first, inquire all variable names.
2711!--       This will be used to check whether an  input variable exist
2712!--       or not.
2713          CALL inquire_num_variables( id_topo, num_vars )
2714!
2715!--       Allocate memory to store variable names and inquire them.
2716          ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
2717          CALL inquire_variable_names( id_topo, var_names )
2718!
2719!--       Read x, y - dimensions. Only required for consistency checks.
2720          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_topo, dim_static%nx, 'x' )
2721          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_topo, dim_static%ny, 'y' )
2722          ALLOCATE( dim_static%x(0:dim_static%nx-1) )
2723          ALLOCATE( dim_static%y(0:dim_static%ny-1) )
2724          CALL get_variable( id_topo, 'x', dim_static%x )
2725          CALL get_variable( id_topo, 'y', dim_static%y )
2726!
2727!--       Terrain height. First, get variable-related _FillValue attribute
2728          IF ( check_existence( var_names, 'zt' ) )  THEN
2729             terrain_height_f%from_file = .TRUE.
2730             CALL get_attribute( id_topo, char_fill, terrain_height_f%fill,    &
2731                                 .FALSE., 'zt' )
2732!
2733!--          Input 2D terrain height.
2734             ALLOCATE ( terrain_height_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
2735             
2736             CALL get_variable( id_topo, 'zt', terrain_height_f%var,           &
2737                                nxl, nxr, nys, nyn )
2738
2739          ELSE
2740             terrain_height_f%from_file = .FALSE.
2741          ENDIF
2742
2743!
2744!--       Read building height. First, read its _FillValue attribute,
2745!--       as well as lod attribute
2746          buildings_f%from_file = .FALSE.
2747          IF ( check_existence( var_names, 'buildings_2d' ) )  THEN
2748             buildings_f%from_file = .TRUE.
2749             CALL get_attribute( id_topo, char_lod, buildings_f%lod,           &
2750                                 .FALSE., 'buildings_2d' )
2751
2752             CALL get_attribute( id_topo, char_fill, buildings_f%fill1,        &
2753                                 .FALSE., 'buildings_2d' )
2754
2755!
2756!--          Read 2D buildings
2757             IF ( buildings_f%lod == 1 )  THEN
2758                ALLOCATE ( buildings_f%var_2d(nys:nyn,nxl:nxr) )
2759
2760                CALL get_variable( id_topo, 'buildings_2d',                    &
2761                                   buildings_f%var_2d,                         &
2762                                   nxl, nxr, nys, nyn )
2763             ELSE
2764                message_string = 'NetCDF attribute lod ' //                    &
2765                                 '(level of detail) is not set ' //            &
2766                                 'properly for buildings_2d.'
2767                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0540',               &
2768                               1, 2, 0, 6, 0 )
2769             ENDIF
2770          ENDIF
2771!
2772!--       If available, also read 3D building information. If both are
2773!--       available, use 3D information.
2774          IF ( check_existence( var_names, 'buildings_3d' ) )  THEN
2775             buildings_f%from_file = .TRUE.
2776             CALL get_attribute( id_topo, char_lod, buildings_f%lod,           &
2777                                 .FALSE., 'buildings_3d' )     
2778
2779             CALL get_attribute( id_topo, char_fill, buildings_f%fill2,        &
2780                                 .FALSE., 'buildings_3d' )
2781
2782             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_topo,             &
2783                                                          buildings_f%nz, 'z' )
2784!
2785!--          Read 3D buildings
2786             IF ( buildings_f%lod == 2 )  THEN
2787                ALLOCATE( buildings_f%z(nzb:buildings_f%nz-1) )
2788                CALL get_variable( id_topo, 'z', buildings_f%z )
2789
2790                ALLOCATE( buildings_f%var_3d(nzb:buildings_f%nz-1,             &
2791                                             nys:nyn,nxl:nxr) )
2792                buildings_f%var_3d = 0
2793               
2794                CALL get_variable( id_topo, 'buildings_3d',                    &
2795                                   buildings_f%var_3d,                         &
2796                                   nxl, nxr, nys, nyn, 0, buildings_f%nz-1 )
2797             ELSE
2798                message_string = 'NetCDF attribute lod ' //                    &
2799                                 '(level of detail) is not set ' //            &
2800                                 'properly for buildings_3d.'
2801                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0541',               &
2802                               1, 2, 0, 6, 0 )
2803             ENDIF
2804          ENDIF
2805!
2806!--       Read building IDs and its FillValue attribute. Further required
2807!--       for mapping buildings on top of orography.
2808          IF ( check_existence( var_names, 'building_id' ) )  THEN
2809             building_id_f%from_file = .TRUE.
2810             CALL get_attribute( id_topo, char_fill,                           &
2811                                 building_id_f%fill, .FALSE.,                  &
2812                                 'building_id' )
2813
2814             ALLOCATE ( building_id_f%var(nys:nyn,nxl:nxr) )
2815             
2816             CALL get_variable( id_topo, 'building_id', building_id_f%var,     &
2817                                nxl, nxr, nys, nyn )
2818          ELSE
2819             building_id_f%from_file = .FALSE.
2820          ENDIF
2821!
2822!--       Read building_type and required attributes.
2823          IF ( check_existence( var_names, 'building_type' ) )  THEN
2824             building_type_f%from_file = .TRUE.
2825             CALL get_attribute( id_topo, char_fill,                           &
2826                                 building_type_f%fill, .FALSE.,                &
2827                                 'building_type' )
2828
2829             ALLOCATE ( building_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr) )
2830
2831             CALL get_variable( id_topo, 'building_type', building_type_f%var, &
2832                                nxl, nxr, nys, nyn )
2833
2834          ELSE
2835             building_type_f%from_file = .FALSE.
2836          ENDIF
2837!
2838!--       Close topography input file
2839          CALL close_input_file( id_topo )
2840#else
2841          CONTINUE
2842#endif
2843!
2844!--    ASCII input
2845       ELSEIF ( TRIM( topography ) == 'read_from_file' )  THEN
2846             
2847          DO  ii = 0, io_blocks-1
2848             IF ( ii == io_group )  THEN
2849
2850                OPEN( 90, FILE='TOPOGRAPHY_DATA'//TRIM( coupling_char ),       &
2851                      STATUS='OLD', FORM='FORMATTED', ERR=10 )
2852!
2853!--             Read topography PE-wise. Rows are read from nyn to nys, columns
2854!--             are read from nxl to nxr. At first, ny-nyn rows need to be skipped.
2855                skip_n_rows = 0
2856                DO WHILE ( skip_n_rows < ny - nyn )
2857                   READ( 90, * )
2858                   skip_n_rows = skip_n_rows + 1
2859                ENDDO
2860!
2861!--             Read data from nyn to nys and nxl to nxr. Therefore, skip
2862!--             column until nxl-1 is reached
2863                ALLOCATE ( buildings_f%var_2d(nys:nyn,nxl:nxr) )
2864                DO  j = nyn, nys, -1
2865                   READ( 90, *, ERR=11, END=11 )                               &
2866                                   ( dum, i = 0, nxl-1 ),                      &
2867                                   ( buildings_f%var_2d(j,i), i = nxl, nxr )
2868                ENDDO
2869
2870                GOTO 12
2871
2872 10             message_string = 'file TOPOGRAPHY_DATA'//                      &
2873                                 TRIM( coupling_char )// ' does not exist'
2874                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0208', 1, 2, 0, 6, 0 )
2875
2876 11             message_string = 'errors in file TOPOGRAPHY_DATA'//            &
2877                                 TRIM( coupling_char )
2878                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0209', 2, 2, 0, 6, 0 )
2879
2880 12             CLOSE( 90 )
2881                buildings_f%from_file = .TRUE.
2882
2883             ENDIF
2884#if defined( __parallel )
2885             CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
2886#endif
2887          ENDDO
2888
2889       ENDIF
2890!
2891!--    End of CPU measurement
2892       CALL cpu_log( log_point_s(83), 'NetCDF/ASCII input topo', 'stop' )
2893!
2894!--    Check for minimum requirement to setup building topography. If buildings
2895!--    are provided, also an ID and a type are required.
2896!--    Note, doing this check in check_parameters
2897!--    will be too late (data will be used for grid inititialization before).
