source: palm/trunk/SOURCE/netcdf_data_input_mod.f90 @ 3737

Last change on this file since 3737 was 3737, checked in by suehring, 4 years ago

Enable initialization of chemistry variables via dynamic input file; enable mesoscale offline nesting of chemistry variables if data is in dynamic input file

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 280.4 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 1997-2019 Leibniz Universitaet Hannover
18!------------------------------------------------------------------------------!
19!
20! Current revisions:
21! -----------------
22!
23!
24! Former revisions:
25! -----------------
26! $Id: netcdf_data_input_mod.f90 3737 2019-02-12 16:57:06Z suehring $
27! Enable mesoscale offline nesting for chemistry variables as well as
28! initialization of chemistry via dynamic input file.
29!
30! 3705 2019-01-29 19:56:39Z suehring
31! Interface for attribute input of 8-bit and 32-bit integer
32!
33! 3704 2019-01-29 19:51:41Z suehring
34! unused variables removed
35!
36! 3560 2018-11-23 09:20:21Z raasch
37! Some formatting adjustment
38!
39! 3556 2018-11-22 14:11:57Z suehring
40! variables documented and unused variables removed
41!
42! 3552 2018-11-22 10:28:35Z suehring
43! Revise ghost point exchange and resizing of input variables
44!
45! 3542 2018-11-20 17:04:13Z suehring
46! - read optional attributes from file
47! - set default origin_time
48!
49! 3518 2018-11-12 18:10:23Z suehring
50! Additional checks
51!
52! 3516 2018-11-12 15:49:39Z gronemeier
53! bugfix: - difference in z coordinate between file and PALM must be <1e-6
54!         - output of error 553 for all PEs
55!
56! 3498 2018-11-07 10:53:03Z gronemeier
57! Bugfix: print error message by processor which encounters the error
58!
59! 3485 2018-11-03 17:09:40Z gronemeier
60! - get central meridian from origin_lon if crs does not exist
61! - set default origin_lon to 0
62!
63! 3483 2018-11-02 14:19:26Z raasch
64! bugfix: misplaced directives for netCDF fixed
65!
66! 3474 2018-10-30 21:07:39Z kanani
67! Add UV exposure model input (Schrempf)
68!
69! 3472 2018-10-30 20:43:50Z suehring
70! Salsa implemented
71!
72! 3464 2018-10-30 18:08:55Z kanani
73! Define coordinate reference system (crs) and read from input dataset
74! Revise default values for reference coordinates
75!
76! 3459 2018-10-30 15:04:11Z gronemeier
77! from chemistry branch r3443, banzhafs, Russo:
78! Uncommented lines on dimension of surface_fractions
79! Removed par_emis_time_factor variable, moved to chem_emissions_mod
80! Initialized nspec and other emission variables at time of declaration
81! Modified EXPERT mode to PRE-PROCESSED mode
82! Introduced Chemistry static netcdf file
83! Added the routine for reading-in netcdf data for chemistry
84! Added routines to get_variable interface specific for chemistry files
85!
86! 3429 2018-10-25 13:04:23Z knoop
87! add default values of origin_x/y/z
88!
89! 3404 2018-10-23 13:29:11Z suehring
90! Consider time-dependent geostrophic wind components in offline nesting
91!
92! 3376 2018-10-19 10:15:32Z suehring
93! Additional check for consistent building initialization implemented
94!
95! 3347 2018-10-15 14:21:08Z suehring
96! Subroutine renamed
97!
98! 3257 2018-09-17 17:11:46Z suehring
99! (from branch resler)
100! Formatting
101!
102! 3298 2018-10-02 12:21:11Z kanani
103! Modified EXPERT mode to PRE-PROCESSED mode (Russo)
104! Introduced Chemistry static netcdf file (Russo)
105! Added the routine for reading-in netcdf data for chemistry (Russo)
106! Added routines to get_variable interface specific for chemistry files (Russo)
107!
108! 3257 2018-09-17 17:11:46Z suehring
109! Adjust checks for building_type and building_id, which is necessary after
110! topography filtering (building_type and id can be modified by the filtering).
111!
112! 3254 2018-09-17 10:53:57Z suehring
113! Additional check for surface_fractions and and checks for building_id and
114! building_type extended.
115!
116! 3241 2018-09-12 15:02:00Z raasch
117! unused variables removed
118!
119! 3215 2018-08-29 09:58:59Z suehring
120! - Separate input of soil properties from input of atmospheric data. This
121!   enables input of soil properties also in child domains without any
122!   dependence on atmospheric input
123! - Check for missing initial 1D/3D data in dynamic input file
124! - Revise checks for matching grid spacing in model and input file
125! - Bugfix, add netcdf4_parallel directive for collective read operation
126! - Revise error message numbers
127!
128! 3209 2018-08-27 16:58:37Z suehring
129! Read zsoil dimension length only if soil variables are provided
130!
131! 3183 2018-07-27 14:25:55Z suehring
132! Adjust input of dynamic driver according to revised Inifor version.
133! Replace simulated_time by time_since_reference_point.
134! Rename variables in mesoscale-offline nesting mode.
135!
136! 3182 2018-07-27 13:36:03Z suehring
137! Slightly revise check for surface_fraction in order to check only the relevant
138! fractions
139!
140! 3103 2018-07-04 17:30:52Z suehring
141! New check for negative terrain heights
142!
143! 3089 2018-06-27 13:20:38Z suehring
144! Revise call for message routine in case of local data inconsistencies.
145!
146! 3054 2018-06-01 16:08:59Z gronemeier
147! Bugfix: force an MPI abort if errors occur while reading building heights
148! from ASCII file
149!
150! 3053 2018-06-01 12:59:07Z suehring
151! Revise checks for variable surface_fraction
152!
153! 3051 2018-05-30 17:43:55Z suehring
154! - Speed-up NetCDF input
155! - Revise input routines and remove NetCDF input via IO-blocks since this is
156!   not working in parallel mode in case blocking collective read operations
157!   are done
158! - Temporarily revoke renaming of input variables in dynamic driver (tend_ug,
159!   tend_vg, zsoil) in order to keep dynamic input file working with current
160!   model version
161! - More detailed error messages created
162!
163! 3045 2018-05-28 07:55:41Z Giersch
164! Error messages revised
165!
166! 3041 2018-05-25 10:39:54Z gronemeier
167! Add data type for global file attributes
168! Add read of global attributes of static driver
169!
170! 3037 2018-05-24 10:39:29Z gronemeier
171! renamed 'depth' to 'zsoil'
172!
173! 3036 2018-05-24 10:18:26Z gronemeier
174! Revision of input vars according to UC2 data standard
175!  - renamed 'orography_2D' to 'zt'
176!  - renamed 'buildings_2D' to 'buildings_2d'
177!  - renamed 'buildings_3D' to 'buildings_3d'
178!  - renamed 'leaf_are_density' to 'lad'
179!  - renamed 'basal_are_density' to 'bad'
180!  - renamed 'root_are_density_lad' to 'root_area_dens_r'
181!  - renamed 'root_are_density_lsm' to 'root_area_dens_s'
182!  - renamed 'ls_forcing_ug' to 'tend_ug'
183!  - renamed 'ls_forcing_vg' to 'tend_vg'
184!
185! 3019 2018-05-13 07:05:43Z maronga
186! Improved reading speed of large NetCDF files
187!
188! 2963 2018-04-12 14:47:44Z suehring
189! - Revise checks for static input variables.
190! - Introduce index for vegetation/wall, pavement/green-wall and water/window
191!   surfaces, for clearer access of surface fraction, albedo, emissivity, etc. .
192!
193! 2958 2018-04-11 15:38:13Z suehring
194! Synchronize longitude and latitude between nested model domains, values are
195! taken from the root model.
196!
197! 2955 2018-04-09 15:14:01Z suehring
198! Extend checks for consistent setting of buildings, its ID and type.
199! Add log-points to measure CPU time of NetCDF data input.
200!
201! 2953 2018-04-09 11:26:02Z suehring
202! Bugfix in checks for initialization data
203!
204! 2947 2018-04-04 18:01:41Z suehring
205! Checks for dynamic input revised
206!
207! 2946 2018-04-04 17:01:23Z suehring
208! Bugfix for revision 2945, perform checks only if dynamic input file is
209! available.
210!
211! 2945 2018-04-04 16:27:14Z suehring
212! - Mimic for topography input slightly revised, in order to enable consistency
213!   checks
214! - Add checks for dimensions in dynamic input file and move already existing
215!   checks
216!
217! 2938 2018-03-27 15:52:42Z suehring
218! Initial read of geostrophic wind components from dynamic driver.
219!
220! 2773 2018-01-30 14:12:54Z suehring
221! Revise checks for surface_fraction.
222!
223! 2925 2018-03-23 14:54:11Z suehring
224! Check for further inconsistent settings of surface_fractions.
225! Some messages slightly rephrased and error numbers renamed.
226!
227! 2898 2018-03-15 13:03:01Z suehring
228! Check if each building has a type. Further, check if dimensions in static
229! input file match the model dimensions.
230!
231! 2897 2018-03-15 11:47:16Z suehring
232! Relax restrictions for topography input, terrain and building heights can be
233! input separately and are not mandatory any more.
234!
235! 2874 2018-03-13 10:55:42Z knoop
236! Bugfix: wrong placement of netcdf cpp-macros fixed
237!
238! 2794 2018-02-07 14:09:43Z knoop
239! Check if 3D building input is consistent to numeric grid.
240!
241! 2773 2018-01-30 14:12:54Z suehring
242! - Enable initialization with 3D topography.
243! - Move check for correct initialization in nesting mode to check_parameters.
244!
245! 2772 2018-01-29 13:10:35Z suehring
246! Initialization of simulation independent on land-surface model.
247!
248! 2746 2018-01-15 12:06:04Z suehring
249! Read plant-canopy variables independently on land-surface model usage
250!
251! 2718 2018-01-02 08:49:38Z maronga
252! Corrected "Former revisions" section
253!
254! 2711 2017-12-20 17:04:49Z suehring
255! Rename subroutine close_file to avoid double-naming.
256!
257! 2700 2017-12-15 14:12:35Z suehring
258!
259! 2696 2017-12-14 17:12:51Z kanani
260! Initial revision (suehring)
261!
262!
263!
264!
265! Authors:
266! --------
267! @author Matthias Suehring
268!
269! Description:
270! ------------
271!> Modulue contains routines to input data according to Palm input data
272!> standart using dynamic and static input files.
273!> @todo - Chemistry: revise reading of netcdf file and ajdust formatting according to standard!!!
274!> @todo - Order input alphabetically
275!> @todo - Revise error messages and error numbers
276!> @todo - Input of missing quantities (chemical species, emission rates)
277!> @todo - Defninition and input of still missing variable attributes
278!> @todo - Input of initial geostrophic wind profiles with cyclic conditions.
279!------------------------------------------------------------------------------!
280 MODULE netcdf_data_input_mod
281
282    USE control_parameters,                                                    &
283        ONLY:  coupling_char, io_blocks, io_group
284
285    USE cpulog,                                                                &
286        ONLY:  cpu_log, log_point_s
287
288    USE indices,                                                               &
289        ONLY:  nbgp
290
291    USE kinds
292
293#if defined ( __netcdf )
294    USE NETCDF
295#endif
296
297    USE pegrid
298
299    USE surface_mod,                                                           &
300        ONLY:  ind_pav_green, ind_veg_wall, ind_wat_win
301!
302!-- Define type for dimensions.
303    TYPE dims_xy
304       INTEGER(iwp) :: nx                             !< dimension length in x
305       INTEGER(iwp) :: ny                             !< dimension length in y
306       INTEGER(iwp) :: nz                             !< dimension length in z
307       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: x       !< dimension array in x
308       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: y       !< dimension array in y
309       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: z       !< dimension array in z
310    END TYPE dims_xy
311!
312!-- Define data type for nesting in larger-scale models like COSMO.
313!-- Data type comprises u, v, w, pt, and q at lateral and top boundaries.
314    TYPE nest_offl_type
315
316       CHARACTER(LEN=16) ::  char_l = 'ls_forcing_left_'  !< leading substring for variables at left boundary
317       CHARACTER(LEN=17) ::  char_n = 'ls_forcing_north_' !< leading substring for variables at north boundary 
318       CHARACTER(LEN=17) ::  char_r = 'ls_forcing_right_' !< leading substring for variables at right boundary 
319       CHARACTER(LEN=17) ::  char_s = 'ls_forcing_south_' !< leading substring for variables at south boundary
320       CHARACTER(LEN=15) ::  char_t = 'ls_forcing_top_'   !< leading substring for variables at top boundary
321   
322       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names         !< list of variable in dynamic input file
323       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names_chem_l  !< names of mesoscale nested chemistry variables at left boundary
324       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names_chem_n  !< names of mesoscale nested chemistry variables at north boundary
325       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names_chem_r  !< names of mesoscale nested chemistry variables at right boundary
326       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names_chem_s  !< names of mesoscale nested chemistry variables at south boundary
327       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names_chem_t  !< names of mesoscale nested chemistry variables at top boundary
328
329       INTEGER(iwp) ::  nt     !< number of time levels in dynamic input file
330       INTEGER(iwp) ::  nzu    !< number of vertical levels on scalar grid in dynamic input file
331       INTEGER(iwp) ::  nzw    !< number of vertical levels on w grid in dynamic input file
332       INTEGER(iwp) ::  tind   !< time index for reference time in mesoscale-offline nesting
333       INTEGER(iwp) ::  tind_p !< time index for following time in mesoscale-offline nesting
334
335       LOGICAL      ::  init         = .FALSE. !< flag indicating that offline nesting is already initialized
336       
337       LOGICAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  chem_from_file_l !< flags inidicating whether left boundary data for chemistry is in dynamic input file 
338       LOGICAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  chem_from_file_n !< flags inidicating whether north boundary data for chemistry is in dynamic input file
339       LOGICAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  chem_from_file_r !< flags inidicating whether right boundary data for chemistry is in dynamic input file
340       LOGICAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  chem_from_file_s !< flags inidicating whether south boundary data for chemistry is in dynamic input file
341       LOGICAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  chem_from_file_t !< flags inidicating whether top boundary data for chemistry is in dynamic input file
342
343       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  surface_pressure !< time dependent surface pressure
344       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  time             !< time levels in dynamic input file
345       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zu_atmos         !< vertical levels at scalar grid in dynamic input file
346       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zw_atmos         !< vertical levels at w grid in dynamic input file
347
348       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  ug         !< domain-averaged geostrophic component
349       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  vg         !< domain-averaged geostrophic component
350
351       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_left   !< u-component at left boundary
352       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_left   !< v-component at left boundary
353       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_left   !< w-component at left boundary
354       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_left   !< mixing ratio at left boundary
355       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_left  !< potentital temperautre at left boundary
356
357       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_north  !< u-component at north boundary
358       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_north  !< v-component at north boundary
359       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_north  !< w-component at north boundary
360       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_north  !< mixing ratio at north boundary
361       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_north !< potentital temperautre at north boundary
362
363       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_right  !< u-component at right boundary
364       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_right  !< v-component at right boundary
365       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_right  !< w-component at right boundary
366       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_right  !< mixing ratio at right boundary
367       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_right !< potentital temperautre at right boundary
368
369       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_south  !< u-component at south boundary
370       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_south  !< v-component at south boundary
371       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_south  !< w-component at south boundary
372       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_south  !< mixing ratio at south boundary
373       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_south !< potentital temperautre at south boundary
374
375       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_top    !< u-component at top boundary
376       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_top    !< v-component at top boundary
377       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_top    !< w-component at top boundary
378       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_top    !< mixing ratio at top boundary
379       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_top   !< potentital temperautre at top boundary
380       
381       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  chem_left   !< chemical species at left boundary
382       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  chem_north  !< chemical species at left boundary
383       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  chem_right  !< chemical species at left boundary
384       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  chem_south  !< chemical species at left boundary
385       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  chem_top    !< chemical species at left boundary
386
387    END TYPE nest_offl_type
388
389    TYPE init_type
390
391       CHARACTER(LEN=16) ::  init_char = 'init_atmosphere_'          !< leading substring for init variables
392       CHARACTER(LEN=23) ::  origin_time = '2000-01-01 00:00:00 +00' !< reference time of input data
393       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names_chem !< list of chemistry variable names that can potentially be on file
394
395       INTEGER(iwp) ::  lod_msoil !< level of detail - soil moisture
396       INTEGER(iwp) ::  lod_pt    !< level of detail - pt
397       INTEGER(iwp) ::  lod_q     !< level of detail - q
398       INTEGER(iwp) ::  lod_tsoil !< level of detail - soil temperature
399       INTEGER(iwp) ::  lod_u     !< level of detail - u-component
400       INTEGER(iwp) ::  lod_v     !< level of detail - v-component
401       INTEGER(iwp) ::  lod_w     !< level of detail - w-component
402       INTEGER(iwp) ::  nx        !< number of scalar grid points along x in dynamic input file
403       INTEGER(iwp) ::  nxu       !< number of u grid points along x in dynamic input file
404       INTEGER(iwp) ::  ny        !< number of scalar grid points along y in dynamic input file
405       INTEGER(iwp) ::  nyv       !< number of v grid points along y in dynamic input file
406       INTEGER(iwp) ::  nzs       !< number of vertical soil levels in dynamic input file
407       INTEGER(iwp) ::  nzu       !< number of vertical levels on scalar grid in dynamic input file
408       INTEGER(iwp) ::  nzw       !< number of vertical levels on w grid in dynamic input file
409       
410       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  lod_chem !< level of detail - chemistry variables
411
412       LOGICAL ::  from_file_msoil  = .FALSE. !< flag indicating whether soil moisture is already initialized from file
413       LOGICAL ::  from_file_pt     = .FALSE. !< flag indicating whether pt is already initialized from file
414       LOGICAL ::  from_file_q      = .FALSE. !< flag indicating whether q is already initialized from file
415       LOGICAL ::  from_file_tsoil  = .FALSE. !< flag indicating whether soil temperature is already initialized from file
416       LOGICAL ::  from_file_u      = .FALSE. !< flag indicating whether u is already initialized from file
417       LOGICAL ::  from_file_ug     = .FALSE. !< flag indicating whether ug is already initialized from file
418       LOGICAL ::  from_file_v      = .FALSE. !< flag indicating whether v is already initialized from file
419       LOGICAL ::  from_file_vg     = .FALSE. !< flag indicating whether ug is already initialized from file
420       LOGICAL ::  from_file_w      = .FALSE. !< flag indicating whether w is already initialized from file
421       
422       LOGICAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  from_file_chem !< flag indicating whether chemistry variable is read from file
423
424       REAL(wp) ::  fill_msoil              !< fill value for soil moisture
425       REAL(wp) ::  fill_pt                 !< fill value for pt
426       REAL(wp) ::  fill_q                  !< fill value for q
427       REAL(wp) ::  fill_tsoil              !< fill value for soil temperature
428       REAL(wp) ::  fill_u                  !< fill value for u
429       REAL(wp) ::  fill_v                  !< fill value for v
430       REAL(wp) ::  fill_w                  !< fill value for w
431       REAL(wp) ::  latitude = 0.0_wp       !< latitude of the lower left corner
432       REAL(wp) ::  longitude = 0.0_wp      !< longitude of the lower left corner
433       REAL(wp) ::  origin_x = 500000.0_wp  !< UTM easting of the lower left corner
434       REAL(wp) ::  origin_y = 0.0_wp       !< UTM northing of the lower left corner
435       REAL(wp) ::  origin_z = 0.0_wp       !< reference height of input data
436       REAL(wp) ::  rotation_angle = 0.0_wp !< rotation angle of input data
437
438       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  fill_chem    !< fill value - chemistry variables
439       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  msoil_1d     !< initial vertical profile of soil moisture
440       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  pt_init      !< initial vertical profile of pt
441       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  q_init       !< initial vertical profile of q
442       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  tsoil_1d     !< initial vertical profile of soil temperature
443       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  u_init       !< initial vertical profile of u
444       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  ug_init      !< initial vertical profile of ug
445       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  v_init       !< initial vertical profile of v
446       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  vg_init      !< initial vertical profile of ug
447       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  w_init       !< initial vertical profile of w
448       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  z_soil       !< vertical levels in soil in dynamic input file, used for interpolation
449       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zu_atmos     !< vertical levels at scalar grid in dynamic input file, used for interpolation
450       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zw_atmos     !< vertical levels at w grid in dynamic input file, used for interpolation
451       
452       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  chem_init  !< initial vertical profiles of chemistry variables
453
454
455       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  msoil_3d !< initial 3d soil moisture provide by Inifor and interpolated onto soil grid
456       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  tsoil_3d !< initial 3d soil temperature provide by Inifor and interpolated onto soil grid
457
458    END TYPE init_type
459
460!-- Data type for the general information of chemistry emissions, do not dependent on the particular chemical species
461    TYPE chem_emis_att_type 
462
463       !-DIMENSIONS
464       INTEGER(iwp)                                 :: nspec=0                   !< number of chem species for which emission values are provided
465       INTEGER(iwp)                                 :: ncat=0                    !< number of emission categories
466       INTEGER(iwp)                                 :: nvoc=0                    !< number of VOCs components
467       INTEGER(iwp)                                 :: npm=0                     !< number of PMs components
468       INTEGER(iwp)                                 :: nnox=2                    !< number of NOx components: NO and NO2
469       INTEGER(iwp)                                 :: nsox=2                    !< number of SOx components: SO and SO4
470       INTEGER(iwp)                                 :: nhoursyear                !< number of hours of a specific year in the HOURLY mode
471                                                                                 !  of the default mode
472       INTEGER(iwp)                                 :: nmonthdayhour             !< number of month days and hours in the MDH mode
473                                                                                 !  of the default mode
474       INTEGER(iwp)                                 :: dt_emission               !< Number of emissions timesteps for one year
475                                                                                 !  in the pre-processed emissions case
476       !-- 1d emission input variables
477       CHARACTER (LEN=25),ALLOCATABLE, DIMENSION(:) :: pm_name                   !< Names of PMs components
478       CHARACTER (LEN=25),ALLOCATABLE, DIMENSION(:) :: cat_name                  !< Emission categories names
479       CHARACTER (LEN=25),ALLOCATABLE, DIMENSION(:) :: species_name              !< Names of emission chemical species
480       CHARACTER (LEN=25),ALLOCATABLE, DIMENSION(:) :: voc_name                  !< Names of VOCs components
481       CHARACTER (LEN=25)                           :: units                     !< Units
482
483       INTEGER(iwp)                                 :: i_hour                    !< indices for assigning the emission values at different timesteps
484       INTEGER(iwp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:)       :: cat_index                 !< Index of emission categories
485       INTEGER(iwp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:)       :: species_index             !< Index of emission chem species
486
487       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:)           :: xm                        !< Molecular masses of emission chem species
488
489       !-- 2d emission input variables
490       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: hourly_emis_time_factor   !< Time factors for HOURLY emissions (DEFAULT mode)
491       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: mdh_emis_time_factor      !< Time factors for MDH emissions (DEFAULT mode)
492       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: nox_comp                  !< Composition of NO and NO2
493       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: sox_comp                  !< Composition of SO2 and SO4
494       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: voc_comp                  !< Composition of different VOC components (number not fixed)
495
496       !-- 3d emission input variables
497       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:)       :: pm_comp                   !< Composition of different PMs components (number not fixed)
498 
499    END TYPE chem_emis_att_type
500
501
502!-- Data type for the values of chemistry emissions ERUSSO
503    TYPE chem_emis_val_type 
504
505       !REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: stack_height              !< stack height
506
507       !-- 3d emission input variables
508       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:)     :: default_emission_data     !< Input Values emissions DEFAULT mode
509
510       !-- 4d emission input variables
511       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:,:)   :: preproc_emission_data      !< Input Values emissions PRE-PROCESSED mode
512
513    END TYPE chem_emis_val_type
514
515!
516!-- Define data structures for different input data types.
517!-- 8-bit Integer 2D
518    TYPE int_2d_8bit
519       INTEGER(KIND=1) ::  fill = -127                      !< fill value
520       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var !< respective variable
521
522       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
523    END TYPE int_2d_8bit
524!
525!-- 8-bit Integer 3D
526    TYPE int_3d_8bit
527       INTEGER(KIND=1) ::  fill = -127                           !< fill value
528       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_3d !< respective variable
529
530       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
531    END TYPE int_3d_8bit
532!
533!-- 32-bit Integer 2D
534    TYPE int_2d_32bit
535       INTEGER(iwp) ::  fill = -9999                      !< fill value
536       INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var  !< respective variable
537
538       LOGICAL ::  from_file = .FALSE. !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
539    END TYPE int_2d_32bit
540
541!
542!-- Define data type to read 2D real variables
543    TYPE real_2d
544       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
545
546       REAL(wp) ::  fill = -9999.9_wp                !< fill value
547       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var !< respective variable
548    END TYPE real_2d
549
550!
551!-- Define data type to read 3D real variables
552    TYPE real_3d
553       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
554
555       INTEGER(iwp) ::  nz   !< number of grid points along vertical dimension
556
557       REAL(wp) ::  fill = -9999.9_wp                  !< fill value
558       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var !< respective variable
559    END TYPE real_3d
560!
561!-- Define data structure where the dimension and type of the input depends
562!-- on the given level of detail.
563!-- For buildings, the input is either 2D float, or 3d byte.
564    TYPE build_in
565       INTEGER(iwp)    ::  lod = 1                               !< level of detail
566       INTEGER(KIND=1) ::  fill2 = -127                          !< fill value for lod = 2
567       INTEGER(iwp)    ::  nz                                    !< number of vertical layers in file
568       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_3d !< 3d variable (lod = 2)
569
570       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  z                 !< vertical coordinate for 3D building, used for consistency check
571
572       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
573
574       REAL(wp)                              ::  fill1 = -9999.9_wp !< fill values for lod = 1
575       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var_2d             !< 2d variable (lod = 1)
576    END TYPE build_in
577
578!
579!-- For soil_type, the input is either 2D or 3D one-byte integer.
580    TYPE soil_in
581       INTEGER(iwp)                                   ::  lod = 1      !< level of detail
582       INTEGER(KIND=1)                                ::  fill = -127  !< fill value for lod = 2
583       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  var_2d       !< 2d variable (lod = 1)
584       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_3d       !< 3d variable (lod = 2)
585
586       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
587    END TYPE soil_in
588
589!
590!-- Define data type for fractions between surface types
591    TYPE fracs
592       INTEGER(iwp)                            ::  nf             !< total number of fractions
593       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  nfracs         !< dimension array for fraction
594
595       LOGICAL ::  from_file = .FALSE. !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
596
597       REAL(wp)                                ::  fill = -9999.9_wp !< fill value
598       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  frac              !< respective fraction between different surface types
599    END TYPE fracs
600!
601!-- Data type for parameter lists, Depending on the given level of detail,
602!-- the input is 3D or 4D
603    TYPE pars
604       INTEGER(iwp)                            ::  lod = 1         !< level of detail
605       INTEGER(iwp)                            ::  np              !< total number of parameters
606       INTEGER(iwp)                            ::  nz              !< vertical dimension - number of soil layers
607       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  layers          !< dimension array for soil layers
608       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  pars            !< dimension array for parameters
609
610       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
611
612       REAL(wp)                                  ::  fill = -9999.9_wp !< fill value
613       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE   ::  pars_xy           !< respective parameters, level of detail = 1
614       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  pars_xyz          !< respective parameters, level of detail = 2
615    END TYPE pars
616!
617!-- Define type for global file attributes
618!-- Please refer to the PALM data standard for a detailed description of each
619!-- attribute.
620    TYPE global_atts_type
621       CHARACTER(LEN=12 ) ::  acronym                            !< acronym of institution
622       CHARACTER(LEN=7)   ::  acronym_char = 'acronym'           !< name of attribute
623       CHARACTER(LEN=200) ::  author                             !< first name, last name, email adress
624       CHARACTER(LEN=6)   ::  author_char = 'author'             !< name of attribute
625       CHARACTER(LEN=12 ) ::  campaign = 'PALM-4U'               !< name of campaign
626       CHARACTER(LEN=8)   ::  campaign_char = 'campaign'         !< name of attribute
627       CHARACTER(LEN=200) ::  comment                            !< comment to data
628       CHARACTER(LEN=7)   ::  comment_char = 'comment'           !< name of attribute
629       CHARACTER(LEN=200) ::  contact_person                     !< first name, last name, email adress
630       CHARACTER(LEN=14)  ::  contact_person_char = 'contact_person'  !< name of attribute
631       CHARACTER(LEN=200) ::  conventions = 'CF-1.7'             !< netCDF convention
632       CHARACTER(LEN=11)  ::  conventions_char = 'Conventions'   !< name of attribute
633       CHARACTER(LEN=23 ) ::  creation_time                      !< creation time of data set
634       CHARACTER(LEN=13)  ::  creation_time_char = 'creation_time'  !< name of attribute
635       CHARACTER(LEN=16 ) ::  data_content                       !< content of data set
636       CHARACTER(LEN=12)  ::  data_content_char = 'data_content' !< name of attribute
637       CHARACTER(LEN=200) ::  dependencies                       !< dependencies of data set
638       CHARACTER(LEN=12)  ::  dependencies_char = 'dependencies' !< name of attribute
639       CHARACTER(LEN=200) ::  history                            !< information about data processing
640       CHARACTER(LEN=7)   ::  history_char = 'history'           !< name of attribute
641       CHARACTER(LEN=200) ::  institution                        !< name of responsible institution
642       CHARACTER(LEN=11)  ::  institution_char = 'institution'   !< name of attribute
643       CHARACTER(LEN=200) ::  keywords                           !< keywords of data set
644       CHARACTER(LEN=8)   ::  keywords_char = 'keywords'         !< name of attribute
645       CHARACTER(LEN=200) ::  licence                            !< licence of data set
646       CHARACTER(LEN=7)   ::  licence_char = 'licence'           !< name of attribute
647       CHARACTER(LEN=200) ::  location                           !< place which refers to data set
648       CHARACTER(LEN=8)   ::  location_char = 'location'         !< name of attribute
649       CHARACTER(LEN=10)  ::  origin_lat_char = 'origin_lat'     !< name of attribute
650       CHARACTER(LEN=10)  ::  origin_lon_char = 'origin_lon'     !< name of attribute
651       CHARACTER(LEN=23 ) ::  origin_time = '2000-01-01 00:00:00 +00'  !< reference time
652       CHARACTER(LEN=11)  ::  origin_time_char = 'origin_time'   !< name of attribute
653       CHARACTER(LEN=8)   ::  origin_x_char = 'origin_x'         !< name of attribute
654       CHARACTER(LEN=8)   ::  origin_y_char = 'origin_y'         !< name of attribute
655       CHARACTER(LEN=8)   ::  origin_z_char = 'origin_z'         !< name of attribute
656       CHARACTER(LEN=12)  ::  palm_version_char = 'palm_version' !< name of attribute
657       CHARACTER(LEN=200) ::  references                         !< literature referring to data set
658       CHARACTER(LEN=10)  ::  references_char = 'references'     !< name of attribute
659       CHARACTER(LEN=14)  ::  rotation_angle_char = 'rotation_angle'  !< name of attribute
660       CHARACTER(LEN=12 ) ::  site                               !< name of model domain
661       CHARACTER(LEN=4)   ::  site_char = 'site'                 !< name of attribute
662       CHARACTER(LEN=200) ::  source                             !< source of data set
663       CHARACTER(LEN=6)   ::  source_char = 'source'             !< name of attribute
664       CHARACTER(LEN=200) ::  title                              !< title of data set
665       CHARACTER(LEN=5)   ::  title_char = 'title'               !< name of attribute
666       CHARACTER(LEN=7)   ::  version_char = 'version'           !< name of attribute
667
668       INTEGER(iwp) ::  version              !< version of data set
669
670       REAL(wp) ::  origin_lat               !< latitude of lower left corner
671       REAL(wp) ::  origin_lon               !< longitude of lower left corner
672       REAL(wp) ::  origin_x                 !< easting (UTM coordinate) of lower left corner
673       REAL(wp) ::  origin_y                 !< northing (UTM coordinate) of lower left corner
674       REAL(wp) ::  origin_z                 !< reference height
675       REAL(wp) ::  palm_version             !< PALM version of data set
676       REAL(wp) ::  rotation_angle           !< rotation angle of coordinate system of data set
677    END TYPE global_atts_type
678!