2898       IF ( input_pids_static )  THEN
2899          IF ( buildings_f%from_file  .AND.                                    &
2900               .NOT. building_id_f%from_file )  THEN
2901             message_string = 'If building heigths are prescribed in ' //      &
2902                              'static input file, also an ID is required.'
2903             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0542', 1, 2, 0, 6, 0 )
2904          ENDIF
2905       ENDIF
2906!
2907!--    In case no terrain height is provided by static input file, allocate
2908!--    array nevertheless and set terrain height to 0, which simplifies
2909!--    topography initialization.
2910       IF ( .NOT. terrain_height_f%from_file )  THEN
2911          ALLOCATE ( terrain_height_f%var(nys:nyn,nxl:nxr) )
2912          terrain_height_f%var = 0.0_wp
2913       ENDIF
2914!
2915!--    Finally, exchange 1 ghost point for building ID and type.
2916!--    In case of non-cyclic boundary conditions set Neumann conditions at the
2917!--    lateral boundaries.
2918       IF ( building_id_f%from_file )  THEN
2919          var_exchange_int                  = building_id_f%fill
2920          var_exchange_int(nys:nyn,nxl:nxr) = building_id_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)
2921          CALL exchange_horiz_2d_int( var_exchange_int, nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
2922          DEALLOCATE( building_id_f%var )
2923          ALLOCATE( building_id_f%var(nys-nbgp:nyn+nbgp,nxl-nbgp:nxr+nbgp) )
2924          building_id_f%var = var_exchange_int
2925
2926          IF ( .NOT. bc_ns_cyc )  THEN
2927             IF ( nys == 0  )  building_id_f%var(-1,:)   = building_id_f%var(0,:)
2928             IF ( nyn == ny )  building_id_f%var(ny+1,:) = building_id_f%var(ny,:)
2929          ENDIF
2930          IF ( .NOT. bc_lr_cyc )  THEN
2931             IF ( nxl == 0  )  building_id_f%var(:,-1)   = building_id_f%var(:,0)
2932             IF ( nxr == nx )  building_id_f%var(:,nx+1) = building_id_f%var(:,nx)
2933          ENDIF
2934       ENDIF
2935
2936       IF ( building_type_f%from_file )  THEN
2937          var_exchange_int                  = INT( building_type_f%fill, KIND = 4 )
2938          var_exchange_int(nys:nyn,nxl:nxr) =                                  &
2939                          INT( building_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr), KIND = 4 )
2940          CALL exchange_horiz_2d_int( var_exchange_int, nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
2941          DEALLOCATE( building_type_f%var )
2942          ALLOCATE( building_type_f%var(nys-nbgp:nyn+nbgp,nxl-nbgp:nxr+nbgp) )
2943          building_type_f%var = INT( var_exchange_int, KIND = 1 )
2944
2945          IF ( .NOT. bc_ns_cyc )  THEN
2946             IF ( nys == 0  )  building_type_f%var(-1,:)   = building_type_f%var(0,:)
2947             IF ( nyn == ny )  building_type_f%var(ny+1,:) = building_type_f%var(ny,:)
2948          ENDIF
2949          IF ( .NOT. bc_lr_cyc )  THEN
2950             IF ( nxl == 0  )  building_type_f%var(:,-1)   = building_type_f%var(:,0)
2951             IF ( nxr == nx )  building_type_f%var(:,nx+1) = building_type_f%var(:,nx)
2952          ENDIF
2953       ENDIF
2954
2955    END SUBROUTINE netcdf_data_input_topo
2956
2957!------------------------------------------------------------------------------!
2958! Description:
2959! ------------
2960!> Reads initialization data of u, v, w, pt, q, geostrophic wind components,
2961!> as well as soil moisture and soil temperature, derived from larger-scale
2962!> model (COSMO) by Inifor.
2963!------------------------------------------------------------------------------!
2964    SUBROUTINE netcdf_data_input_init_3d
2965
2966       USE arrays_3d,                                                          &
2967           ONLY:  q, pt, u, v, w, zu, zw
2968
2969       USE control_parameters,                                                 &
2970           ONLY:  bc_lr_cyc, bc_ns_cyc, humidity, message_string, neutral
2971
2972       USE indices,                                                            &
2973           ONLY:  nx, nxl, nxlu, nxr, ny, nyn, nys, nysv, nzb, nz, nzt
2974
2975       IMPLICIT NONE
2976
2977       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names
2978
2979       LOGICAL      ::  dynamic_3d = .TRUE. !< flag indicating that 3D data is read from dynamic file
2980       
2981       INTEGER(iwp) ::  id_dynamic !< NetCDF id of dynamic input file
2982       INTEGER(iwp) ::  num_vars   !< number of variables in netcdf input file
2983
2984       LOGICAL      ::  check_passed !< flag indicating if a check passed
2985
2986!
2987!--    Skip routine if no input file with dynamic input data is available.
2988       IF ( .NOT. input_pids_dynamic )  RETURN
2989!
2990!--    Please note, Inifor is designed to provide initial data for u and v for
2991!--    the prognostic grid points in case of lateral Dirichlet conditions.
2992!--    This means that Inifor provides data from nxlu:nxr (for u) and
2993!--    from nysv:nyn (for v) at the left and south domain boundary, respectively.
2994!--    However, as work-around for the moment, PALM will run with cyclic
2995!--    conditions and will be initialized with data provided by Inifor
2996!--    boundaries in case of Dirichlet.
2997!--    Hence, simply set set nxlu/nysv to 1 (will be reset to its original value
2998!--    at the end of this routine.
2999       IF ( bc_lr_cyc  .AND.  nxl == 0 )  nxlu = 1
3000       IF ( bc_ns_cyc  .AND.  nys == 0 )  nysv = 1
3001
3002!
3003!--    CPU measurement
3004       CALL cpu_log( log_point_s(85), 'NetCDF input init', 'start' )
3005
3006#if defined ( __netcdf )
3007!
3008!--    Open file in read-only mode
3009       CALL open_read_file( TRIM( input_file_dynamic ) //                      &
3010                            TRIM( coupling_char ), id_dynamic )
3011
3012!
3013!--    At first, inquire all variable names.
3014       CALL inquire_num_variables( id_dynamic, num_vars )
3015!
3016!--    Allocate memory to store variable names.
3017       ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
3018       CALL inquire_variable_names( id_dynamic, var_names )
3019!
3020!--    Read vertical dimension of scalar und w grid.
3021       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nzu, 'z'     )
3022       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nzw, 'zw'    )
3023!
3024!--    Read also the horizontal dimensions. These are used just used fo
3025!--    checking the compatibility with the PALM grid before reading.
3026       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nx,  'x'  )
3027       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nxu, 'xu' )
3028       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%ny,  'y'  )
3029       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nyv, 'yv' )
3030
3031!
3032!--    Check for correct horizontal and vertical dimension. Please note,
3033!--    checks are performed directly here and not called from
3034!--    check_parameters as some varialbes are still not allocated there.
3035!--    Moreover, please note, u- and v-grid has 1 grid point less on
3036!--    Inifor grid.
3037       IF ( init_3d%nx-1 /= nx  .OR.  init_3d%nxu-1 /= nx - 1  .OR.            &
3038            init_3d%ny-1 /= ny  .OR.  init_3d%nyv-1 /= ny - 1 )  THEN
3039          message_string = 'Number of inifor horizontal grid points  '//       &
3040                           'does not match the number of numeric grid '//      &
3041                           'points.'
3042          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0543', 1, 2, 0, 6, 0 )
3043       ENDIF
3044
3045       IF ( init_3d%nzu /= nz )  THEN
3046          message_string = 'Number of inifor vertical grid points ' //         &
3047                           'does not match the number of numeric grid '//      &
3048                           'points.'
3049          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0543', 1, 2, 0, 6, 0 )
3050       ENDIF
3051!
3052!--    Read vertical dimensions. Later, these are required for eventual
3053!--    inter- and extrapolations of the initialization data.
3054       IF ( check_existence( var_names, 'z' ) )  THEN
3055          ALLOCATE( init_3d%zu_atmos(1:init_3d%nzu) )
3056          CALL get_variable( id_dynamic, 'z', init_3d%zu_atmos )
3057       ENDIF
3058       IF ( check_existence( var_names, 'zw' ) )  THEN
3059          ALLOCATE( init_3d%zw_atmos(1:init_3d%nzw) )
3060          CALL get_variable( id_dynamic, 'zw', init_3d%zw_atmos )
3061       ENDIF
3062!
3063!--    Check for consistency between vertical coordinates in dynamic
3064!--    driver and numeric grid.
3065!--    Please note, depending on compiler options both may be
3066!--    equal up to a certain threshold, and differences between
3067!--    the numeric grid and vertical coordinate in the driver can built-
3068!--    up to 10E-1-10E-0 m. For this reason, the check is performed not
3069!--    for exactly matching values.
3070       IF ( ANY( ABS( zu(1:nzt)   - init_3d%zu_atmos(1:init_3d%nzu) )    &
3071                      > 10E-1 )  .OR.                                    &
3072            ANY( ABS( zw(1:nzt-1) - init_3d%zw_atmos(1:init_3d%nzw) )    &
3073                      > 10E-1 ) )  THEN
3074          message_string = 'Vertical grid in dynamic driver does not '// &
3075                           'match the numeric grid.'
3076          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0543', 1, 2, 0, 6, 0 )
3077       ENDIF
3078!
3079!--    Read initial geostrophic wind components at
3080!--    t = 0 (index 1 in file).
3081       IF ( check_existence( var_names, 'ls_forcing_ug' ) )  THEN
3082          ALLOCATE( init_3d%ug_init(nzb:nzt+1) )
3083          init_3d%ug_init = 0.0_wp
3084
3085          CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_ug', 1,          &
3086                                init_3d%ug_init(1:nzt) )
3087!
3088!--       Set top-boundary condition (Neumann)
3089          init_3d%ug_init(nzt+1) = init_3d%ug_init(nzt)
3090
3091          init_3d%from_file_ug = .TRUE.
3092       ELSE
3093          init_3d%from_file_ug = .FALSE.
3094       ENDIF
3095       IF ( check_existence( var_names, 'ls_forcing_vg' ) )  THEN
3096          ALLOCATE( init_3d%vg_init(nzb:nzt+1) )
3097          init_3d%vg_init = 0.0_wp
3098
3099          CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_vg', 1,          &
3100                                init_3d%vg_init(1:nzt) )
3101!
3102!--       Set top-boundary condition (Neumann)
3103          init_3d%vg_init(nzt+1) = init_3d%vg_init(nzt)
3104
3105          init_3d%from_file_vg = .TRUE.
3106       ELSE
3107          init_3d%from_file_vg = .FALSE.
3108       ENDIF
3109!
3110!--    Read inital 3D data of u, v, w, pt and q,
3111!--    derived from COSMO model. Read PE-wise yz-slices.
3112!--    Please note, the u-, v- and w-component are defined on different
3113!--    grids with one element less in the x-, y-,
3114!--    and z-direction, respectively. Hence, reading is subdivided
3115!--    into separate loops. 
3116!--    Read u-component
3117       IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_u' ) )  THEN
3118!
3119!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
3120          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_u,           &
3121                              .FALSE., 'init_atmosphere_u' )
3122          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_u,             &
3123                              .FALSE., 'init_atmosphere_u' )
3124!
3125!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
3126          IF ( init_3d%lod_u == 1 )  THEN
3127             ALLOCATE( init_3d%u_init(nzb:nzt+1) )
3128             init_3d%u_init = 0.0_wp
3129
3130             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_u',               &
3131                                init_3d%u_init(nzb+1:nzt) )
3132!
3133!--          Set top-boundary condition (Neumann)
3134             init_3d%u_init(nzt+1) = init_3d%u_init(nzt)
3135!
3136!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3137          ELSEIF ( init_3d%lod_u == 2 )  THEN
3138             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_u',               &
3139                                u(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxlu:nxr),                 &
3140                                nxlu, nys+1, nzb+1,                            &
3141                                nxr-nxlu+1, nyn-nys+1, init_3d%nzu,            &
3142                                dynamic_3d )
3143!
3144!--          Set value at leftmost model grid point nxl = 0. This is because
3145!--          Inifor provides data only from 1:nx-1 since it assumes non-cyclic
3146!--          conditions.
3147             IF ( nxl == 0 )                                                   &
3148                u(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl) = u(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxlu)
3149!
3150!--          Set bottom and top-boundary
3151             u(nzb,:,:)   = u(nzb+1,:,:)
3152             u(nzt+1,:,:) = u(nzt,:,:)
3153             
3154          ENDIF
3155          init_3d%from_file_u = .TRUE.
3156       ELSE
3157          message_string = 'Missing initial data for u-component'
3158          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
3159       ENDIF
3160!
3161!--    Read v-component
3162       IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_v' ) )  THEN
3163!
3164!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
3165          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_v,           &
3166                              .FALSE., 'init_atmosphere_v' )
3167          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_v,             &
3168                              .FALSE., 'init_atmosphere_v' )
3169!
3170!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
3171          IF ( init_3d%lod_v == 1 )  THEN
3172             ALLOCATE( init_3d%v_init(nzb:nzt+1) )
3173             init_3d%v_init = 0.0_wp
3174
3175             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_v',               &
3176                                init_3d%v_init(nzb+1:nzt) )
3177!
3178!--          Set top-boundary condition (Neumann)
3179             init_3d%v_init(nzt+1) = init_3d%v_init(nzt)
3180!
3181!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3182          ELSEIF ( init_3d%lod_v == 2 )  THEN
3183         
3184             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_v',               &
3185                                v(nzb+1:nzt,nysv:nyn,nxl:nxr),                 &
3186                                nxl+1, nysv, nzb+1,                            &
3187                                nxr-nxl+1, nyn-nysv+1, init_3d%nzu,            &
3188                                dynamic_3d )
3189!
3190!--          Set value at southmost model grid point nys = 0. This is because
3191!--          Inifor provides data only from 1:ny-1 since it assumes non-cyclic
3192!--          conditions.
3193             IF ( nys == 0 )                                                   &
3194                v(nzb+1:nzt,nys,nxl:nxr) = v(nzb+1:nzt,nysv,nxl:nxr)                               
3195!
3196!--          Set bottom and top-boundary
3197             v(nzb,:,:)   = v(nzb+1,:,:)
3198             v(nzt+1,:,:) = v(nzt,:,:)
3199             
3200          ENDIF
3201          init_3d%from_file_v = .TRUE.
3202       ELSE
3203          message_string = 'Missing initial data for v-component'
3204          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
3205       ENDIF
3206!
3207!--    Read w-component
3208       IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_w' ) )  THEN
3209!
3210!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
3211          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_w,           &
3212                              .FALSE., 'init_atmosphere_w' )
3213          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_w,             &
3214                              .FALSE., 'init_atmosphere_w' )
3215!
3216!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
3217          IF ( init_3d%lod_w == 1 )  THEN
3218             ALLOCATE( init_3d%w_init(nzb:nzt+1) )
3219             init_3d%w_init = 0.0_wp
3220
3221             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_w',               &
3222                                init_3d%w_init(nzb+1:nzt-1) )
3223!
3224!--          Set top-boundary condition (Neumann)
3225             init_3d%w_init(nzt:nzt+1) = init_3d%w_init(nzt-1)
3226!
3227!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3228          ELSEIF ( init_3d%lod_w == 2 )  THEN
3229
3230             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_w',                &
3231                                w(nzb+1:nzt-1,nys:nyn,nxl:nxr),                 &
3232                                nxl+1, nys+1, nzb+1,                            &
3233                                nxr-nxl+1, nyn-nys+1, init_3d%nzw,              &
3234                                dynamic_3d )
3235!
3236!--          Set bottom and top-boundary                               
3237             w(nzb,:,:)   = 0.0_wp 
3238             w(nzt,:,:)   = w(nzt-1,:,:)
3239             w(nzt+1,:,:) = w(nzt-1,:,:)
3240
3241          ENDIF
3242          init_3d%from_file_w = .TRUE.
3243       ELSE
3244          message_string = 'Missing initial data for w-component'
3245          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
3246       ENDIF
3247!
3248!--    Read potential temperature
3249       IF ( .NOT. neutral )  THEN
3250          IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_pt' ) )  THEN
3251!