679!-- Define type for coordinate reference system (crs)
680    TYPE crs_type
681       CHARACTER(LEN=200) ::  epsg_code = 'EPSG:25831'                   !< EPSG code
682       CHARACTER(LEN=200) ::  grid_mapping_name = 'transverse_mercator'  !< name of grid mapping
683       CHARACTER(LEN=200) ::  long_name = 'coordinate reference system'  !< name of variable crs
684       CHARACTER(LEN=200) ::  units = 'm'                                !< unit of crs
685
686       REAL(wp) ::  false_easting = 500000.0_wp                  !< false easting
687       REAL(wp) ::  false_northing = 0.0_wp                      !< false northing
688       REAL(wp) ::  inverse_flattening = 298.257223563_wp        !< 1/f (default for WGS84)
689       REAL(wp) ::  latitude_of_projection_origin = 0.0_wp       !< latitude of projection origin
690       REAL(wp) ::  longitude_of_central_meridian = 3.0_wp       !< longitude of central meridian of UTM zone (default: zone 31)
691       REAL(wp) ::  longitude_of_prime_meridian = 0.0_wp         !< longitude of prime meridian
692       REAL(wp) ::  scale_factor_at_central_meridian = 0.9996_wp !< scale factor of UTM coordinates
693       REAL(wp) ::  semi_major_axis = 6378137.0_wp               !< length of semi major axis (default for WGS84)
694    END TYPE crs_type
695
696!
697!-- Define variables
698    TYPE(crs_type)   ::  coord_ref_sys  !< coordinate reference system
699
700    TYPE(dims_xy)    ::  dim_static     !< data structure for x, y-dimension in static input file
701
702    TYPE(nest_offl_type) ::  nest_offl  !< data structure for data input at lateral and top boundaries (provided by Inifor) 
703
704    TYPE(init_type) ::  init_3d    !< data structure for the initialization of the 3D flow and soil fields
705    TYPE(init_type) ::  init_model !< data structure for the initialization of the model
706
707!
708!-- Define 2D variables of type NC_BYTE
709    TYPE(int_2d_8bit)  ::  albedo_type_f     !< input variable for albedo type
710    TYPE(int_2d_8bit)  ::  building_type_f   !< input variable for building type
711    TYPE(int_2d_8bit)  ::  pavement_type_f   !< input variable for pavenment type
712    TYPE(int_2d_8bit)  ::  street_crossing_f !< input variable for water type
713    TYPE(int_2d_8bit)  ::  street_type_f     !< input variable for water type
714    TYPE(int_2d_8bit)  ::  vegetation_type_f !< input variable for vegetation type
715    TYPE(int_2d_8bit)  ::  water_type_f      !< input variable for water type
716!
717!-- Define 3D variables of type NC_BYTE
718    TYPE(int_3d_8bit)  ::  building_obstruction_f    !< input variable for building obstruction
719    TYPE(int_3d_8bit)  ::  building_obstruction_full !< input variable for building obstruction
720!
721!-- Define 2D variables of type NC_INT
722    TYPE(int_2d_32bit) ::  building_id_f     !< input variable for building ID
723!
724!-- Define 2D variables of type NC_FLOAT
725    TYPE(real_2d) ::  terrain_height_f       !< input variable for terrain height
726    TYPE(real_2d) ::  uvem_irradiance_f      !< input variable for uvem irradiance lookup table
727    TYPE(real_2d) ::  uvem_integration_f     !< input variable for uvem integration
728!
729!-- Define 3D variables of type NC_FLOAT
730    TYPE(real_3d) ::  basal_area_density_f    !< input variable for basal area density - resolved vegetation
731    TYPE(real_3d) ::  leaf_area_density_f     !< input variable for leaf area density - resolved vegetation
732    TYPE(real_3d) ::  root_area_density_lad_f !< input variable for root area density - resolved vegetation
733    TYPE(real_3d) ::  root_area_density_lsm_f !< input variable for root area density - parametrized vegetation
734    TYPE(real_3d) ::  uvem_radiance_f         !< input variable for uvem radiance lookup table
735    TYPE(real_3d) ::  uvem_projarea_f         !< input variable for uvem projection area lookup table
736!
737!-- Define input variable for buildings
738    TYPE(build_in) ::  buildings_f           !< input variable for buildings
739!
740!-- Define input variables for soil_type
741    TYPE(soil_in)  ::  soil_type_f           !< input variable for soil type
742
743    TYPE(fracs) ::  surface_fraction_f       !< input variable for surface fraction
744
745    TYPE(pars)  ::  albedo_pars_f              !< input variable for albedo parameters
746    TYPE(pars)  ::  building_pars_f            !< input variable for building parameters
747    TYPE(pars)  ::  pavement_pars_f            !< input variable for pavement parameters
748    TYPE(pars)  ::  pavement_subsurface_pars_f !< input variable for pavement parameters
749    TYPE(pars)  ::  soil_pars_f                !< input variable for soil parameters
750    TYPE(pars)  ::  vegetation_pars_f          !< input variable for vegetation parameters
751    TYPE(pars)  ::  water_pars_f               !< input variable for water parameters
752
753    TYPE(chem_emis_att_type)                             ::  chem_emis_att    !< Input Information of Chemistry Emission Data from netcdf 
754    TYPE(chem_emis_val_type), ALLOCATABLE, DIMENSION(:)  ::  chem_emis        !< Input Chemistry Emission Data from netcdf 
755
756    CHARACTER(LEN=3)  ::  char_lod  = 'lod'         !< name of level-of-detail attribute in NetCDF file
757
758    CHARACTER(LEN=10) ::  char_fill = '_FillValue'        !< name of fill value attribute in NetCDF file
759
760    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_static  = 'PIDS_STATIC'  !< Name of file which comprises static input data
761    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_dynamic = 'PIDS_DYNAMIC' !< Name of file which comprises dynamic input data
762    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_chem    = 'PIDS_CHEM'    !< Name of file which comprises chemistry input data
763    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_uvem    = 'PIDS_UVEM'    !< Name of file which comprises static uv_exposure model input data
764    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_vm      = 'PIDS_VM'      !< Name of file which comprises virtual measurement data
765   
766    CHARACTER(LEN=25), ALLOCATABLE, DIMENSION(:)    ::  string_values  !< output of string variables read from netcdf input files
767
768    INTEGER(iwp)                                     ::  id_emis        !< NetCDF id of input file for chemistry emissions: TBD: It has to be removed
769
770    INTEGER(iwp) ::  nc_stat         !< return value of nf90 function call
771
772    LOGICAL ::  input_pids_static  = .FALSE.   !< Flag indicating whether Palm-input-data-standard file containing static information exists
773    LOGICAL ::  input_pids_dynamic = .FALSE.   !< Flag indicating whether Palm-input-data-standard file containing dynamic information exists
774    LOGICAL ::  input_pids_chem    = .FALSE.   !< Flag indicating whether Palm-input-data-standard file containing chemistry information exists
775    LOGICAL ::  input_pids_uvem    = .FALSE.   !< Flag indicating whether uv-expoure-model input file containing static information exists
776    LOGICAL ::  input_pids_vm      = .FALSE.   !< Flag indicating whether input file for virtual measurements exist
777
778    LOGICAL ::  collective_read = .FALSE.      !< Enable NetCDF collective read
779
780    TYPE(global_atts_type) ::  input_file_atts !< global attributes of input file
781
782    SAVE
783
784    PRIVATE
785
786    INTERFACE netcdf_data_input_interpolate
787       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_interpolate_1d
788       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_interpolate_1d_soil
789       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_interpolate_2d
790       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_interpolate_3d
791    END INTERFACE netcdf_data_input_interpolate
792
793    INTERFACE netcdf_data_input_check_dynamic
794       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_check_dynamic
795    END INTERFACE netcdf_data_input_check_dynamic
796
797    INTERFACE netcdf_data_input_check_static
798       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_check_static
799    END INTERFACE netcdf_data_input_check_static
800
801    INTERFACE netcdf_data_input_chemistry_data                       
802       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_chemistry_data
803    END INTERFACE netcdf_data_input_chemistry_data
804   
805    INTERFACE netcdf_data_input_get_dimension_length                       
806       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_get_dimension_length
807    END INTERFACE netcdf_data_input_get_dimension_length
808
809    INTERFACE netcdf_data_input_inquire_file
810       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_inquire_file
811    END INTERFACE netcdf_data_input_inquire_file
812
813    INTERFACE netcdf_data_input_init
814       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_init
815    END INTERFACE netcdf_data_input_init
816   
817    INTERFACE netcdf_data_input_att
818       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_att_int8
819       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_att_int32
820       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_att_real
821       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_att_string
822    END INTERFACE netcdf_data_input_att
823
824    INTERFACE netcdf_data_input_init_3d
825       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_init_3d
826    END INTERFACE netcdf_data_input_init_3d
827   
828    INTERFACE netcdf_data_input_init_lsm
829       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_init_lsm
830    END INTERFACE netcdf_data_input_init_lsm
831
832    INTERFACE netcdf_data_input_offline_nesting
833       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_offline_nesting
834    END INTERFACE netcdf_data_input_offline_nesting
835
836    INTERFACE netcdf_data_input_surface_data
837       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_surface_data
838    END INTERFACE netcdf_data_input_surface_data
839
840    INTERFACE netcdf_data_input_var
841       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_var_char
842       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_var_real_1d
843       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_var_real_2d
844    END INTERFACE netcdf_data_input_var
845
846    INTERFACE netcdf_data_input_uvem
847       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_uvem
848    END INTERFACE netcdf_data_input_uvem
849
850    INTERFACE get_variable
851       MODULE PROCEDURE get_variable_1d_char
852       MODULE PROCEDURE get_variable_1d_int
853       MODULE PROCEDURE get_variable_1d_real
854       MODULE PROCEDURE get_variable_2d_int8
855       MODULE PROCEDURE get_variable_2d_int32
856       MODULE PROCEDURE get_variable_2d_real
857       MODULE PROCEDURE get_variable_3d_int8
858       MODULE PROCEDURE get_variable_3d_real
859       MODULE PROCEDURE get_variable_3d_real_dynamic
860       MODULE PROCEDURE get_variable_4d_to_3d_real
861       MODULE PROCEDURE get_variable_4d_real
862       MODULE PROCEDURE get_variable_5d_to_4d_real
863       MODULE PROCEDURE get_variable_string       
864    END INTERFACE get_variable
865
866    INTERFACE get_variable_pr
867       MODULE PROCEDURE get_variable_pr
868    END INTERFACE get_variable_pr
869
870    INTERFACE get_attribute
871       MODULE PROCEDURE get_attribute_real
872       MODULE PROCEDURE get_attribute_int8
873       MODULE PROCEDURE get_attribute_int32
874       MODULE PROCEDURE get_attribute_string
875    END INTERFACE get_attribute
876
877!
878!-- Public variables
879    PUBLIC albedo_pars_f, albedo_type_f, basal_area_density_f, buildings_f,    &
880           building_id_f, building_pars_f, building_type_f,                    &
881           chem_emis, chem_emis_att, chem_emis_att_type, chem_emis_val_type,   &
882           coord_ref_sys,                                                      &
883           init_3d, init_model, input_file_atts, input_file_static,            &
884           input_pids_static,                                                  &
885           input_pids_dynamic, input_pids_vm, input_file_vm,                   &
886           leaf_area_density_f, nest_offl,                                     &
887           pavement_pars_f, pavement_subsurface_pars_f, pavement_type_f,       &
888           root_area_density_lad_f, root_area_density_lsm_f, soil_pars_f,      &
889           soil_type_f, street_crossing_f, street_type_f, surface_fraction_f,  &
890           terrain_height_f, vegetation_pars_f, vegetation_type_f,             &
891           water_pars_f, water_type_f
892!
893!-- Public uv exposure variables
894    PUBLIC building_obstruction_f, input_file_uvem, input_pids_uvem,           &
895           netcdf_data_input_uvem,                                             &
896           uvem_integration_f, uvem_irradiance_f,                              &
897           uvem_projarea_f, uvem_radiance_f
898
899!
900!-- Public subroutines
901    PUBLIC netcdf_data_input_check_dynamic, netcdf_data_input_check_static,    &
902           netcdf_data_input_chemistry_data,                                   &
903           netcdf_data_input_get_dimension_length,                             &
904           netcdf_data_input_inquire_file,                                     &
905           netcdf_data_input_init, netcdf_data_input_init_lsm,                 &
906           netcdf_data_input_init_3d, netcdf_data_input_att,                   &
907           netcdf_data_input_interpolate, netcdf_data_input_offline_nesting,   &
908           netcdf_data_input_surface_data, netcdf_data_input_topo,             &
909           netcdf_data_input_var, get_attribute, get_variable, open_read_file
910
911
912 CONTAINS
913
914!------------------------------------------------------------------------------!
915! Description:
916! ------------
917!> Inquires whether NetCDF input files according to Palm-input-data standard
918!> exist. Moreover, basic checks are performed.
919!------------------------------------------------------------------------------!
920    SUBROUTINE netcdf_data_input_inquire_file
921
922       USE control_parameters,                                                 &
923           ONLY:  topo_no_distinct
924
925       IMPLICIT NONE
926
927#if defined ( __netcdf )
928       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_static )   // TRIM( coupling_char ),   &
929                EXIST = input_pids_static  )
930       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_dynamic ) // TRIM( coupling_char ),    &
931                EXIST = input_pids_dynamic )
932       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_chem )    // TRIM( coupling_char ),    &
933                EXIST = input_pids_chem )
934       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_uvem ) // TRIM( coupling_char ),       &
935                EXIST = input_pids_uvem  )
936       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_vm )      // TRIM( coupling_char ),    &
937                EXIST = input_pids_vm )
938#endif
939
940!
941!--    As long as topography can be input via ASCII format, no distinction
942!--    between building and terrain can be made. This case, classify all
943!--    surfaces as default type. Same in case land-surface and urban-surface
944!--    model are not applied.
945       IF ( .NOT. input_pids_static )  THEN
946          topo_no_distinct = .TRUE.
947       ENDIF
948
949    END SUBROUTINE netcdf_data_input_inquire_file
950
951!------------------------------------------------------------------------------!
952! Description:
953! ------------
954!> Reads global attributes and coordinate reference system required for
955!> initialization of the model.
956!------------------------------------------------------------------------------!
957    SUBROUTINE netcdf_data_input_init
958
959       IMPLICIT NONE
960
961       INTEGER(iwp) ::  id_mod     !< NetCDF id of input file
962       INTEGER(iwp) ::  var_id_crs !< NetCDF id of variable crs
963
964       IF ( .NOT. input_pids_static )  RETURN
965
966#if defined ( __netcdf )
967!
968!--    Open file in read-only mode
969       CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //                       &
970                            TRIM( coupling_char ), id_mod )
971!
972!--    Read global attributes
973       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_lat_char,            &
974                           input_file_atts%origin_lat, .TRUE. )
975
976       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_lon_char,            &
977                           input_file_atts%origin_lon, .TRUE. )
978
979       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_time_char,           &
980                           input_file_atts%origin_time, .TRUE. )
981
982       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_x_char,              &
983                           input_file_atts%origin_x, .TRUE. )
984
985       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_y_char,              &
986                           input_file_atts%origin_y, .TRUE. )
987
988       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_z_char,              &
989                           input_file_atts%origin_z, .TRUE. )
990
991       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%rotation_angle_char,        &
992                           input_file_atts%rotation_angle, .TRUE. )
993
994       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%author_char,                &
995                           input_file_atts%author, .TRUE., no_abort=.FALSE. )
996       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%contact_person_char,        &
997                           input_file_atts%contact_person, .TRUE., no_abort=.FALSE. )
998       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%institution_char,           &
999                           input_file_atts%institution,    .TRUE., no_abort=.FALSE. )
1000       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%acronym_char,               &
1001                           input_file_atts%acronym,        .TRUE., no_abort=.FALSE. )
1002
1003       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%campaign_char,              &
1004                           input_file_atts%campaign, .TRUE., no_abort=.FALSE. )
1005       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%location_char,              &
1006                           input_file_atts%location, .TRUE., no_abort=.FALSE. )
1007       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%site_char,                  &
1008                           input_file_atts%site,     .TRUE., no_abort=.FALSE. )
1009
1010       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%source_char,                &
1011                           input_file_atts%source,     .TRUE., no_abort=.FALSE. )
1012       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%references_char,            &
1013                           input_file_atts%references, .TRUE., no_abort=.FALSE. )
1014       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%keywords_char,              &
1015                           input_file_atts%keywords,   .TRUE., no_abort=.FALSE. )
1016       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%licence_char,               &
1017                           input_file_atts%licence,    .TRUE., no_abort=.FALSE. )
1018       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%comment_char,               &
1019                           input_file_atts%comment,    .TRUE., no_abort=.FALSE. )
1020!
1021!--    Read coordinate reference system if available
1022       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id_mod, 'crs', var_id_crs )
1023       IF ( nc_stat == NF90_NOERR )  THEN
1024          CALL get_attribute( id_mod, 'epsg_code',                             &
1025                              coord_ref_sys%epsg_code,                         &
1026                              .FALSE., 'crs' )
1027          CALL get_attribute( id_mod, 'false_easting',                         &
1028                              coord_ref_sys%false_easting,                     &
1029                              .FALSE., 'crs' )
1030          CALL get_attribute( id_mod, 'false_northing',                        &
1031                              coord_ref_sys%false_northing,                    &
1032                              .FALSE., 'crs' )
1033          CALL get_attribute( id_mod, 'grid_mapping_name',                     &
1034                              coord_ref_sys%grid_mapping_name,                 &
1035                              .FALSE., 'crs' )
1036          CALL get_attribute( id_mod, 'inverse_flattening',                    &
1037                              coord_ref_sys%inverse_flattening,                &
1038                              .FALSE., 'crs' )
1039          CALL get_attribute( id_mod, 'latitude_of_projection_origin',         &
1040                              coord_ref_sys%latitude_of_projection_origin,     &
1041                              .FALSE., 'crs' )
1042          CALL get_attribute( id_mod, 'long_name',                             &
1043                              coord_ref_sys%long_name,                         &
1044                              .FALSE., 'crs' )
1045          CALL get_attribute( id_mod, 'longitude_of_central_meridian',         &
1046                              coord_ref_sys%longitude_of_central_meridian,     &
1047                              .FALSE., 'crs' )
1048          CALL get_attribute( id_mod, 'longitude_of_prime_meridian',           &
1049                              coord_ref_sys%longitude_of_prime_meridian,       &
1050                              .FALSE., 'crs' )
1051          CALL get_attribute( id_mod, 'scale_factor_at_central_meridian',      &
1052                              coord_ref_sys%scale_factor_at_central_meridian,  &
1053                              .FALSE., 'crs' )
1054          CALL get_attribute( id_mod, 'semi_major_axis',                       &
1055                              coord_ref_sys%semi_major_axis,                   &
1056                              .FALSE., 'crs' )
1057          CALL get_attribute( id_mod, 'units',                                 &
1058                              coord_ref_sys%units,                             &
1059                              .FALSE., 'crs' )
1060       ELSE
1061!
1062!--       Calculate central meridian from origin_lon
1063          coord_ref_sys%longitude_of_central_meridian = &
1064             CEILING( input_file_atts%origin_lon / 6.0_wp ) * 6.0_wp - 3.0_wp
1065       ENDIF
1066!
1067!--    Finally, close input file
1068       CALL close_input_file( id_mod )
1069#endif
1070!
1071!--    Copy latitude, longitude, origin_z, rotation angle on init type
1072       init_model%latitude        = input_file_atts%origin_lat
1073       init_model%longitude       = input_file_atts%origin_lon
1074       init_model%origin_time     = input_file_atts%origin_time 
1075       init_model%origin_x        = input_file_atts%origin_x
1076       init_model%origin_y        = input_file_atts%origin_y
1077       init_model%origin_z        = input_file_atts%origin_z 
1078       init_model%rotation_angle  = input_file_atts%rotation_angle 
1079           
1080!
1081!--    In case of nested runs, each model domain might have different longitude
1082!--    and latitude, which would result in different Coriolis parameters and
1083!--    sun-zenith angles. To avoid this, longitude and latitude in each model
1084!--    domain will be set to the values of the root model. Please note, this
1085!--    synchronization is required already here.
1086#if defined( __parallel )
1087       CALL MPI_BCAST( init_model%latitude,  1, MPI_REAL, 0,                   &
1088                       MPI_COMM_WORLD, ierr )
1089       CALL MPI_BCAST( init_model%longitude, 1, MPI_REAL, 0,                   &
1090                       MPI_COMM_WORLD, ierr )
1091#endif
1092
1093    END SUBROUTINE netcdf_data_input_init
1094   
1095!------------------------------------------------------------------------------!
1096! Description:
1097! ------------
1098!> Read an array of characters.
1099!------------------------------------------------------------------------------!
1100    SUBROUTINE netcdf_data_input_var_char( val, search_string, id_mod )
1101
1102       IMPLICIT NONE
1103
1104       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string     !< name of the variable
1105       CHARACTER(LEN=*), DIMENSION(:) ::  val !< variable which should be read
1106       
1107       INTEGER(iwp) ::  id_mod   !< NetCDF id of input file
1108
1109#if defined ( __netcdf )
1110!
1111!--    Read variable
1112       CALL get_variable( id_mod, search_string, val )
1113#endif           
1114
1115    END SUBROUTINE netcdf_data_input_var_char
1116   
1117!------------------------------------------------------------------------------!
1118! Description:
1119! ------------
1120!> Read an 1D array of REAL values.
1121!------------------------------------------------------------------------------!
1122    SUBROUTINE netcdf_data_input_var_real_1d( val, search_string, id_mod )
1123
1124       IMPLICIT NONE
1125
1126       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string     !< name of the variable     
1127       
1128       INTEGER(iwp) ::  id_mod        !< NetCDF id of input file
1129       
1130       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  val !< variable which should be read
1131
1132#if defined ( __netcdf )
1133!
1134!--    Read variable
1135       CALL get_variable( id_mod, search_string, val )
1136#endif           
1137
1138    END SUBROUTINE netcdf_data_input_var_real_1d
1139   
1140!------------------------------------------------------------------------------!
1141! Description:
1142! ------------
1143!> Read an 1D array of REAL values.
1144!------------------------------------------------------------------------------!
1145    SUBROUTINE netcdf_data_input_var_real_2d( val, search_string,              &
1146                                              id_mod, d1s, d1e, d2s, d2e )
1147
1148       IMPLICIT NONE
1149
1150       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string     !< name of the variable     
1151       
1152       INTEGER(iwp) ::  id_mod  !< NetCDF id of input file
1153       INTEGER(iwp) ::  d1e     !< end index of first dimension to be read
1154       INTEGER(iwp) ::  d2e     !< end index of second dimension to be read
1155       INTEGER(iwp) ::  d1s     !< start index of first dimension to be read
1156       INTEGER(iwp) ::  d2s     !< start index of second dimension to be read
1157       
1158       REAL(wp), DIMENSION(:,:) ::  val !< variable which should be read
1159
1160#if defined ( __netcdf )
1161!
1162!--    Read character variable
1163       CALL get_variable( id_mod, search_string, val, d1s, d1e, d2s, d2e )
1164#endif           
1165
1166    END SUBROUTINE netcdf_data_input_var_real_2d
1167   
1168!------------------------------------------------------------------------------!
1169! Description:
1170! ------------
1171!> Read a global string attribute
1172!------------------------------------------------------------------------------!
1173    SUBROUTINE netcdf_data_input_att_string( val, search_string, id_mod,       &
1174                                             input_file, global, openclose,    &
1175                                             variable_name )
1176
1177       IMPLICIT NONE
1178
1179       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string !< name of the attribue
1180       CHARACTER(LEN=*) ::  val           !< attribute
1181       
1182       CHARACTER(LEN=*) ::  input_file    !< name of input file
1183       CHARACTER(LEN=*) ::  openclose     !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1184       CHARACTER(LEN=*) ::  variable_name !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed 
1185       
1186       INTEGER(iwp) ::  id_mod   !< NetCDF id of input file
1187       
1188       LOGICAL ::  global                 !< flag indicating a global or a variable's attribute
1189
1190#if defined ( __netcdf )
1191!
1192!--    Open file in read-only mode if necessary
1193       IF ( openclose == 'open' )  THEN
1194          CALL open_read_file( TRIM( input_file ) // TRIM( coupling_char ), &
1195                                  id_mod )
1196       ENDIF
1197!
1198!--    Read global attribute
1199       IF ( global )  THEN
1200          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global )
1201!
1202!--    Read variable attribute
1203       ELSE
1204          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global, variable_name )
1205       ENDIF
1206!
1207!--    Close input file
1208       IF ( openclose == 'close' )  CALL close_input_file( id_mod )
1209#endif           
1210
1211    END SUBROUTINE netcdf_data_input_att_string
1212   
1213!------------------------------------------------------------------------------!
1214! Description:
1215! ------------
1216!> Read a global 8-bit integer attribute
1217!------------------------------------------------------------------------------!
1218    SUBROUTINE netcdf_data_input_att_int8( val, search_string, id_mod,         &
1219                                           input_file, global, openclose,      &
1220                                           variable_name )
1221
1222       IMPLICIT NONE
1223
1224       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string !< name of the attribue
1225       
1226       CHARACTER(LEN=*) ::  input_file    !< name of input file
1227       CHARACTER(LEN=*) ::  openclose     !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1228       CHARACTER(LEN=*) ::  variable_name !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1229       
1230       INTEGER(iwp) ::  id_mod   !< NetCDF id of input file
1231       INTEGER(KIND=1) ::  val      !< value of the attribute
1232       
1233       LOGICAL ::  global        !< flag indicating a global or a variable's attribute
1234
1235#if defined ( __netcdf )
1236!
1237!--    Open file in read-only mode
1238       IF ( openclose == 'open' )  THEN
1239          CALL open_read_file( TRIM( input_file ) // TRIM( coupling_char ), &
1240                                  id_mod )
1241       ENDIF
1242!
1243!--    Read global attribute
1244       IF ( global )  THEN
1245          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global )
1246!
1247!--    Read variable attribute
1248       ELSE
1249          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global, variable_name )
1250       ENDIF
1251!
1252!--    Finally, close input file
1253       IF ( openclose == 'close' )  CALL close_input_file( id_mod )
1254#endif           
1255
1256    END SUBROUTINE netcdf_data_input_att_int8
1257   
1258!------------------------------------------------------------------------------!
1259! Description:
1260! ------------
1261!> Read a global 32-bit integer attribute
1262!------------------------------------------------------------------------------!
1263    SUBROUTINE netcdf_data_input_att_int32( val, search_string, id_mod,        &
1264                                            input_file, global, openclose,     &
1265                                            variable_name )
1266
1267       IMPLICIT NONE
1268
1269       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string !< name of the attribue
1270       
1271       CHARACTER(LEN=*) ::  input_file    !< name of input file
1272       CHARACTER(LEN=*) ::  openclose     !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1273       CHARACTER(LEN=*) ::  variable_name !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1274       
1275       INTEGER(iwp) ::  id_mod   !< NetCDF id of input file
1276       INTEGER(iwp) ::  val      !< value of the attribute
1277       
1278       LOGICAL ::  global        !< flag indicating a global or a variable's attribute
1279
1280#if defined ( __netcdf )
1281!
1282!--    Open file in read-only mode
1283       IF ( openclose == 'open' )  THEN
1284          CALL open_read_file( TRIM( input_file ) // TRIM( coupling_char ), &
1285                                  id_mod )
1286       ENDIF
1287!
1288!--    Read global attribute
1289       IF ( global )  THEN
1290          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global )
1291!
1292!--    Read variable attribute
1293       ELSE
1294          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global, variable_name )
1295       ENDIF
1296!
1297!--    Finally, close input file
1298       IF ( openclose == 'close' )  CALL close_input_file( id_mod )
1299#endif           
1300
1301    END SUBROUTINE netcdf_data_input_att_int32
1302   
1303!------------------------------------------------------------------------------!
1304! Description:
1305! ------------
1306!> Read a global real attribute
1307!------------------------------------------------------------------------------!
1308    SUBROUTINE netcdf_data_input_att_real( val, search_string, id_mod,         &
1309                                           input_file, global, openclose,      &
1310                                           variable_name )
1311
1312       IMPLICIT NONE
1313
1314       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string !< name of the attribue
1315       
1316       CHARACTER(LEN=*) ::  input_file    !< name of input file
1317       CHARACTER(LEN=*) ::  openclose     !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1318       CHARACTER(LEN=*) ::  variable_name !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1319       
1320       INTEGER(iwp) ::  id_mod            !< NetCDF id of input file
1321       
1322       LOGICAL ::  global                 !< flag indicating a global or a variable's attribute
1323       
1324       REAL(wp) ::  val                   !< value of the attribute
1325
1326#if defined ( __netcdf )
1327!
1328!--    Open file in read-only mode
1329       IF ( openclose == 'open' )  THEN
1330          CALL open_read_file( TRIM( input_file ) // TRIM( coupling_char ), &
1331                                  id_mod )
1332       ENDIF
1333!
1334!--    Read global attribute
1335       IF ( global )  THEN
1336          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global )
1337!
1338!--    Read variable attribute
1339       ELSE
1340          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global, variable_name )
1341       ENDIF
1342!
1343!--    Finally, close input file
1344       IF ( openclose == 'close' )  CALL close_input_file( id_mod )
1345#endif           
1346
1347    END SUBROUTINE netcdf_data_input_att_real
1348
1349!------------------------------------------------------------------------------!