3252!--          Read attributes for the fill value and level-of-detail
3253             CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_pt,       &
3254                                 .FALSE., 'init_atmosphere_pt' )
3255             CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_pt,         &
3256                                 .FALSE., 'init_atmosphere_pt' )
3257!
3258!--          level-of-detail 1 - read initialization profile
3259             IF ( init_3d%lod_pt == 1 )  THEN
3260                ALLOCATE( init_3d%pt_init(nzb:nzt+1) )
3261
3262                CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_pt',           &
3263                                   init_3d%pt_init(nzb+1:nzt) )
3264!
3265!--             Set Neumann top and surface boundary condition for initial
3266!--             profil
3267                init_3d%pt_init(nzb)   = init_3d%pt_init(nzb+1)
3268                init_3d%pt_init(nzt+1) = init_3d%pt_init(nzt)
3269!
3270!--          level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3271             ELSEIF ( init_3d%lod_pt == 2 )  THEN
3272
3273                CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_pt',           &
3274                                   pt(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl:nxr),              &
3275                                   nxl+1, nys+1, nzb+1,                        &
3276                                   nxr-nxl+1, nyn-nys+1, init_3d%nzu,          &
3277                                   dynamic_3d )
3278                                   
3279!
3280!--             Set bottom and top-boundary
3281                pt(nzb,:,:)   = pt(nzb+1,:,:)
3282                pt(nzt+1,:,:) = pt(nzt,:,:)             
3283
3284             ENDIF
3285             init_3d%from_file_pt = .TRUE.
3286          ELSE
3287             message_string = 'Missing initial data for ' //                   &
3288                              'potential temperature'
3289             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
3290          ENDIF
3291       ENDIF
3292!
3293!--    Read mixing ratio
3294       IF ( humidity )  THEN
3295          IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_qv' ) )  THEN
3296!
3297!--          Read attributes for the fill value and level-of-detail
3298             CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_q,        &
3299                                 .FALSE., 'init_atmosphere_qv' )
3300             CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_q,          &
3301                                 .FALSE., 'init_atmosphere_qv' )
3302!
3303!--          level-of-detail 1 - read initialization profile
3304             IF ( init_3d%lod_q == 1 )  THEN
3305                ALLOCATE( init_3d%q_init(nzb:nzt+1) )
3306
3307                CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_qv',           &
3308                                    init_3d%q_init(nzb+1:nzt) )
3309!
3310!--             Set bottom and top boundary condition (Neumann)
3311                init_3d%q_init(nzb)   = init_3d%q_init(nzb+1)
3312                init_3d%q_init(nzt+1) = init_3d%q_init(nzt)
3313!
3314!--          level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3315             ELSEIF ( init_3d%lod_q == 2 )  THEN
3316             
3317                CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_qv',           &
3318                                   q(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl:nxr),               &
3319                                   nxl+1, nys+1, nzb+1,                        &
3320                                   nxr-nxl+1, nyn-nys+1, init_3d%nzu,          &
3321                                   dynamic_3d )
3322                                   
3323!
3324!--             Set bottom and top-boundary
3325                q(nzb,:,:)   = q(nzb+1,:,:)
3326                q(nzt+1,:,:) = q(nzt,:,:)
3327               
3328             ENDIF
3329             init_3d%from_file_q = .TRUE.
3330          ELSE
3331             message_string = 'Missing initial data for ' //                   &
3332                              'mixing ratio'
3333             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
3334          ENDIF
3335       ENDIF
3336!
3337!--    Close input file
3338       CALL close_input_file( id_dynamic )
3339#endif
3340!
3341!--    End of CPU measurement
3342       CALL cpu_log( log_point_s(85), 'NetCDF input init', 'stop' )
3343!
3344!--    Finally, check if the input data has any fill values. Please note,
3345!--    checks depend on the LOD of the input data.
3346       IF ( init_3d%from_file_u )  THEN
3347          check_passed = .TRUE.
3348          IF ( init_3d%lod_u == 1 )  THEN
3349             IF ( ANY( init_3d%u_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_u ) )       &
3350                check_passed = .FALSE.
3351          ELSEIF ( init_3d%lod_u == 2 )  THEN
3352             IF ( ANY( u(nzb+1:nzt+1,nys:nyn,nxlu:nxr) == init_3d%fill_u ) )   &
3353                check_passed = .FALSE.
3354          ENDIF
3355          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3356             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_u must ' //    &
3357                              'not contain any _FillValues'
3358             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
3359          ENDIF
3360       ENDIF
3361
3362       IF ( init_3d%from_file_v )  THEN
3363          check_passed = .TRUE.
3364          IF ( init_3d%lod_v == 1 )  THEN
3365             IF ( ANY( init_3d%v_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_v ) )       &
3366                check_passed = .FALSE.
3367          ELSEIF ( init_3d%lod_v == 2 )  THEN
3368             IF ( ANY( v(nzb+1:nzt+1,nysv:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_v ) )   &
3369                check_passed = .FALSE.
3370          ENDIF
3371          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3372             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_v must ' //    &
3373                              'not contain any _FillValues'
3374             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
3375          ENDIF
3376       ENDIF
3377
3378       IF ( init_3d%from_file_w )  THEN
3379          check_passed = .TRUE.
3380          IF ( init_3d%lod_w == 1 )  THEN
3381             IF ( ANY( init_3d%w_init(nzb+1:nzt) == init_3d%fill_w ) )         &
3382                check_passed = .FALSE.
3383          ELSEIF ( init_3d%lod_w == 2 )  THEN
3384             IF ( ANY( w(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_w ) )      &
3385                check_passed = .FALSE.
3386          ENDIF
3387          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3388             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_w must ' //    &
3389                              'not contain any _FillValues'
3390             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
3391          ENDIF
3392       ENDIF
3393
3394       IF ( init_3d%from_file_pt )  THEN
3395          check_passed = .TRUE.
3396          IF ( init_3d%lod_pt == 1 )  THEN
3397             IF ( ANY( init_3d%pt_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_pt ) )     &
3398                check_passed = .FALSE.
3399          ELSEIF ( init_3d%lod_pt == 2 )  THEN
3400             IF ( ANY( pt(nzb+1:nzt+1,nys:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_pt ) )  &
3401                check_passed = .FALSE.
3402          ENDIF
3403          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3404             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_pt must ' //   &
3405                              'not contain any _FillValues'
3406             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
3407          ENDIF
3408       ENDIF
3409
3410       IF ( init_3d%from_file_q )  THEN
3411          check_passed = .TRUE.
3412          IF ( init_3d%lod_q == 1 )  THEN
3413             IF ( ANY( init_3d%q_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_q ) )       &
3414                check_passed = .FALSE.
3415          ELSEIF ( init_3d%lod_q == 2 )  THEN
3416             IF ( ANY( q(nzb+1:nzt+1,nys:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_q ) )    &
3417                check_passed = .FALSE.
3418          ENDIF
3419          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3420             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_q must ' //    &
3421                              'not contain any _FillValues'
3422             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
3423          ENDIF
3424       ENDIF
3425!
3426!--    Workaround for cyclic conditions. Please see above for further explanation.
3427       IF ( bc_lr_cyc  .AND.  nxl == 0 )  nxlu = nxl
3428       IF ( bc_ns_cyc  .AND.  nys == 0 )  nysv = nys
3429
3430    END SUBROUTINE netcdf_data_input_init_3d
3431   
3432!------------------------------------------------------------------------------!
3433! Description:
3434! ------------
3435!> Reads initialization data of u, v, w, pt, q, geostrophic wind components,
3436!> as well as soil moisture and soil temperature, derived from larger-scale
3437!> model (COSMO) by Inifor.
3438!------------------------------------------------------------------------------!
3439    SUBROUTINE netcdf_data_input_init_lsm
3440
3441       USE control_parameters,                                                 &
3442           ONLY:  message_string
3443
3444       USE indices,                                                            &
3445           ONLY:  nx, nxl, nxr, ny, nyn, nys
3446
3447       IMPLICIT NONE
3448
3449       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names
3450     
3451       INTEGER(iwp) ::  id_dynamic !< NetCDF id of dynamic input file
3452       INTEGER(iwp) ::  num_vars   !< number of variables in netcdf input file
3453
3454!
3455!--    Skip routine if no input file with dynamic input data is available.
3456       IF ( .NOT. input_pids_dynamic )  RETURN
3457!