1350! Description:
1351! ------------
1352!> Reads Chemistry NETCDF Input data, such as emission values, emission species, etc. .
1353!------------------------------------------------------------------------------!
1354    SUBROUTINE netcdf_data_input_chemistry_data(emt_att,emt)
1355
1356       USE chem_modules,                                       &
1357           ONLY:  mode_emis, time_fac_type, surface_csflux_name
1358
1359       USE control_parameters,                                 &
1360           ONLY:  message_string
1361
1362       USE indices,                                            &
1363           ONLY:  nx, ny, nxl, nxr, nys, nyn
1364
1365       IMPLICIT NONE
1366
1367       TYPE(chem_emis_att_type), INTENT(INOUT)                                        :: emt_att
1368       TYPE(chem_emis_val_type), ALLOCATABLE, DIMENSION(:), INTENT(INOUT)             :: emt
1369   
1370       INTEGER(iwp)                                     :: ispec                 !< index for number of emission species in input
1371
1372       INTEGER(iwp)                                     :: num_vars              !< number of variables in netcdf input file
1373       INTEGER(iwp)                                     :: len_dims              !< Length of dimension
1374
1375       REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:)          :: dum_var_3d            !< variable for storing temporary data of 3-dimensional
1376                                                                                 !  variables read from netcdf for chemistry emissions
1377
1378       REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:,:)        :: dum_var_4d            !< variable for storing temporary data of 5-dimensional
1379                                                                                 !< variables read from netcdf for chemistry emissions
1380!--
1381       !> Start the processing of the data
1382       CALL location_message( 'starting allocation of chemistry emissions arrays', .FALSE. )
1383
1384       !> Parameterized mode of the emissions
1385       IF (TRIM(mode_emis)=="PARAMETERIZED" .OR. TRIM(mode_emis)=="parameterized") THEN
1386
1387           ispec=1
1388           emt_att%nspec=0
1389
1390          !number of species
1391           DO  WHILE (TRIM( surface_csflux_name( ispec ) ) /= 'novalue' )
1392
1393             emt_att%nspec=emt_att%nspec+1
1394             ispec=ispec+1
1395
1396           ENDDO
1397
1398          !-- allocate emission values data type arrays
1399          ALLOCATE(emt(emt_att%nspec))
1400
1401          !-- Read EMISSION SPECIES NAMES
1402
1403          !Assign values
1404          ALLOCATE(emt_att%species_name(emt_att%nspec))
1405 
1406         DO ispec=1,emt_att%nspec
1407            emt_att%species_name(ispec) = TRIM(surface_csflux_name(ispec))
1408         ENDDO
1409
1410
1411       !> DEFAULT AND PRE-PROCESSED MODE
1412       ELSE
1413
1414#if defined ( __netcdf )       
1415          IF ( .NOT. input_pids_chem )  RETURN
1416
1417          !-- Open file in read-only mode
1418          CALL open_read_file( TRIM( input_file_chem ) //                       &
1419                               TRIM( coupling_char ), id_emis )
1420          !-- inquire number of variables
1421          CALL inquire_num_variables( id_emis, num_vars )
1422
1423          !-- Get General Dimension Lengths: only number of species and number of categories.
1424          !                                  the other dimensions depend on the mode of the emissions or on the presence of specific components
1425          !nspecies
1426          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_emis, emt_att%nspec, 'nspecies' )
1427
1428 
1429          !-- Allocate emission values data type arrays
1430          ALLOCATE(emt(1:emt_att%nspec))
1431
1432
1433          !-- Read EMISSION SPECIES NAMES
1434          !Allocate Arrays
1435          ALLOCATE(emt_att%species_name(emt_att%nspec)) 
1436
1437          !Call get Variable
1438          CALL get_variable( id_emis, 'emission_name', string_values, emt_att%nspec )
1439          emt_att%species_name=string_values
1440          ! If allocated, Deallocate var_string, an array only used for reading-in strings
1441          IF (ALLOCATED(string_values)) DEALLOCATE(string_values) 
1442
1443          !-- Read EMISSION SPECIES INDEX
1444          !Allocate Arrays
1445          ALLOCATE(emt_att%species_index(emt_att%nspec))
1446          !Call get Variable
1447          CALL get_variable( id_emis, 'emission_index', emt_att%species_index )
1448
1449
1450          !-- Now the routine has to distinguish between DEFAULT and PRE-PROCESSED chemistry emission modes
1451
1452          IF (TRIM(mode_emis)=="DEFAULT" .OR. TRIM(mode_emis)=="default") THEN
1453 
1454             !number of categories
1455             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_emis, emt_att%ncat, 'ncat' )
1456
1457             !-- Read EMISSION CATEGORIES INDEX
1458             !Allocate Arrays
1459             ALLOCATE(emt_att%cat_index(emt_att%ncat))
1460             !Call get Variable
1461             CALL get_variable( id_emis, 'emission_cat_index', emt_att%cat_index )
1462
1463 
1464             DO ispec=1,emt_att%nspec
1465                !-- EMISSION_VOC_NAME (1-DIMENSIONAL)
1466                IF (TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="VOC" .OR. TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="voc") THEN
1467                   !Allocate Array
1468                   CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_emis, emt_att%nvoc, 'nvoc' )
1469                   ALLOCATE(emt_att%voc_name(1:emt_att%nvoc))
1470                   !Read-in Variable
1471                   CALL get_variable( id_emis,"emission_voc_name",string_values, emt_att%nvoc)
1472                   emt_att%voc_name=string_values
1473                   IF (ALLOCATED(string_values)) DEALLOCATE(string_values)
1474 
1475                !-- COMPOSITION VOC (2-DIMENSIONAL)
1476                   !Allocate Array
1477                   ALLOCATE(emt_att%voc_comp(1:emt_att%ncat,1:emt_att%nvoc))
1478                   !Read-in Variable
1479!               CALL get_variable(id_emis,"composition_voc",emt%voc_comp,1,1,emt%ncat,emt%nvoc)
1480                   CALL get_variable(id_emis,"composition_voc",emt_att%voc_comp,1,emt_att%ncat,1,emt_att%nvoc)
1481                ENDIF
1482
1483                !-- EMISSION_PM_NAME (1-DIMENSIONAL)
1484                IF (TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="PM" .OR. TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="pm") THEN
1485                   CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_emis, emt_att%npm, 'npm' )
1486                   ALLOCATE(emt_att%pm_name(1:emt_att%npm))
1487                   !Read-in Variable
1488                   CALL get_variable( id_emis,"pm_name",string_values, emt_att%npm)
1489                   emt_att%pm_name=string_values
1490                   IF (ALLOCATED(string_values)) DEALLOCATE(string_values)     
1491
1492                !-- COMPOSITION PM (3-DIMENSIONAL)
1493                   !Allocate
1494                   len_dims=3  !> number of PMs: PM1, PM2.5 and PM10
1495                   ALLOCATE(emt_att%pm_comp(1:emt_att%ncat,1:emt_att%npm,1:len_dims))
1496                   !Read-in Variable
1497                   CALL get_variable(id_emis,"composition_pm",emt_att%pm_comp,1,emt_att%ncat,1,emt_att%npm,1,len_dims)                   
1498                ENDIF
1499
1500                !-- COMPOSITION_NOX (2-DIMENSIONAL)
1501                IF (TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="NOx" .OR. TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="nox") THEN
1502                   !Allocate array
1503                   ALLOCATE(emt_att%nox_comp(1:emt_att%ncat,1:emt_att%nnox))
1504                   !Read-in Variable
1505                   CALL get_variable(id_emis,"composition_nox",emt_att%nox_comp,1,emt_att%ncat,1,emt_att%nnox)
1506                ENDIF
1507
1508                !-- COMPOSITION-SOX (2-DIMENSIONAL)
1509                IF (TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="SOx" .OR. TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="sox") THEN
1510                   ALLOCATE(emt_att%sox_comp(1:emt_att%ncat,1:emt_att%nsox))
1511                   !Read-in Variable
1512                   CALL get_variable(id_emis,"composition_sox",emt_att%sox_comp,1,emt_att%ncat,1,emt_att%nsox)
1513                ENDIF
1514             ENDDO !>ispec
1515
1516!-- For reading the emission time factors, the distinction between HOUR and MDH data is necessary
1517     
1518             !-- EMISSION_TIME_SCALING_FACTORS
1519                !-- HOUR   
1520             IF (TRIM(time_fac_type)=="HOUR" .OR. TRIM(time_fac_type)=="hour") THEN
1521                !-- Allocate Array
1522                CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_emis, emt_att%nhoursyear, 'nhoursyear' )
1523                ALLOCATE(emt_att%hourly_emis_time_factor(1:emt_att%ncat,1:emt_att%nhoursyear))
1524                !Read-in Variable
1525                CALL get_variable(id_emis,"emission_time_factors",emt_att%hourly_emis_time_factor,1,   &
1526                                  emt_att%ncat,1,emt_att%nhoursyear)
1527
1528                !-- MDH
1529             ELSE IF (TRIM(time_fac_type) == "MDH" .OR. TRIM(time_fac_type) == "mdh") THEN
1530                !-- Allocate Array
1531                CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_emis, emt_att%nmonthdayhour, 'nmonthdayhour' )
1532                ALLOCATE(emt_att%mdh_emis_time_factor(1:emt_att%ncat,1:emt_att%nmonthdayhour))
1533                !-- Read-in Variable
1534                CALL get_variable(id_emis,"emission_time_factors",emt_att%mdh_emis_time_factor,1,       &
1535                                  emt_att%ncat,1,emt_att%nmonthdayhour)
1536
1537             ELSE
1538
1539             message_string = 'We are in the DEFAULT chemistry emissions mode: '            //          &
1540                              '     !no time-factor type specified!'                        //          &
1541                              'Please, specify the value of time_fac_type:'                 //          &
1542                              '         either "MDH" or "HOUR"'                 
1543             CALL message( 'netcdf_data_input_chemistry_data', 'CM0200', 2, 2, 0, 6, 0 ) 
1544 
1545
1546             ENDIF
1547
1548             !-- Finally read-in the emission values and their units (DEFAULT mode)
1549
1550             DO ispec=1,emt_att%nspec
1551
1552                IF ( .NOT. ALLOCATED( emt(ispec)%default_emission_data ) )                              &
1553                    ALLOCATE(emt(ispec)%default_emission_data(1:emt_att%ncat,1:ny+1,1:nx+1))
1554
1555                ALLOCATE(dum_var_3d(1:emt_att%ncat,nys+1:nyn+1,nxl+1:nxr+1))
1556
1557                CALL get_variable(id_emis,"emission_values",dum_var_3d,ispec,1,emt_att%ncat,nys,nyn,nxl,nxr)         
1558
1559                emt(ispec)%default_emission_data(:,nys+1:nyn+1,nxl+1:nxr+1) =                           &
1560                    dum_var_3d(1:emt_att%ncat,nys+1:nyn+1,nxl+1:nxr+1)
1561
1562                DEALLOCATE (dum_var_3d)
1563
1564             ENDDO
1565
1566             !-- UNITS
1567             CALL get_attribute(id_emis,"units",emt_att%units,.FALSE.,"emission_values")
1568
1569
1570          !-- PRE-PROCESSED MODE --
1571
1572          ELSE IF (TRIM(mode_emis)=="PRE-PROCESSED" .OR. TRIM(mode_emis)=="pre-processed") THEN
1573          !-- 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
1574
1575             DO ispec=1,emt_att%nspec
1576
1577             !-- EMISSION_VOC_NAME (1-DIMENSIONAL)
1578                IF (TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="VOC" .OR. TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="voc") THEN
1579                   !Allocate Array
1580                   CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_emis, emt_att%nvoc, 'nvoc' )
1581                   ALLOCATE(emt_att%voc_name(1:emt_att%nvoc))
1582                   !Read-in Variable
1583                   CALL get_variable( id_emis,"emission_voc_name",string_values, emt_att%nvoc)
1584                   emt_att%voc_name=string_values
1585                   IF (ALLOCATED(string_values)) DEALLOCATE(string_values)
1586 
1587             !-- COMPOSITION VOC (2-DIMENSIONAL)
1588                   !Allocate Array
1589                   ALLOCATE(emt_att%voc_comp(1:emt_att%ncat,1:emt_att%nvoc))
1590                   !Read-in Variable
1591                   CALL get_variable(id_emis,"composition_voc",emt_att%voc_comp,1,emt_att%ncat,1,emt_att%nvoc)
1592                ENDIF
1593 
1594             ENDDO !> ispec
1595
1596             !-- EMISSION_VALUES (4-DIMENSIONAL)
1597             !Calculate temporal dimension length
1598             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_emis, emt_att%dt_emission, 'time' )   
1599         
1600
1601             DO ispec=1,emt_att%nspec
1602
1603                !Allocation for the entire domain has to be done only for the first processor between all the subdomains     
1604                IF ( .NOT. ALLOCATED( emt(ispec)%preproc_emission_data ) )                              &
1605                    ALLOCATE(emt(ispec)%preproc_emission_data(emt_att%dt_emission,1,1:ny+1,1:nx+1))
1606
1607                !> allocate variable where to pass emission values read from netcdf
1608                ALLOCATE(dum_var_4d(1:emt_att%dt_emission,1,nys+1:nyn+1,nxl+1:nxr+1))
1609
1610                !Read-in Variable
1611                CALL get_variable(id_emis,"emission_values",dum_var_4d,ispec,1,emt_att%dt_emission,1,1,nys,nyn,nxl,nxr)         
1612
1613     
1614                emt(ispec)%preproc_emission_data(:,1,nys+1:nyn+1,nxl+1:nxr+1) =                         &
1615                      dum_var_4d(1:emt_att%dt_emission,1,nys+1:nyn+1,nxl+1:nxr+1)
1616
1617                DEALLOCATE ( dum_var_4d )
1618
1619             ENDDO
1620
1621             !-- UNITS
1622             CALL get_attribute(id_emis,"units",emt_att%units,.FALSE.,"emission_values")
1623       
1624          ENDIF
1625
1626       CALL close_input_file( id_emis )
1627
1628#endif
1629       ENDIF
1630
1631    END SUBROUTINE netcdf_data_input_chemistry_data
1632
1633!------------------------------------------------------------------------------!
1634! Description:
1635! ------------
1636!> Reads surface classification data, such as vegetation and soil type, etc. .
1637!------------------------------------------------------------------------------!
1638    SUBROUTINE netcdf_data_input_surface_data
1639
1640       USE control_parameters,                                                 &
1641           ONLY:  land_surface, plant_canopy, urban_surface
1642
1643       USE indices,                                                            &
1644           ONLY:  nbgp, nxl, nxr, nyn, nys
1645
1646
1647       IMPLICIT NONE
1648
1649       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names  !< variable names in static input file
1650
1651       INTEGER(iwp) ::  id_surf   !< NetCDF id of input file
1652       INTEGER(iwp) ::  k         !< running index along z-direction
1653       INTEGER(iwp) ::  k2        !< running index
1654       INTEGER(iwp) ::  num_vars  !< number of variables in input file
1655       INTEGER(iwp) ::  nz_soil   !< number of soil layers in file
1656
1657!
1658!--    If not static input file is available, skip this routine
1659       IF ( .NOT. input_pids_static )  RETURN
1660!
1661!--    Measure CPU time
1662       CALL cpu_log( log_point_s(82), 'NetCDF input', 'start' )
1663!
1664!--    Read plant canopy variables.
1665       IF ( plant_canopy )  THEN
1666#if defined ( __netcdf )
1667!
1668!--       Open file in read-only mode
1669          CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //                    &
1670                               TRIM( coupling_char ) , id_surf )
1671!