3458!--    CPU measurement
3459       CALL cpu_log( log_point_s(85), 'NetCDF input init', 'start' )
3460
3461#if defined ( __netcdf )
3462!
3463!--    Open file in read-only mode
3464       CALL open_read_file( TRIM( input_file_dynamic ) //                      &
3465                            TRIM( coupling_char ), id_dynamic )
3466
3467!
3468!--    At first, inquire all variable names.
3469       CALL inquire_num_variables( id_dynamic, num_vars )
3470!
3471!--    Allocate memory to store variable names.
3472       ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
3473       CALL inquire_variable_names( id_dynamic, var_names )
3474!
3475!--    Read vertical dimension for soil depth.
3476       IF ( check_existence( var_names, 'zsoil' ) )                            &
3477          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nzs,&
3478                                                       'zsoil' )
3479!
3480!--    Read also the horizontal dimensions required for soil initialization.
3481!--    Please note, in case of non-nested runs or in case of root domain,
3482!--    these data is already available, but will be read again for the sake
3483!--    of clearness.
3484       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nx,    &
3485                                                    'x'  )
3486       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%ny,    &
3487                                                    'y'  )
3488!
3489!--    Check for correct horizontal and vertical dimension. Please note,
3490!--    in case of non-nested runs or in case of root domain, these checks
3491!--    are already performed
3492       IF ( init_3d%nx-1 /= nx  .OR.  init_3d%ny-1 /= ny )  THEN
3493          message_string = 'Number of inifor horizontal grid points  '//       &
3494                           'does not match the number of numeric grid points.'
3495          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0543', 1, 2, 0, 6, 0 )
3496       ENDIF
3497!
3498!--    Read vertical dimensions. Later, these are required for eventual
3499!--    inter- and extrapolations of the initialization data.
3500       IF ( check_existence( var_names, 'zsoil' ) )  THEN
3501          ALLOCATE( init_3d%z_soil(1:init_3d%nzs) )
3502          CALL get_variable( id_dynamic, 'zsoil', init_3d%z_soil )
3503       ENDIF
3504!
3505!--    Read initial data for soil moisture
3506       IF ( check_existence( var_names, 'init_soil_m' ) )  THEN
3507!
3508!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
3509          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill,                           &
3510                              init_3d%fill_msoil,                              &
3511                              .FALSE., 'init_soil_m' )
3512          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod,                            &
3513                              init_3d%lod_msoil,                               &
3514                              .FALSE., 'init_soil_m' )
3515!
3516!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
3517          IF ( init_3d%lod_msoil == 1 )  THEN
3518             ALLOCATE( init_3d%msoil_1d(0:init_3d%nzs-1) )
3519
3520             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_soil_m',                     &
3521                                init_3d%msoil_1d(0:init_3d%nzs-1) )
3522!
3523!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3524          ELSEIF ( init_3d%lod_msoil == 2 )  THEN
3525             ALLOCATE ( init_3d%msoil_3d(0:init_3d%nzs-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
3526
3527            CALL get_variable( id_dynamic, 'init_soil_m',                      &   
3528                             init_3d%msoil_3d(0:init_3d%nzs-1,nys:nyn,nxl:nxr),&
3529                             nxl, nxr, nys, nyn, 0, init_3d%nzs-1 )
3530
3531          ENDIF
3532          init_3d%from_file_msoil = .TRUE.
3533       ENDIF
3534!
3535!--    Read soil temperature
3536       IF ( check_existence( var_names, 'init_soil_t' ) )  THEN
3537!
3538!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
3539          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill,                           &
3540                              init_3d%fill_tsoil,                              &
3541                              .FALSE., 'init_soil_t' )
3542          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod,                            &
3543                              init_3d%lod_tsoil,                               &
3544                              .FALSE., 'init_soil_t' )
3545!
3546!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
3547          IF ( init_3d%lod_tsoil == 1 )  THEN
3548             ALLOCATE( init_3d%tsoil_1d(0:init_3d%nzs-1) )
3549
3550             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_soil_t',                     &
3551                                init_3d%tsoil_1d(0:init_3d%nzs-1) )
3552
3553!
3554!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3555          ELSEIF ( init_3d%lod_tsoil == 2 )  THEN
3556             ALLOCATE ( init_3d%tsoil_3d(0:init_3d%nzs-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
3557             
3558             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_soil_t',                     &   
3559                             init_3d%tsoil_3d(0:init_3d%nzs-1,nys:nyn,nxl:nxr),&
3560                             nxl, nxr, nys, nyn, 0, init_3d%nzs-1 )
3561          ENDIF
3562          init_3d%from_file_tsoil = .TRUE.
3563       ENDIF
3564!
3565!--    Close input file
3566       CALL close_input_file( id_dynamic )
3567#endif
3568!
3569!--    End of CPU measurement
3570       CALL cpu_log( log_point_s(85), 'NetCDF input init', 'stop' )
3571
3572    END SUBROUTINE netcdf_data_input_init_lsm   
3573
3574!------------------------------------------------------------------------------!
3575! Description:
3576! ------------
3577!> Reads data at lateral and top boundaries derived from larger-scale model
3578!> (COSMO) by Inifor.
3579!------------------------------------------------------------------------------!
3580    SUBROUTINE netcdf_data_input_offline_nesting
3581
3582       USE control_parameters,                                                 &
3583           ONLY:  bc_dirichlet_l, bc_dirichlet_n, bc_dirichlet_r,              &
3584                  bc_dirichlet_s, humidity, neutral, nesting_offline,          &
3585                  time_since_reference_point
3586
3587       USE indices,                                                            &
3588           ONLY:  nxl, nxlu, nxr, nyn, nys, nysv, nzb, nzt
3589
3590       IMPLICIT NONE
3591       
3592       INTEGER(iwp) ::  id_dynamic !< NetCDF id of dynamic input file
3593       INTEGER(iwp) ::  num_vars   !< number of variables in netcdf input file
3594       INTEGER(iwp) ::  t          !< running index time dimension
3595
3596       nest_offl%from_file = MERGE( .TRUE., .FALSE., input_pids_dynamic ) 
3597!
3598!--    Skip input if no forcing from larger-scale models is applied.
3599       IF ( .NOT. nesting_offline )  RETURN
3600
3601!
3602!--    CPU measurement
3603       CALL cpu_log( log_point_s(86), 'NetCDF input forcing', 'start' )
3604
3605#if defined ( __netcdf )
3606!
3607!--    Open file in read-only mode
3608       CALL open_read_file( TRIM( input_file_dynamic ) //                      &
3609                            TRIM( coupling_char ), id_dynamic )
3610!
3611!--    Initialize INIFOR forcing.
3612       IF ( .NOT. nest_offl%init )  THEN
3613!
3614!--       At first, inquire all variable names.
3615          CALL inquire_num_variables( id_dynamic, num_vars )
3616!
3617!--       Allocate memory to store variable names.
3618          ALLOCATE( nest_offl%var_names(1:num_vars) )
3619          CALL inquire_variable_names( id_dynamic, nest_offl%var_names )
3620!
3621!--       Read time dimension, allocate memory and finally read time array
3622          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic,             &
3623                                                       nest_offl%nt, 'time' )
3624
3625          IF ( check_existence( nest_offl%var_names, 'time' ) )  THEN
3626             ALLOCATE( nest_offl%time(0:nest_offl%nt-1) )
3627             CALL get_variable( id_dynamic, 'time', nest_offl%time )
3628          ENDIF
3629!
3630!--       Read vertical dimension of scalar und w grid
3631          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic,             &
3632                                                       nest_offl%nzu, 'z' )
3633          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic,             &
3634                                                       nest_offl%nzw, 'zw' )
3635
3636          IF ( check_existence( nest_offl%var_names, 'z' ) )  THEN
3637             ALLOCATE( nest_offl%zu_atmos(1:nest_offl%nzu) )
3638             CALL get_variable( id_dynamic, 'z', nest_offl%zu_atmos )
3639          ENDIF
3640          IF ( check_existence( nest_offl%var_names, 'zw' ) )  THEN
3641             ALLOCATE( nest_offl%zw_atmos(1:nest_offl%nzw) )
3642             CALL get_variable( id_dynamic, 'zw', nest_offl%zw_atmos )
3643          ENDIF
3644
3645!
3646!--       Read surface pressure
3647          IF ( check_existence( nest_offl%var_names,                           &
3648                                'surface_forcing_surface_pressure' ) )  THEN
3649             ALLOCATE( nest_offl%surface_pressure(0:nest_offl%nt-1) )
3650             CALL get_variable( id_dynamic,                                    &
3651                                'surface_forcing_surface_pressure',            &
3652                                nest_offl%surface_pressure )
3653          ENDIF
3654!
3655!--       Set control flag to indicate that initialization is already done
3656          nest_offl%init = .TRUE.
3657
3658       ENDIF
3659
3660!
3661!--    Obtain time index for current input starting at 0.
3662!--    @todo: At the moment INIFOR and simulated time correspond
3663!--           to each other. If required, adjust to daytime.
3664       nest_offl%tind = MINLOC( ABS( nest_offl%time -                          &
3665                                     time_since_reference_point ), DIM = 1 )   &
3666                        - 1
3667       nest_offl%tind_p = nest_offl%tind + 1       
3668!
3669!--    Read geostrophic wind components
3670       DO  t = nest_offl%tind, nest_offl%tind_p
3671          CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_ug', t+1,              &
3672                                nest_offl%ug(t-nest_offl%tind,nzb+1:nzt) )
3673          CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_vg', t+1,              &
3674                                nest_offl%vg(t-nest_offl%tind,nzb+1:nzt) )
3675       ENDDO
3676!
3677!--    Read data at lateral and top boundaries. Please note, at left and
3678!--    right domain boundary, yz-layers are read for u, v, w, pt and q.
3679!--    For the v-component, the data starts at nysv, while for the other
3680!--    quantities the data starts at nys. This is equivalent at the north
3681!--    and south domain boundary for the u-component.
3682!--    Further, lateral data is not accessed by parallel IO, indicated by the
3683!--    last passed flag in the subroutine get_variable(). This is because
3684!--    not every PE participates in this collective blocking read operation.
3685       IF ( bc_dirichlet_l )  THEN
3686          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_u',                  &
3687                           nest_offl%u_left(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn),            &
3688                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3689                           nyn-nys+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3690     
3691          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_v',                  &
3692                           nest_offl%v_left(0:1,nzb+1:nzt,nysv:nyn),           &
3693                           nysv, nzb+1, nest_offl%tind+1,                      &
3694                           nyn-nysv+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3695
3696          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_w',                  &
3697                           nest_offl%w_left(0:1,nzb+1:nzt-1,nys:nyn),          &
3698                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3699                           nyn-nys+1, nest_offl%nzw, 2, .FALSE. )
3700
3701          IF ( .NOT. neutral )  THEN
3702             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_pt',              &
3703                           nest_offl%pt_left(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn),           &
3704                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3705                           nyn-nys+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3706          ENDIF
3707
3708          IF ( humidity )  THEN
3709             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_qv',              &
3710                           nest_offl%q_left(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn),            &
3711                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3712                           nyn-nys+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3713          ENDIF
3714
3715       ENDIF
3716
3717       IF ( bc_dirichlet_r )  THEN
3718          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_u',                 &
3719                           nest_offl%u_right(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn),           &
3720                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3721                           nyn-nys+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3722                           
3723          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_v',                 &
3724                           nest_offl%v_right(0:1,nzb+1:nzt,nysv:nyn),          &
3725                           nysv, nzb+1, nest_offl%tind+1,                      &
3726                           nyn-nysv+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3727                           
3728          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_w',                 &
3729                           nest_offl%w_right(0:1,nzb+1:nzt-1,nys:nyn),         &
3730                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3731                           nyn-nys+1, nest_offl%nzw, 2, .FALSE. )
3732                           
3733          IF ( .NOT. neutral )  THEN
3734             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_pt',             &
3735                           nest_offl%pt_right(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn),          &
3736                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3737                           nyn-nys+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3738          ENDIF
3739          IF ( humidity )  THEN
3740             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_qv',             &
3741                           nest_offl%q_right(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn),           &
3742                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3743                           nyn-nys+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3744          ENDIF
3745       ENDIF
3746
3747       IF ( bc_dirichlet_n )  THEN
3748       
3749          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_u',                 &
3750                           nest_offl%u_north(0:1,nzb+1:nzt,nxlu:nxr),          &
3751                           nxlu, nzb+1, nest_offl%tind+1,                      &
3752                           nxr-nxlu+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3753                           
3754          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_v',                 &
3755                           nest_offl%v_north(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr),           &
3756                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3757                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3758                           
3759          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_w',                 &
3760                           nest_offl%w_north(0:1,nzb+1:nzt-1,nxl:nxr),         &
3761                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3762                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzw, 2, .FALSE. )
3763                           
3764          IF ( .NOT. neutral )  THEN
3765             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_pt',             &
3766                           nest_offl%pt_north(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr),          &
3767                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3768                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3769          ENDIF
3770          IF ( humidity )  THEN
3771             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_qv',             &
3772                           nest_offl%q_north(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr),           &
3773                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3774                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3775          ENDIF
3776       ENDIF
3777
3778       IF ( bc_dirichlet_s )  THEN
3779          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_u',                 &
3780                           nest_offl%u_south(0:1,nzb+1:nzt,nxlu:nxr),          &
3781                           nxlu, nzb+1, nest_offl%tind+1,                      &
3782                           nxr-nxlu+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3783
3784          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_v',                 &
3785                           nest_offl%v_south(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr),           &
3786                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3787                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3788                           
3789          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_w',                 &
3790                           nest_offl%w_south(0:1,nzb+1:nzt-1,nxl:nxr),         &
3791                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3792                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzw, 2, .FALSE. )
3793                           
3794          IF ( .NOT. neutral )  THEN
3795             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_pt',             &
3796                           nest_offl%pt_south(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr),          &
3797                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3798                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3799          ENDIF
3800          IF ( humidity )  THEN
3801             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_qv',             &
3802                           nest_offl%q_south(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr),           &
3803                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3804                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3805          ENDIF
3806       ENDIF
3807
3808!
3809!--    Top boundary
3810       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_u',                      &
3811                             nest_offl%u_top(0:1,nys:nyn,nxlu:nxr),            &
3812                             nxlu, nys+1, nest_offl%tind+1,                    &
3813                             nxr-nxlu+1, nyn-nys+1, 2, .TRUE. )
3814
3815       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_v',                      &
3816                             nest_offl%v_top(0:1,nysv:nyn,nxl:nxr),            &
3817                             nxl+1, nysv, nest_offl%tind+1,                    &
3818                             nxr-nxl+1, nyn-nysv+1, 2, .TRUE. )
3819                             
3820       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_w',                      &
3821                             nest_offl%w_top(0:1,nys:nyn,nxl:nxr),             &
3822                             nxl+1, nys+1, nest_offl%tind+1,                   &
3823                             nxr-nxl+1, nyn-nys+1, 2, .TRUE. )
3824                             
3825       IF ( .NOT. neutral )  THEN
3826          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_pt',                  &
3827                                nest_offl%pt_top(0:1,nys:nyn,nxl:nxr),         &
3828                                nxl+1, nys+1, nest_offl%tind+1,                &
3829                                nxr-nxl+1, nyn-nys+1, 2, .TRUE. )
3830       ENDIF
3831       IF ( humidity )  THEN
3832          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_qv',                  &
3833                                nest_offl%q_top(0:1,nys:nyn,nxl:nxr),          &
3834                                nxl+1, nys+1, nest_offl%tind+1,                &
3835                                nxr-nxl+1, nyn-nys+1, 2, .TRUE. )
3836       ENDIF
3837
3838!
3839!--    Close input file
3840       CALL close_input_file( id_dynamic )
3841#endif
3842!
3843!--    End of CPU measurement
3844       CALL cpu_log( log_point_s(86), 'NetCDF input forcing', 'stop' )
3845
3846    END SUBROUTINE netcdf_data_input_offline_nesting
3847
3848
3849!------------------------------------------------------------------------------!
3850! Description:
3851! ------------
3852!> Checks input file for consistency and minimum requirements.
3853!------------------------------------------------------------------------------!
3854    SUBROUTINE netcdf_data_input_check_dynamic
3855
3856       USE control_parameters,                                                 &
3857           ONLY:  initializing_actions, message_string, nesting_offline 
3858
3859       IMPLICIT NONE
3860
3861!