1672!--       At first, inquire all variable names.
1673!--       This will be used to check whether an optional input variable
1674!--       exist or not.
1675          CALL inquire_num_variables( id_surf, num_vars )
1676
1677          ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
1678          CALL inquire_variable_names( id_surf, var_names )
1679
1680!
1681!--       Read leaf area density - resolved vegetation
1682          IF ( check_existence( var_names, 'lad' ) )  THEN
1683             leaf_area_density_f%from_file = .TRUE.
1684             CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                           &
1685                                 leaf_area_density_f%fill,                     &
1686                                 .FALSE., 'lad' )
1687!
1688!--          Inquire number of vertical vegetation layer
1689             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,             &
1690                                                 leaf_area_density_f%nz,       &
1691                                                 'zlad' )
1692!
1693!--          Allocate variable for leaf-area density
1694             ALLOCATE( leaf_area_density_f%var( 0:leaf_area_density_f%nz-1,    &
1695                                                nys:nyn,nxl:nxr) )
1696
1697             CALL get_variable( id_surf, 'lad', leaf_area_density_f%var,       &
1698                                nxl, nxr, nys, nyn,                            &
1699                                0, leaf_area_density_f%nz-1 )
1700
1701          ELSE
1702             leaf_area_density_f%from_file = .FALSE.
1703          ENDIF
1704
1705!
1706!--       Read basal area density - resolved vegetation
1707          IF ( check_existence( var_names, 'bad' ) )  THEN
1708             basal_area_density_f%from_file = .TRUE.
1709             CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                           &
1710                                 basal_area_density_f%fill,                    &
1711                                 .FALSE., 'bad' )
1712!
1713!--          Inquire number of vertical vegetation layer
1714             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,             &
1715                                                 basal_area_density_f%nz,      &
1716                                                 'zlad' )
1717!
1718!--          Allocate variable
1719             ALLOCATE( basal_area_density_f%var(0:basal_area_density_f%nz-1,   &
1720                                                nys:nyn,nxl:nxr) )
1721
1722             CALL get_variable( id_surf, 'bad', basal_area_density_f%var,      &
1723                                nxl, nxr, nys, nyn,                            &
1724                                0,  basal_area_density_f%nz-1 )
1725          ELSE
1726             basal_area_density_f%from_file = .FALSE.
1727          ENDIF
1728
1729!
1730!--       Read root area density - resolved vegetation
1731          IF ( check_existence( var_names, 'root_area_dens_r' ) )  THEN
1732             root_area_density_lad_f%from_file = .TRUE.
1733             CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                           &
1734                                 root_area_density_lad_f%fill,                 &
1735                                 .FALSE., 'root_area_dens_r' )
1736!
1737!--          Inquire number of vertical soil layers
1738             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,             &
1739                                                   root_area_density_lad_f%nz, &
1740                                                  'zsoil' )
1741!
1742!--          Allocate variable
1743             ALLOCATE( root_area_density_lad_f%var                             &
1744                                         (0:root_area_density_lad_f%nz-1,      &
1745                                          nys:nyn,nxl:nxr) )
1746
1747             CALL get_variable( id_surf, 'root_area_dens_r',                   &
1748                                root_area_density_lad_f%var,                   &
1749                                nxl, nxr, nys, nyn,                            &
1750                                0,  root_area_density_lad_f%nz-1 )
1751          ELSE
1752             root_area_density_lad_f%from_file = .FALSE.
1753          ENDIF
1754!
1755!--       Finally, close input file
1756          CALL close_input_file( id_surf )
1757#endif
1758       ENDIF
1759!
1760!--    Deallocate variable list. Will be re-allocated in case further
1761!--    variables are read from file.
1762       IF ( ALLOCATED( var_names ) )  DEALLOCATE( var_names )
1763!
1764!--    Skip the following if no land-surface or urban-surface module are
1765!--    applied. This case, no one of the following variables is used anyway.
1766       IF (  .NOT. land_surface  .AND.  .NOT. urban_surface )  RETURN
1767
1768#if defined ( __netcdf )
1769!
1770!--    Open file in read-only mode
1771       CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //                       &
1772                            TRIM( coupling_char ) , id_surf )
1773!
1774!--    Inquire all variable names.
1775!--    This will be used to check whether an optional input variable exist
1776!--    or not.
1777       CALL inquire_num_variables( id_surf, num_vars )
1778
1779       ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
1780       CALL inquire_variable_names( id_surf, var_names )
1781!
1782!--    Read vegetation type and required attributes
1783       IF ( check_existence( var_names, 'vegetation_type' ) )  THEN
1784          vegetation_type_f%from_file = .TRUE.
1785          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1786                              vegetation_type_f%fill,                          &
1787                              .FALSE., 'vegetation_type' )
1788
1789          ALLOCATE ( vegetation_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1790
1791          CALL get_variable( id_surf, 'vegetation_type',                       &
1792                             vegetation_type_f%var, nxl, nxr, nys, nyn )
1793       ELSE
1794          vegetation_type_f%from_file = .FALSE.
1795       ENDIF
1796
1797!
1798!--    Read soil type and required attributes
1799       IF ( check_existence( var_names, 'soil_type' ) )  THEN
1800             soil_type_f%from_file = .TRUE.
1801!
1802!--       Note, lod is currently not on file; skip for the moment
1803!           CALL get_attribute( id_surf, char_lod,                       &
1804!                                      soil_type_f%lod,                  &
1805!                                      .FALSE., 'soil_type' )
1806          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1807                              soil_type_f%fill,                                &
1808                              .FALSE., 'soil_type' )
1809
1810          IF ( soil_type_f%lod == 1 )  THEN
1811
1812             ALLOCATE ( soil_type_f%var_2d(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1813
1814             CALL get_variable( id_surf, 'soil_type', soil_type_f%var_2d,      &
1815                                nxl, nxr, nys, nyn )
1816
1817          ELSEIF ( soil_type_f%lod == 2 )  THEN
1818!
1819!--          Obtain number of soil layers from file.
1820             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf, nz_soil,    &
1821                                                          'zsoil' )
1822
1823             ALLOCATE ( soil_type_f%var_3d(0:nz_soil,nys:nyn,nxl:nxr) )
1824
1825             CALL get_variable( id_surf, 'soil_type', soil_type_f%var_3d,      &
1826                                nxl, nxr, nys, nyn, 0, nz_soil )
1827 
1828          ENDIF
1829       ELSE
1830          soil_type_f%from_file = .FALSE.
1831       ENDIF
1832
1833!
1834!--    Read pavement type and required attributes
1835       IF ( check_existence( var_names, 'pavement_type' ) )  THEN
1836          pavement_type_f%from_file = .TRUE.
1837          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1838                              pavement_type_f%fill, .FALSE.,                   &
1839                              'pavement_type' )
1840
1841          ALLOCATE ( pavement_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1842
1843          CALL get_variable( id_surf, 'pavement_type', pavement_type_f%var,    &
1844                             nxl, nxr, nys, nyn )
1845       ELSE
1846          pavement_type_f%from_file = .FALSE.
1847       ENDIF
1848
1849!
1850!--    Read water type and required attributes
1851       IF ( check_existence( var_names, 'water_type' ) )  THEN
1852          water_type_f%from_file = .TRUE.
1853          CALL get_attribute( id_surf, char_fill, water_type_f%fill,           &
1854                              .FALSE., 'water_type' )
1855
1856          ALLOCATE ( water_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1857
1858          CALL get_variable( id_surf, 'water_type', water_type_f%var,          &
1859                             nxl, nxr, nys, nyn )
1860
1861       ELSE
1862          water_type_f%from_file = .FALSE.
1863       ENDIF
1864!
1865!--    Read relative surface fractions of vegetation, pavement and water.
1866       IF ( check_existence( var_names, 'surface_fraction' ) )  THEN
1867          surface_fraction_f%from_file = .TRUE.
1868          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1869                              surface_fraction_f%fill,                         &
1870                              .FALSE., 'surface_fraction' )
1871!
1872!--       Inquire number of surface fractions
1873          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
1874                                                       surface_fraction_f%nf,  &
1875                                                       'nsurface_fraction' )
1876!
1877!--       Allocate dimension array and input array for surface fractions
1878          ALLOCATE( surface_fraction_f%nfracs(0:surface_fraction_f%nf-1) )
1879          ALLOCATE( surface_fraction_f%frac(0:surface_fraction_f%nf-1,         &
1880                                            nys:nyn,nxl:nxr) )
1881!
1882!--       Get dimension of surface fractions
1883          CALL get_variable( id_surf, 'nsurface_fraction',                     &
1884                             surface_fraction_f%nfracs )
1885!
1886!--       Read surface fractions
1887          CALL get_variable( id_surf, 'surface_fraction',                      &
1888                             surface_fraction_f%frac, nxl, nxr, nys, nyn,      &
1889                             0, surface_fraction_f%nf-1 )
1890       ELSE
1891          surface_fraction_f%from_file = .FALSE.
1892       ENDIF
1893!
1894!--    Read building parameters and related information
1895       IF ( check_existence( var_names, 'building_pars' ) )  THEN
1896          building_pars_f%from_file = .TRUE.
1897          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1898                              building_pars_f%fill,                            &
1899                              .FALSE., 'building_pars' )
1900!
1901!--       Inquire number of building parameters
1902          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
1903                                                       building_pars_f%np,     &
1904                                                       'nbuilding_pars' )
1905!
1906!--       Allocate dimension array and input array for building parameters
1907          ALLOCATE( building_pars_f%pars(0:building_pars_f%np-1) )
1908          ALLOCATE( building_pars_f%pars_xy(0:building_pars_f%np-1,            &
1909                                            nys:nyn,nxl:nxr) )
1910!
1911!--       Get dimension of building parameters
1912          CALL get_variable( id_surf, 'nbuilding_pars',                        &
1913                             building_pars_f%pars )
1914!
1915!--       Read building_pars
1916          CALL get_variable( id_surf, 'building_pars',                         &
1917                             building_pars_f%pars_xy, nxl, nxr, nys, nyn,      &
1918                             0, building_pars_f%np-1 )
1919       ELSE
1920          building_pars_f%from_file = .FALSE.
1921       ENDIF
1922
1923!
1924!--    Read albedo type and required attributes
1925       IF ( check_existence( var_names, 'albedo_type' ) )  THEN
1926          albedo_type_f%from_file = .TRUE.
1927          CALL get_attribute( id_surf, char_fill, albedo_type_f%fill,          &
1928                              .FALSE.,  'albedo_type' )
1929
1930          ALLOCATE ( albedo_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1931         
1932          CALL get_variable( id_surf, 'albedo_type', albedo_type_f%var,        &
1933                             nxl, nxr, nys, nyn )
1934       ELSE
1935          albedo_type_f%from_file = .FALSE.
1936       ENDIF
1937!
1938!--    Read albedo parameters and related information
1939       IF ( check_existence( var_names, 'albedo_pars' ) )  THEN
1940          albedo_pars_f%from_file = .TRUE.
1941          CALL get_attribute( id_surf, char_fill, albedo_pars_f%fill,          &
1942                              .FALSE., 'albedo_pars' )
1943!
1944!--       Inquire number of albedo parameters
1945          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
1946                                                       albedo_pars_f%np,       &
1947                                                       'nalbedo_pars' )
1948!
1949!--       Allocate dimension array and input array for albedo parameters
1950          ALLOCATE( albedo_pars_f%pars(0:albedo_pars_f%np-1) )
1951          ALLOCATE( albedo_pars_f%pars_xy(0:albedo_pars_f%np-1,                &
1952                                          nys:nyn,nxl:nxr) )
1953!
1954!--       Get dimension of albedo parameters
1955          CALL get_variable( id_surf, 'nalbedo_pars', albedo_pars_f%pars )
1956
1957          CALL get_variable( id_surf, 'albedo_pars', albedo_pars_f%pars_xy,    &
1958                             nxl, nxr, nys, nyn,                               &
1959                             0, albedo_pars_f%np-1 )
1960       ELSE
1961          albedo_pars_f%from_file = .FALSE.
1962       ENDIF
1963
1964!
1965!--    Read pavement parameters and related information
1966       IF ( check_existence( var_names, 'pavement_pars' ) )  THEN
1967          pavement_pars_f%from_file = .TRUE.
1968          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1969                              pavement_pars_f%fill,                            &
1970                              .FALSE., 'pavement_pars' )
1971!
1972!--       Inquire number of pavement parameters
1973          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
1974                                                       pavement_pars_f%np,     &
1975                                                       'npavement_pars' )
1976!
1977!--       Allocate dimension array and input array for pavement parameters
1978          ALLOCATE( pavement_pars_f%pars(0:pavement_pars_f%np-1) )
1979          ALLOCATE( pavement_pars_f%pars_xy(0:pavement_pars_f%np-1,            &
1980                                            nys:nyn,nxl:nxr) )
1981!
1982!--       Get dimension of pavement parameters
1983          CALL get_variable( id_surf, 'npavement_pars', pavement_pars_f%pars )
1984
1985          CALL get_variable( id_surf, 'pavement_pars', pavement_pars_f%pars_xy,&
1986                             nxl, nxr, nys, nyn,                               &
1987                             0, pavement_pars_f%np-1 )
1988       ELSE
1989          pavement_pars_f%from_file = .FALSE.
1990       ENDIF
1991
1992!
1993!--    Read pavement subsurface parameters and related information
1994       IF ( check_existence( var_names, 'pavement_subsurface_pars' ) )         &
1995       THEN
1996          pavement_subsurface_pars_f%from_file = .TRUE.
1997          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1998                              pavement_subsurface_pars_f%fill,                 &
1999                              .FALSE., 'pavement_subsurface_pars' )
2000!
2001!--       Inquire number of parameters
2002          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2003                                                pavement_subsurface_pars_f%np, &
2004                                               'npavement_subsurface_pars' )
2005!
2006!--       Inquire number of soil layers
2007          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2008                                                pavement_subsurface_pars_f%nz, &
2009                                                'zsoil' )
2010!
2011!--       Allocate dimension array and input array for pavement parameters
2012          ALLOCATE( pavement_subsurface_pars_f%pars                            &
2013                            (0:pavement_subsurface_pars_f%np-1) )
2014          ALLOCATE( pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz                        &
2015                            (0:pavement_subsurface_pars_f%np-1,                &
2016                             0:pavement_subsurface_pars_f%nz-1,                &
2017                             nys:nyn,nxl:nxr) )
2018!
2019!--       Get dimension of pavement parameters
2020          CALL get_variable( id_surf, 'npavement_subsurface_pars',             &
2021                             pavement_subsurface_pars_f%pars )
2022
2023          CALL get_variable( id_surf, 'pavement_subsurface_pars',              &
2024                             pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz,              &
2025                             nxl, nxr, nys, nyn,                               &
2026                             0, pavement_subsurface_pars_f%nz-1,               &
2027                             0, pavement_subsurface_pars_f%np-1 )
2028       ELSE
2029          pavement_subsurface_pars_f%from_file = .FALSE.
2030       ENDIF
2031
2032
2033!
2034!--    Read vegetation parameters and related information
2035       IF ( check_existence( var_names, 'vegetation_pars' ) )  THEN
2036          vegetation_pars_f%from_file = .TRUE.
2037          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2038                              vegetation_pars_f%fill,                          &
2039                              .FALSE.,  'vegetation_pars' )
2040!
2041!--       Inquire number of vegetation parameters
2042          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2043                                                       vegetation_pars_f%np,   &
2044                                                       'nvegetation_pars' )
2045!