3862!--    In case of forcing, check whether dynamic input file is present
3863       IF ( .NOT. input_pids_dynamic  .AND.  nesting_offline  )  THEN
3864          message_string = 'nesting_offline = .TRUE. requires dynamic '  //    &
3865                            'input file ' //                                   &
3866                            TRIM( input_file_dynamic ) // TRIM( coupling_char )
3867          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0546', 1, 2, 0, 6, 0 )
3868       ENDIF
3869!
3870!--    Dynamic input file must also be present if initialization via inifor is
3871!--    prescribed.
3872       IF ( .NOT. input_pids_dynamic  .AND.                                    &
3873            TRIM( initializing_actions ) == 'inifor' )  THEN
3874          message_string = 'initializing_actions = inifor requires dynamic ' //&
3875                           'input file ' // TRIM( input_file_dynamic ) //      &
3876                           TRIM( coupling_char )
3877          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0547', 1, 2, 0, 6, 0 )
3878       ENDIF
3879
3880    END SUBROUTINE netcdf_data_input_check_dynamic
3881
3882!------------------------------------------------------------------------------!
3883! Description:
3884! ------------
3885!> Checks input file for consistency and minimum requirements.
3886!------------------------------------------------------------------------------!
3887    SUBROUTINE netcdf_data_input_check_static
3888
3889       USE arrays_3d,                                                          &
3890           ONLY:  zu
3891
3892       USE control_parameters,                                                 &
3893           ONLY:  land_surface, message_string, urban_surface
3894
3895       USE grid_variables,                                                     &
3896           ONLY:  dx, dy
3897
3898       USE indices,                                                            &
3899           ONLY:  nx, nxl, nxr, ny, nyn, nys
3900
3901       IMPLICIT NONE
3902
3903       INTEGER(iwp) ::  i      !< loop index along x-direction
3904       INTEGER(iwp) ::  j      !< loop index along y-direction
3905       INTEGER(iwp) ::  n_surf !< number of different surface types at given location
3906
3907       LOGICAL      ::  check_passed !< flag indicating if a check passed
3908
3909!
3910!--    Return if no static input file is available
3911       IF ( .NOT. input_pids_static )  RETURN
3912!
3913!--    Check whether dimension size in input file matches the model dimensions
3914       IF ( dim_static%nx-1 /= nx  .OR.  dim_static%ny-1 /= ny )  THEN
3915          message_string = 'Static input file: horizontal dimension in ' //    &
3916                           'x- and/or y-direction ' //                         &
3917                           'do not match the respective model dimension'
3918          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0548', 1, 2, 0, 6, 0 )
3919       ENDIF
3920!
3921!--    Check if grid spacing of provided input data matches the respective
3922!--    grid spacing in the model.
3923       IF ( ABS( dim_static%x(1) - dim_static%x(0) - dx ) > 10E-6_wp  .OR.     &
3924            ABS( dim_static%y(1) - dim_static%y(0) - dy ) > 10E-6_wp )  THEN
3925          message_string = 'Static input file: horizontal grid spacing ' //    &
3926                           'in x- and/or y-direction ' //                      &
3927                           'do not match the respective model grid spacing.'
3928          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0549', 1, 2, 0, 6, 0 )
3929       ENDIF
3930!
3931!--    Check for correct dimension of surface_fractions, should run from 0-2.
3932       IF ( surface_fraction_f%from_file )  THEN
3933          IF ( surface_fraction_f%nf-1 > 2 )  THEN
3934             message_string = 'nsurface_fraction must not be larger than 3.' 
3935             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0580', 1, 2, 0, 6, 0 )
3936          ENDIF
3937       ENDIF
3938!
3939!--    Check orography for fill-values. For the moment, give an error message.
3940!--    More advanced methods, e.g. a nearest neighbor algorithm as used in GIS
3941!--    systems might be implemented later.
3942!--    Please note, if no terrain height is provided, it is set to 0.
3943       IF ( ANY( terrain_height_f%var == terrain_height_f%fill ) )  THEN
3944          message_string = 'NetCDF variable zt is not ' //                     &
3945                           'allowed to have missing data'
3946          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0550', 2, 2, myid, 6, 0 )
3947       ENDIF
3948!
3949!--    Check for negative terrain heights
3950       IF ( ANY( terrain_height_f%var < 0.0_wp ) )  THEN
3951          message_string = 'NetCDF variable zt is not ' //                     &
3952                           'allowed to have negative values'
3953          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0551', 2, 2, myid, 6, 0 )
3954       ENDIF
3955!
3956!--    If 3D buildings are read, check if building information is consistent
3957!--    to numeric grid.
3958       IF ( buildings_f%from_file )  THEN
3959          IF ( buildings_f%lod == 2 )  THEN
3960             IF ( buildings_f%nz > SIZE( zu ) )  THEN
3961                message_string = 'Reading 3D building data - too much ' //     &
3962                                 'data points along the vertical coordinate.'
3963                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0552', 2, 2, 0, 6, 0 )
3964             ENDIF
3965
3966             IF ( ANY( buildings_f%z(0:buildings_f%nz-1) /=                    &
3967                       zu(0:buildings_f%nz-1) ) )  THEN
3968                message_string = 'Reading 3D building data - vertical ' //     &
3969                                 'coordinate do not match numeric grid.'
3970                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0553', 2, 2, 0, 6, 0 )
3971             ENDIF
3972          ENDIF
3973       ENDIF
3974
3975!
3976!--    Skip further checks concerning buildings and natural surface properties
3977!--    if no urban surface and land surface model are applied.
3978       IF (  .NOT. land_surface  .AND.  .NOT. urban_surface )  RETURN
3979!
3980!--    Check for minimum requirement of surface-classification data in case
3981!--    static input file is used.
3982       IF ( ( .NOT. vegetation_type_f%from_file  .OR.                          &
3983              .NOT. pavement_type_f%from_file    .OR.                          &
3984              .NOT. water_type_f%from_file       .OR.                          &
3985              .NOT. soil_type_f%from_file             ) .OR.                   &
3986             ( urban_surface  .AND.  .NOT. building_type_f%from_file ) )  THEN
3987          message_string = 'Minimum requirement for surface classification ' //&
3988                           'is not fulfilled. At least ' //                    &
3989                           'vegetation_type, pavement_type, ' //               &
3990                           'soil_type and water_type are '//                   &
3991                           'required. If urban-surface model is applied, ' //  &
3992                           'also building_type ist required'
3993          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0554', 1, 2, 0, 6, 0 )
3994       ENDIF
3995!
3996!--    Check for general availability of input variables.
3997!--    If vegetation_type is 0 at any location, vegetation_pars as well as
3998!--    root_area_dens_s are required.
3999       IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
4000          IF ( ANY( vegetation_type_f%var == 0 ) )  THEN
4001             IF ( .NOT. vegetation_pars_f%from_file )  THEN
4002                message_string = 'If vegetation_type = 0 at any location, ' // &
4003                                 'vegetation_pars is required'
4004                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0555', 2, 2, -1, 6, 0 )
4005             ENDIF
4006             IF ( .NOT. root_area_density_lsm_f%from_file )  THEN
4007                message_string = 'If vegetation_type = 0 at any location, ' // &
4008                                 'root_area_dens_s is required'
4009                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0556', 2, 2, myid, 6, 0 )
4010             ENDIF
4011          ENDIF
4012       ENDIF
4013!
4014!--    If soil_type is zero at any location, soil_pars is required.
4015       IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
4016          check_passed = .TRUE.
4017          IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
4018             IF ( ANY( soil_type_f%var_2d == 0 ) )  THEN
4019                IF ( .NOT. soil_pars_f%from_file )  check_passed = .FALSE.
4020             ENDIF
4021          ELSE
4022             IF ( ANY( soil_type_f%var_3d == 0 ) )  THEN
4023                IF ( .NOT. soil_pars_f%from_file )  check_passed = .FALSE.
4024             ENDIF
4025          ENDIF
4026          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
4027             message_string = 'If soil_type = 0 at any location, ' //          &
4028                              'soil_pars is required'
4029             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0557', 2, 2, myid, 6, 0 )
4030          ENDIF
4031       ENDIF
4032!
4033!--    If building_type is zero at any location, building_pars is required.