2046!--       Allocate dimension array and input array for surface fractions
2047          ALLOCATE( vegetation_pars_f%pars(0:vegetation_pars_f%np-1) )
2048          ALLOCATE( vegetation_pars_f%pars_xy(0:vegetation_pars_f%np-1,        &
2049                                              nys:nyn,nxl:nxr) )
2050!
2051!--       Get dimension of the parameters
2052          CALL get_variable( id_surf, 'nvegetation_pars',                      &
2053                             vegetation_pars_f%pars )
2054
2055          CALL get_variable( id_surf, 'vegetation_pars',                       &
2056                             vegetation_pars_f%pars_xy, nxl, nxr, nys, nyn,    &
2057                             0, vegetation_pars_f%np-1 )
2058       ELSE
2059          vegetation_pars_f%from_file = .FALSE.
2060       ENDIF
2061
2062!
2063!--    Read root parameters/distribution and related information
2064       IF ( check_existence( var_names, 'soil_pars' ) )  THEN
2065          soil_pars_f%from_file = .TRUE.
2066          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2067                              soil_pars_f%fill,                                &
2068                              .FALSE., 'soil_pars' )
2069
2070          CALL get_attribute( id_surf, char_lod,                               &
2071                              soil_pars_f%lod,                                 &
2072                              .FALSE., 'soil_pars' )
2073
2074!
2075!--       Inquire number of soil parameters
2076          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2077                                                       soil_pars_f%np,         &
2078                                                       'nsoil_pars' )
2079!
2080!--       Read parameters array
2081          ALLOCATE( soil_pars_f%pars(0:soil_pars_f%np-1) )
2082          CALL get_variable( id_surf, 'nsoil_pars', soil_pars_f%pars )
2083
2084!
2085!--       In case of level of detail 2, also inquire number of vertical
2086!--       soil layers, allocate memory and read the respective dimension
2087          IF ( soil_pars_f%lod == 2 )  THEN
2088             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,             &
2089                                                          soil_pars_f%nz,      &
2090                                                          'zsoil' )
2091
2092             ALLOCATE( soil_pars_f%layers(0:soil_pars_f%nz-1) )
2093             CALL get_variable( id_surf, 'zsoil', soil_pars_f%layers )
2094
2095          ENDIF
2096
2097!
2098!--       Read soil parameters, depending on level of detail
2099          IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN
2100             ALLOCATE( soil_pars_f%pars_xy(0:soil_pars_f%np-1,                 &
2101                                           nys:nyn,nxl:nxr) )
2102                 
2103             CALL get_variable( id_surf, 'soil_pars', soil_pars_f%pars_xy,     &
2104                                nxl, nxr, nys, nyn, 0, soil_pars_f%np-1 )
2105
2106          ELSEIF ( soil_pars_f%lod == 2 )  THEN
2107             ALLOCATE( soil_pars_f%pars_xyz(0:soil_pars_f%np-1,                &
2108                                            0:soil_pars_f%nz-1,                &
2109                                            nys:nyn,nxl:nxr) )
2110             CALL get_variable( id_surf, 'soil_pars',                          &
2111                                soil_pars_f%pars_xyz,                          &
2112                                nxl, nxr, nys, nyn, 0, soil_pars_f%nz-1,       &
2113                                0, soil_pars_f%np-1 )
2114
2115          ENDIF
2116       ELSE
2117          soil_pars_f%from_file = .FALSE.
2118       ENDIF
2119
2120!
2121!--    Read water parameters and related information
2122       IF ( check_existence( var_names, 'water_pars' ) )  THEN
2123          water_pars_f%from_file = .TRUE.
2124          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2125                              water_pars_f%fill,                               &
2126                              .FALSE., 'water_pars' )
2127!
2128!--       Inquire number of water parameters
2129          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2130                                                       water_pars_f%np,        &
2131                                                       'nwater_pars' )
2132!
2133!--       Allocate dimension array and input array for water parameters
2134          ALLOCATE( water_pars_f%pars(0:water_pars_f%np-1) )
2135          ALLOCATE( water_pars_f%pars_xy(0:water_pars_f%np-1,                  &
2136                                         nys:nyn,nxl:nxr) )
2137!
2138!--       Get dimension of water parameters
2139          CALL get_variable( id_surf, 'nwater_pars', water_pars_f%pars )
2140
2141          CALL get_variable( id_surf, 'water_pars', water_pars_f%pars_xy,      &
2142                             nxl, nxr, nys, nyn, 0, water_pars_f%np-1 )
2143       ELSE
2144          water_pars_f%from_file = .FALSE.
2145       ENDIF
2146!
2147!--    Read root area density - parametrized vegetation
2148       IF ( check_existence( var_names, 'root_area_dens_s' ) )  THEN
2149          root_area_density_lsm_f%from_file = .TRUE.
2150          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2151                              root_area_density_lsm_f%fill,                    &
2152                              .FALSE., 'root_area_dens_s' )
2153!
2154!--       Obtain number of soil layers from file and allocate variable
2155          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2156                                                   root_area_density_lsm_f%nz, &
2157                                                   'zsoil' )
2158          ALLOCATE( root_area_density_lsm_f%var                                &
2159                                        (0:root_area_density_lsm_f%nz-1,       &
2160                                         nys:nyn,nxl:nxr) )
2161
2162!
2163!--       Read root-area density
2164          CALL get_variable( id_surf, 'root_area_dens_s',                      &
2165                             root_area_density_lsm_f%var,                      &
2166                             nxl, nxr, nys, nyn,                               &
2167                             0, root_area_density_lsm_f%nz-1 )
2168
2169       ELSE
2170          root_area_density_lsm_f%from_file = .FALSE.
2171       ENDIF
2172!
2173!--    Read street type and street crossing
2174       IF ( check_existence( var_names, 'street_type' ) )  THEN
2175          street_type_f%from_file = .TRUE.
2176          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2177                              street_type_f%fill, .FALSE.,                     &
2178                              'street_type' )
2179
2180          ALLOCATE ( street_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
2181         
2182          CALL get_variable( id_surf, 'street_type', street_type_f%var,        &
2183                             nxl, nxr, nys, nyn )
2184       ELSE
2185          street_type_f%from_file = .FALSE.
2186       ENDIF
2187
2188       IF ( check_existence( var_names, 'street_crossing' ) )  THEN
2189          street_crossing_f%from_file = .TRUE.
2190          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2191                              street_crossing_f%fill, .FALSE.,                 &
2192                              'street_crossing' )
2193
2194          ALLOCATE ( street_crossing_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
2195
2196          CALL get_variable( id_surf, 'street_crossing',                       &
2197                             street_crossing_f%var, nxl, nxr, nys, nyn )
2198
2199       ELSE
2200          street_crossing_f%from_file = .FALSE.
2201       ENDIF
2202!
2203!--    Still missing: root_resolved and building_surface_pars.
2204!--    Will be implemented as soon as they are available.
2205
2206!
2207!--    Finally, close input file
2208       CALL close_input_file( id_surf )
2209#endif
2210!
2211!--    End of CPU measurement
2212       CALL cpu_log( log_point_s(82), 'NetCDF input', 'stop' )
2213!
2214!--    Exchange ghost points for surface variables. Therefore, resize
2215!--    variables.
2216       IF ( albedo_type_f%from_file )  THEN
2217          CALL resize_array_2d_int8( albedo_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr )
2218          CALL exchange_horiz_2d_byte( albedo_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr,  &
2219                                       nbgp )
2220       ENDIF
2221       IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
2222          CALL resize_array_2d_int8( pavement_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr )
2223          CALL exchange_horiz_2d_byte( pavement_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr,&
2224                                       nbgp )
2225       ENDIF
2226       IF ( soil_type_f%from_file  .AND.  ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
2227          CALL resize_array_2d_int8( soil_type_f%var_2d, nys, nyn, nxl, nxr )
2228          CALL exchange_horiz_2d_byte( soil_type_f%var_2d, nys, nyn, nxl, nxr, &
2229                                       nbgp )
2230       ENDIF
2231       IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
2232          CALL resize_array_2d_int8( vegetation_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr )
2233          CALL exchange_horiz_2d_byte( vegetation_type_f%var, nys, nyn, nxl,   &
2234                                       nxr, nbgp )
2235       ENDIF
2236       IF ( water_type_f%from_file )  THEN
2237          CALL resize_array_2d_int8( water_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr )
2238          CALL exchange_horiz_2d_byte( water_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr,   &
2239                                       nbgp )
2240       ENDIF
2241!
2242!--    Exchange ghost points for 3/4-D variables. For the sake of simplicity,
2243!--    loop further dimensions to use 2D exchange routines. Unfortunately this
2244!--    is necessary, else new MPI-data types need to be introduced just for
2245!--    2 variables.
2246       IF ( soil_type_f%from_file  .AND.  ALLOCATED( soil_type_f%var_3d ) )    &
2247       THEN
2248          CALL resize_array_3d_int8( soil_type_f%var_3d, 0, nz_soil,           &
2249                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2250          DO  k = 0, nz_soil
2251             CALL exchange_horiz_2d_int(                                       & 
2252                        soil_type_f%var_3d(k,:,:), nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
2253          ENDDO
2254       ENDIF
2255
2256       IF ( surface_fraction_f%from_file )  THEN
2257          CALL resize_array_3d_real( surface_fraction_f%frac,                  &
2258                                     0, surface_fraction_f%nf-1,               &
2259                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2260          DO  k = 0, surface_fraction_f%nf-1
2261             CALL exchange_horiz_2d( surface_fraction_f%frac(k,:,:), nbgp )
2262          ENDDO
2263       ENDIF
2264
2265       IF ( building_pars_f%from_file )  THEN         
2266          CALL resize_array_3d_real( building_pars_f%pars_xy,                  &
2267                                     0, building_pars_f%np-1,                  &
2268                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2269          DO  k = 0, building_pars_f%np-1
2270             CALL exchange_horiz_2d( building_pars_f%pars_xy(k,:,:), nbgp )
2271          ENDDO
2272       ENDIF
2273
2274       IF ( albedo_pars_f%from_file )  THEN         
2275          CALL resize_array_3d_real( albedo_pars_f%pars_xy,                    &
2276                                     0, albedo_pars_f%np-1,                    &
2277                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2278          DO  k = 0, albedo_pars_f%np-1
2279             CALL exchange_horiz_2d( albedo_pars_f%pars_xy(k,:,:), nbgp )
2280          ENDDO
2281       ENDIF
2282
2283       IF ( pavement_pars_f%from_file )  THEN         
2284          CALL resize_array_3d_real( pavement_pars_f%pars_xy,                  &
2285                                     0, pavement_pars_f%np-1,                  &
2286                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2287          DO  k = 0, pavement_pars_f%np-1
2288             CALL exchange_horiz_2d( pavement_pars_f%pars_xy(k,:,:), nbgp )
2289          ENDDO
2290       ENDIF
2291
2292       IF ( vegetation_pars_f%from_file )  THEN
2293          CALL resize_array_3d_real( vegetation_pars_f%pars_xy,                &
2294                                     0, vegetation_pars_f%np-1,                &
2295                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2296          DO  k = 0, vegetation_pars_f%np-1
2297             CALL exchange_horiz_2d( vegetation_pars_f%pars_xy(k,:,:), nbgp )
2298          ENDDO
2299       ENDIF
2300
2301       IF ( water_pars_f%from_file )  THEN
2302          CALL resize_array_3d_real( water_pars_f%pars_xy,                     &
2303                                     0, water_pars_f%np-1,                     &
2304                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2305          DO  k = 0, water_pars_f%np-1
2306             CALL exchange_horiz_2d( water_pars_f%pars_xy(k,:,:), nbgp )
2307          ENDDO
2308       ENDIF
2309
2310       IF ( root_area_density_lsm_f%from_file )  THEN
2311          CALL resize_array_3d_real( root_area_density_lsm_f%var,              &
2312                                     0, root_area_density_lsm_f%nz-1,          &
2313                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2314          DO  k = 0, root_area_density_lsm_f%nz-1
2315             CALL exchange_horiz_2d( root_area_density_lsm_f%var(k,:,:), nbgp )
2316          ENDDO
2317       ENDIF
2318
2319       IF ( soil_pars_f%from_file )  THEN
2320          IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN
2321         
2322             CALL resize_array_3d_real( soil_pars_f%pars_xy,                   &
2323                                        0, soil_pars_f%np-1,                   &
2324                                        nys, nyn, nxl, nxr )
2325             DO  k = 0, soil_pars_f%np-1
2326                CALL exchange_horiz_2d( soil_pars_f%pars_xy(k,:,:), nbgp )
2327             ENDDO
2328             
2329          ELSEIF ( soil_pars_f%lod == 2 )  THEN
2330             CALL resize_array_4d_real( soil_pars_f%pars_xyz,                  &
2331                                        0, soil_pars_f%np-1,                   &
2332                                        0, soil_pars_f%nz-1,                   &
2333                                        nys, nyn, nxl, nxr )
2334
2335             DO  k2 = 0, soil_pars_f%nz-1
2336                DO  k = 0, soil_pars_f%np-1
2337                   CALL exchange_horiz_2d( soil_pars_f%pars_xyz(k,k2,:,:),     &
2338                                           nbgp )
2339                ENDDO
2340             ENDDO
2341          ENDIF
2342       ENDIF
2343
2344       IF ( pavement_subsurface_pars_f%from_file )  THEN         
2345          CALL resize_array_4d_real( pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz,      &
2346                                     0, pavement_subsurface_pars_f%np-1,       &
2347                                     0, pavement_subsurface_pars_f%nz-1,       &
2348                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2349
2350          DO  k2 = 0, pavement_subsurface_pars_f%nz-1
2351             DO  k = 0, pavement_subsurface_pars_f%np-1
2352                CALL exchange_horiz_2d(                                        &
2353                           pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(k,k2,:,:), nbgp )
2354             ENDDO
2355          ENDDO
2356       ENDIF
2357
2358    END SUBROUTINE netcdf_data_input_surface_data
2359
2360!------------------------------------------------------------------------------!
2361! Description:
2362! ------------
2363!> Reads uvem lookup table information.
2364!------------------------------------------------------------------------------!
2365    SUBROUTINE netcdf_data_input_uvem
2366       
2367       USE indices,                                                            &
2368           ONLY:  nxl, nxr, nyn, nys
2369
2370       IMPLICIT NONE
2371
2372       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names  !< variable names in static input file
2373
2374
2375       INTEGER(iwp) ::  id_uvem       !< NetCDF id of uvem lookup table input file
2376       INTEGER(iwp) ::  nli = 35      !< dimension length of lookup table in x
2377       INTEGER(iwp) ::  nlj =  9      !< dimension length of lookup table in y
2378       INTEGER(iwp) ::  nlk = 90      !< dimension length of lookup table in z
2379       INTEGER(iwp) ::  num_vars      !< number of variables in netcdf input file
2380!
2381!--    Input via uv exposure model lookup table input
2382       IF ( input_pids_uvem )  THEN
2383
2384#if defined ( __netcdf )
2385!
2386!--       Open file in read-only mode
2387          CALL open_read_file( TRIM( input_file_uvem ) //                    &
2388                               TRIM( coupling_char ), id_uvem )
2389!
2390!--       At first, inquire all variable names.
2391!--       This will be used to check whether an input variable exist or not.
2392          CALL inquire_num_variables( id_uvem, num_vars )
2393!
2394!--       Allocate memory to store variable names and inquire them.
2395          ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
2396          CALL inquire_variable_names( id_uvem, var_names )
2397!
2398!--       uvem integration
2399          IF ( check_existence( var_names, 'int_factors' ) )  THEN
2400             uvem_integration_f%from_file = .TRUE.
2401!