4034       IF ( building_type_f%from_file )  THEN
4035          IF ( ANY( building_type_f%var == 0 ) )  THEN
4036             IF ( .NOT. building_pars_f%from_file )  THEN
4037                message_string = 'If building_type = 0 at any location, ' //   &
4038                                 'building_pars is required'
4039                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0558', 2, 2, myid, 6, 0 )
4040             ENDIF
4041          ENDIF
4042       ENDIF
4043!
4044!--    If building_type is provided, also building_id is needed
4045       IF ( building_type_f%from_file  .AND.  .NOT. building_id_f%from_file )  &
4046       THEN
4047          message_string = 'If building_type is provided, also building_id '// &
4048                           'is required'
4049          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0519', 2, 2, myid, 6, 0 )
4050       ENDIF       
4051!
4052!--    If albedo_type is zero at any location, albedo_pars is required.
4053       IF ( albedo_type_f%from_file )  THEN
4054          IF ( ANY( albedo_type_f%var == 0 ) )  THEN
4055             IF ( .NOT. albedo_pars_f%from_file )  THEN
4056                message_string = 'If albedo_type = 0 at any location, ' //     &
4057                                 'albedo_pars is required'
4058                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0559', 2, 2, myid, 6, 0 )
4059             ENDIF
4060          ENDIF
4061       ENDIF
4062!
4063!--    If pavement_type is zero at any location, pavement_pars is required.
4064       IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
4065          IF ( ANY( pavement_type_f%var == 0 ) )  THEN
4066             IF ( .NOT. pavement_pars_f%from_file )  THEN
4067                message_string = 'If pavement_type = 0 at any location, ' //   &
4068                                 'pavement_pars is required'
4069                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0560', 2, 2, myid, 6, 0 )
4070             ENDIF
4071          ENDIF
4072       ENDIF
4073!
4074!--    If pavement_type is zero at any location, also pavement_subsurface_pars
4075!--    is required.
4076       IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
4077          IF ( ANY( pavement_type_f%var == 0 ) )  THEN
4078             IF ( .NOT. pavement_subsurface_pars_f%from_file )  THEN
4079                message_string = 'If pavement_type = 0 at any location, ' //   &
4080                                 'pavement_subsurface_pars is required'
4081                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0561', 2, 2, myid, 6, 0 )
4082             ENDIF
4083          ENDIF
4084       ENDIF
4085!
4086!--    If water_type is zero at any location, water_pars is required.
4087       IF ( water_type_f%from_file )  THEN
4088          IF ( ANY( water_type_f%var == 0 ) )  THEN
4089             IF ( .NOT. water_pars_f%from_file )  THEN
4090                message_string = 'If water_type = 0 at any location, ' //      &
4091                                 'water_pars is required'
4092                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0562', 2, 2,myid, 6, 0 )
4093             ENDIF
4094          ENDIF
4095       ENDIF
4096!
4097!--    Check for local consistency of the input data.
4098       DO  i = nxl, nxr
4099          DO  j = nys, nyn
4100!
4101!--          For each (y,x)-location at least one of the parameters
4102!--          vegetation_type, pavement_type, building_type, or water_type
4103!--          must be set to a non­missing value.
4104             IF ( vegetation_type_f%var(j,i) == vegetation_type_f%fill  .AND.  &
4105                  pavement_type_f%var(j,i)   == pavement_type_f%fill    .AND.  &
4106                  building_type_f%var(j,i)   == building_type_f%fill    .AND.  &
4107                  water_type_f%var(j,i)      == water_type_f%fill )  THEN
4108                WRITE( message_string, * ) 'At least one of the parameters '// &
4109                                 'vegetation_type, pavement_type, '     //     &
4110                                 'building_type, or water_type must be set '// &
4111                                 'to a non-missing value. Grid point: ', j, i
4112                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0563', 2, 2, myid, 6, 0 )
4113             ENDIF
4114!
4115!--          Note that a soil_type is required for each location (y,x) where
4116!--          either vegetation_type or pavement_type is a non­missing value.
4117             IF ( ( vegetation_type_f%var(j,i) /= vegetation_type_f%fill  .OR. &
4118                    pavement_type_f%var(j,i)   /= pavement_type_f%fill ) )  THEN
4119                check_passed = .TRUE.
4120                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
4121                   IF ( soil_type_f%var_2d(j,i) == soil_type_f%fill )          &
4122                      check_passed = .FALSE.
4123                ELSE
4124                   IF ( ANY( soil_type_f%var_3d(:,j,i) == soil_type_f%fill) )  &
4125                      check_passed = .FALSE.
4126                ENDIF
4127
4128                IF ( .NOT. check_passed )  THEN
4129                   message_string = 'soil_type is required for each '//        &
4130                                 'location (y,x) where vegetation_type or ' // &
4131                                 'pavement_type is a non-missing value.'
4132                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0564',            &
4133                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4134                ENDIF
4135             ENDIF
4136!
4137!--          Check for consistency of surface fraction. If more than one type
4138!--          is set, surface fraction need to be given and the sum must not
4139!--          be larger than 1.
4140             n_surf = 0
4141             IF ( vegetation_type_f%var(j,i) /= vegetation_type_f%fill )       &
4142                n_surf = n_surf + 1
4143             IF ( water_type_f%var(j,i)      /= water_type_f%fill )            &
4144                n_surf = n_surf + 1
4145             IF ( pavement_type_f%var(j,i)   /= pavement_type_f%fill )         &
4146                n_surf = n_surf + 1
4147
4148             IF ( n_surf > 1 )  THEN
4149                IF ( .NOT. surface_fraction_f%from_file )  THEN
4150                   message_string = 'If more than one surface type is ' //     &
4151                                 'given at a location, surface_fraction ' //   &
4152                                 'must be provided.'
4153                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0565',            &
4154                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4155                ELSEIF ( ANY ( surface_fraction_f%frac(:,j,i) ==               &
4156                               surface_fraction_f%fill ) )  THEN
4157                   message_string = 'If more than one surface type is ' //     &
4158                                 'given at a location, surface_fraction ' //   &
4159                                 'must be provided.'
4160                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0565',            &
4161                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4162                ENDIF
4163             ENDIF
4164!
4165!--          Check for further mismatches. e.g. relative fractions exceed 1 or
4166!--          vegetation_type is set but surface vegetation fraction is zero,
4167!--          etc..
4168             IF ( surface_fraction_f%from_file )  THEN
4169!
4170!--             Sum of relative fractions must not exceed 1.
4171                IF ( SUM ( surface_fraction_f%frac(0:2,j,i) ) > 1.0_wp )  THEN
4172                   message_string = 'surface_fraction must not exceed 1'
4173                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0566',            &
4174                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4175                ENDIF
4176!
4177!--             Relative fraction for a type must not be zero at locations where
4178!--             this type is set.
4179                IF (                                                           &
4180                  ( vegetation_type_f%var(j,i) /= vegetation_type_f%fill  .AND.&
4181                 ( surface_fraction_f%frac(ind_veg_wall,j,i) == 0.0_wp .OR.    &
4182                   surface_fraction_f%frac(ind_veg_wall,j,i) ==                &
4183                                                     surface_fraction_f%fill ) &
4184                  )  .OR.                                                      &
4185                  ( pavement_type_f%var(j,i) /= pavement_type_f%fill     .AND. &
4186                 ( surface_fraction_f%frac(ind_pav_green,j,i) == 0.0_wp .OR.   &
4187                   surface_fraction_f%frac(ind_pav_green,j,i) ==               &
4188                                                     surface_fraction_f%fill ) &
4189                  )  .OR.                                                      &
4190                  ( water_type_f%var(j,i) /= water_type_f%fill           .AND. &
4191                 ( surface_fraction_f%frac(ind_wat_win,j,i) == 0.0_wp .OR.     &
4192                   surface_fraction_f%frac(ind_wat_win,j,i) ==                 &
4193                                                     surface_fraction_f%fill ) &
4194                  ) )  THEN
4195                   WRITE( message_string, * ) 'Mismatch in setting of '     // &
4196                             'surface_fraction. Vegetation-, pavement-, or '// &
4197                             'water surface is given at (i,j) = ( ', i, j,     &
4198                             ' ), but surface fraction is 0 for the given type.'
4199                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0567',            &