2402!--          Input 2D uvem integration.
2403             ALLOCATE ( uvem_integration_f%var(0:nlj,0:nli)  )
2404             
2405             CALL get_variable( id_uvem, 'int_factors', uvem_integration_f%var, 0, nli, 0, nlj )
2406          ELSE
2407             uvem_integration_f%from_file = .FALSE.
2408          ENDIF
2409!
2410!--       uvem irradiance
2411          IF ( check_existence( var_names, 'irradiance' ) )  THEN
2412             uvem_irradiance_f%from_file = .TRUE.
2413!
2414!--          Input 2D uvem irradiance.
2415             ALLOCATE ( uvem_irradiance_f%var(0:nlk, 0:2)  )
2416             
2417             CALL get_variable( id_uvem, 'irradiance', uvem_irradiance_f%var, 0, 2, 0, nlk )
2418          ELSE
2419             uvem_irradiance_f%from_file = .FALSE.
2420          ENDIF
2421!
2422!--       uvem porjection areas
2423          IF ( check_existence( var_names, 'projarea' ) )  THEN
2424             uvem_projarea_f%from_file = .TRUE.
2425!
2426!--          Input 3D uvem projection area (human geometgry)
2427             ALLOCATE ( uvem_projarea_f%var(0:2,0:nlj,0:nli)  )
2428           
2429             CALL get_variable( id_uvem, 'projarea', uvem_projarea_f%var, 0, nli, 0, nlj, 0, 2 )
2430          ELSE
2431             uvem_projarea_f%from_file = .FALSE.
2432          ENDIF
2433!
2434!--       uvem radiance
2435          IF ( check_existence( var_names, 'radiance' ) )  THEN
2436             uvem_radiance_f%from_file = .TRUE.
2437!
2438!--          Input 3D uvem radiance
2439             ALLOCATE ( uvem_radiance_f%var(0:nlk,0:nlj,0:nli)  )
2440             
2441             CALL get_variable( id_uvem, 'radiance', uvem_radiance_f%var, 0, nli, 0, nlj, 0, nlk )
2442          ELSE
2443             uvem_radiance_f%from_file = .FALSE.
2444          ENDIF
2445!
2446!--       Read building obstruction
2447          IF ( check_existence( var_names, 'obstruction' ) )  THEN
2448             building_obstruction_full%from_file = .TRUE.
2449!--          Input 3D uvem building obstruction
2450              ALLOCATE ( building_obstruction_full%var_3d(0:44,0:2,0:2) )
2451              CALL get_variable( id_uvem, 'obstruction', building_obstruction_full%var_3d,0, 2, 0, 2, 0, 44 )       
2452          ELSE
2453             building_obstruction_full%from_file = .FALSE.
2454          ENDIF
2455!
2456          IF ( check_existence( var_names, 'obstruction' ) )  THEN
2457             building_obstruction_f%from_file = .TRUE.
2458!
2459!--          Input 3D uvem building obstruction
2460             ALLOCATE ( building_obstruction_f%var_3d(0:44,nys:nyn,nxl:nxr) )
2461!
2462             CALL get_variable( id_uvem, 'obstruction', building_obstruction_f%var_3d,      &
2463                                nxl, nxr, nys, nyn, 0, 44 )       
2464          ELSE
2465             building_obstruction_f%from_file = .FALSE.
2466          ENDIF
2467!
2468!--       Close uvem lookup table input file
2469          CALL close_input_file( id_uvem )
2470#else
2471          CONTINUE
2472#endif
2473       ENDIF
2474    END SUBROUTINE netcdf_data_input_uvem
2475
2476!------------------------------------------------------------------------------!
2477! Description:
2478! ------------
2479!> Reads orography and building information.
2480!------------------------------------------------------------------------------!
2481    SUBROUTINE netcdf_data_input_topo
2482
2483       USE control_parameters,                                                 &
2484           ONLY:  message_string, topography
2485
2486       USE indices,                                                            &
2487           ONLY:  nbgp, nxl, nxr, ny, nyn, nys, nzb
2488
2489
2490       IMPLICIT NONE
2491
2492       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names  !< variable names in static input file
2493
2494
2495       INTEGER(iwp) ::  i             !< running index along x-direction
2496       INTEGER(iwp) ::  ii            !< running index for IO blocks
2497       INTEGER(iwp) ::  id_topo       !< NetCDF id of topograhy input file
2498       INTEGER(iwp) ::  j             !< running index along y-direction
2499       INTEGER(iwp) ::  num_vars      !< number of variables in netcdf input file
2500       INTEGER(iwp) ::  skip_n_rows   !< counting variable to skip rows while reading topography file
2501
2502       REAL(wp) ::  dum           !< dummy variable to skip columns while reading topography file
2503!
2504!--    CPU measurement
2505       CALL cpu_log( log_point_s(83), 'NetCDF/ASCII input topo', 'start' )
2506
2507!
2508!--    Input via palm-input data standard
2509       IF ( input_pids_static )  THEN
2510#if defined ( __netcdf )
2511!
2512!--       Open file in read-only mode
2513          CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //                    &
2514                               TRIM( coupling_char ), id_topo )
2515!
2516!--       At first, inquire all variable names.
2517!--       This will be used to check whether an  input variable exist
2518!--       or not.
2519          CALL inquire_num_variables( id_topo, num_vars )
2520!
2521!--       Allocate memory to store variable names and inquire them.
2522          ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
2523          CALL inquire_variable_names( id_topo, var_names )
2524!
2525!--       Read x, y - dimensions. Only required for consistency checks.
2526          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_topo, dim_static%nx, 'x' )
2527          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_topo, dim_static%ny, 'y' )
2528          ALLOCATE( dim_static%x(0:dim_static%nx-1) )
2529          ALLOCATE( dim_static%y(0:dim_static%ny-1) )
2530          CALL get_variable( id_topo, 'x', dim_static%x )
2531          CALL get_variable( id_topo, 'y', dim_static%y )
2532!
2533!--       Terrain height. First, get variable-related _FillValue attribute
2534          IF ( check_existence( var_names, 'zt' ) )  THEN
2535             terrain_height_f%from_file = .TRUE.
2536             CALL get_attribute( id_topo, char_fill, terrain_height_f%fill,    &
2537                                 .FALSE., 'zt' )
2538!
2539!--          Input 2D terrain height.
2540             ALLOCATE ( terrain_height_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
2541             
2542             CALL get_variable( id_topo, 'zt', terrain_height_f%var,           &
2543                                nxl, nxr, nys, nyn )
2544
2545          ELSE
2546             terrain_height_f%from_file = .FALSE.
2547          ENDIF
2548
2549!
2550!--       Read building height. First, read its _FillValue attribute,
2551!--       as well as lod attribute
2552          buildings_f%from_file = .FALSE.
2553          IF ( check_existence( var_names, 'buildings_2d' ) )  THEN
2554             buildings_f%from_file = .TRUE.
2555             CALL get_attribute( id_topo, char_lod, buildings_f%lod,           &
2556                                 .FALSE., 'buildings_2d' )
2557
2558             CALL get_attribute( id_topo, char_fill, buildings_f%fill1,        &
2559                                 .FALSE., 'buildings_2d' )
2560
2561!
2562!--          Read 2D buildings
2563             IF ( buildings_f%lod == 1 )  THEN
2564                ALLOCATE ( buildings_f%var_2d(nys:nyn,nxl:nxr) )
2565
2566                CALL get_variable( id_topo, 'buildings_2d',                    &
2567                                   buildings_f%var_2d,                         &
2568                                   nxl, nxr, nys, nyn )
2569             ELSE
2570                message_string = 'NetCDF attribute lod ' //                    &
2571                                 '(level of detail) is not set ' //            &
2572                                 'properly for buildings_2d.'
2573                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0540',               &
2574                               1, 2, 0, 6, 0 )
2575             ENDIF
2576          ENDIF
2577!
2578!--       If available, also read 3D building information. If both are
2579!--       available, use 3D information.
2580          IF ( check_existence( var_names, 'buildings_3d' ) )  THEN
2581             buildings_f%from_file = .TRUE.
2582             CALL get_attribute( id_topo, char_lod, buildings_f%lod,           &
2583                                 .FALSE., 'buildings_3d' )     
2584
2585             CALL get_attribute( id_topo, char_fill, buildings_f%fill2,        &
2586                                 .FALSE., 'buildings_3d' )
2587
2588             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_topo,             &
2589                                                          buildings_f%nz, 'z' )
2590!
2591!--          Read 3D buildings
2592             IF ( buildings_f%lod == 2 )  THEN
2593                ALLOCATE( buildings_f%z(nzb:buildings_f%nz-1) )
2594                CALL get_variable( id_topo, 'z', buildings_f%z )
2595
2596                ALLOCATE( buildings_f%var_3d(nzb:buildings_f%nz-1,             &
2597                                             nys:nyn,nxl:nxr) )
2598                buildings_f%var_3d = 0
2599               
2600                CALL get_variable( id_topo, 'buildings_3d',                    &
2601                                   buildings_f%var_3d,                         &
2602                                   nxl, nxr, nys, nyn, 0, buildings_f%nz-1 )
2603             ELSE
2604                message_string = 'NetCDF attribute lod ' //                    &
2605                                 '(level of detail) is not set ' //            &
2606                                 'properly for buildings_3d.'
2607                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0541',               &
2608                               1, 2, 0, 6, 0 )
2609             ENDIF
2610          ENDIF
2611!
2612!--       Read building IDs and its FillValue attribute. Further required
2613!--       for mapping buildings on top of orography.
2614          IF ( check_existence( var_names, 'building_id' ) )  THEN
2615             building_id_f%from_file = .TRUE.
2616             CALL get_attribute( id_topo, char_fill,                           &
2617                                 building_id_f%fill, .FALSE.,                  &
2618                                 'building_id' )
2619
2620             ALLOCATE ( building_id_f%var(nys:nyn,nxl:nxr) )
2621             
2622             CALL get_variable( id_topo, 'building_id', building_id_f%var,     &
2623                                nxl, nxr, nys, nyn )
2624          ELSE
2625             building_id_f%from_file = .FALSE.
2626          ENDIF
2627!
2628!--       Read building_type and required attributes.
2629          IF ( check_existence( var_names, 'building_type' ) )  THEN
2630             building_type_f%from_file = .TRUE.
2631             CALL get_attribute( id_topo, char_fill,                           &
2632                                 building_type_f%fill, .FALSE.,                &
2633                                 'building_type' )
2634
2635             ALLOCATE ( building_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr) )
2636
2637             CALL get_variable( id_topo, 'building_type', building_type_f%var, &
2638                                nxl, nxr, nys, nyn )
2639
2640          ELSE
2641             building_type_f%from_file = .FALSE.
2642          ENDIF
2643!
2644!--       Close topography input file
2645          CALL close_input_file( id_topo )
2646#else
2647          CONTINUE
2648#endif
2649!
2650!--    ASCII input
2651       ELSEIF ( TRIM( topography ) == 'read_from_file' )  THEN
2652             
2653          DO  ii = 0, io_blocks-1
2654             IF ( ii == io_group )  THEN
2655
2656                OPEN( 90, FILE='TOPOGRAPHY_DATA'//TRIM( coupling_char ),       &
2657                      STATUS='OLD', FORM='FORMATTED', ERR=10 )
2658!
2659!--             Read topography PE-wise. Rows are read from nyn to nys, columns
2660!--             are read from nxl to nxr. At first, ny-nyn rows need to be skipped.
2661                skip_n_rows = 0
2662                DO WHILE ( skip_n_rows < ny - nyn )
2663                   READ( 90, * )
2664                   skip_n_rows = skip_n_rows + 1
2665                ENDDO
2666!
2667!--             Read data from nyn to nys and nxl to nxr. Therefore, skip
2668!--             column until nxl-1 is reached
2669                ALLOCATE ( buildings_f%var_2d(nys:nyn,nxl:nxr) )
2670                DO  j = nyn, nys, -1
2671                   READ( 90, *, ERR=11, END=11 )                               &
2672                                   ( dum, i = 0, nxl-1 ),                      &
2673                                   ( buildings_f%var_2d(j,i), i = nxl, nxr )
2674                ENDDO
2675
2676                GOTO 12
2677
2678 10             message_string = 'file TOPOGRAPHY_DATA'//                      &
2679                                 TRIM( coupling_char )// ' does not exist'
2680                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0208', 1, 2, 0, 6, 0 )
2681
2682 11             message_string = 'errors in file TOPOGRAPHY_DATA'//            &
2683                                 TRIM( coupling_char )
2684                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0209', 2, 2, 0, 6, 0 )
2685
2686 12             CLOSE( 90 )
2687                buildings_f%from_file = .TRUE.
2688
2689             ENDIF
2690#if defined( __parallel )
2691             CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
2692#endif
2693          ENDDO
2694
2695       ENDIF
2696!
2697!--    End of CPU measurement
2698       CALL cpu_log( log_point_s(83), 'NetCDF/ASCII input topo', 'stop' )
2699!
2700!--    Check for minimum requirement to setup building topography. If buildings
2701!--    are provided, also an ID and a type are required.
2702!--    Note, doing this check in check_parameters
2703!--    will be too late (data will be used for grid inititialization before).
2704       IF ( input_pids_static )  THEN
2705          IF ( buildings_f%from_file  .AND.                                    &
2706               .NOT. building_id_f%from_file )  THEN
2707             message_string = 'If building heigths are prescribed in ' //      &
2708                              'static input file, also an ID is required.'
2709             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0542', 1, 2, 0, 6, 0 )
2710          ENDIF
2711       ENDIF
2712!
2713!--    In case no terrain height is provided by static input file, allocate
2714!--    array nevertheless and set terrain height to 0, which simplifies
2715!--    topography initialization.
2716       IF ( .NOT. terrain_height_f%from_file )  THEN
2717          ALLOCATE ( terrain_height_f%var(nys:nyn,nxl:nxr) )
2718          terrain_height_f%var = 0.0_wp
2719       ENDIF
2720!
2721!--    Finally, exchange 1 ghost point for building ID and type.
2722!--    In case of non-cyclic boundary conditions set Neumann conditions at the
2723!--    lateral boundaries.
2724       IF ( building_id_f%from_file )  THEN
2725          CALL resize_array_2d_int32( building_id_f%var, nys, nyn, nxl, nxr )
2726          CALL exchange_horiz_2d_int( building_id_f%var, nys, nyn, nxl, nxr,   &
2727                                      nbgp )
2728       ENDIF
2729
2730       IF ( building_type_f%from_file )  THEN
2731          CALL resize_array_2d_int8( building_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr )
2732          CALL exchange_horiz_2d_byte( building_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr,   &
2733                                       nbgp )
2734       ENDIF
2735
2736    END SUBROUTINE netcdf_data_input_topo
2737
2738!------------------------------------------------------------------------------!
2739! Description:
2740! ------------
2741!> Reads initialization data of u, v, w, pt, q, geostrophic wind components,
2742!> as well as soil moisture and soil temperature, derived from larger-scale
2743!> model (COSMO) by Inifor.
2744!------------------------------------------------------------------------------!
2745    SUBROUTINE netcdf_data_input_init_3d
2746
2747       USE arrays_3d,                                                          &
2748           ONLY:  q, pt, u, v, w, zu, zw
2749
2750       USE control_parameters,                                                 &
2751           ONLY:  air_chemistry, bc_lr_cyc, bc_ns_cyc, humidity,               &
2752                  message_string, neutral
2753
2754       USE indices,                                                            &
2755           ONLY:  nx, nxl, nxlu, nxr, ny, nyn, nys, nysv, nzb, nz, nzt
2756
2757       IMPLICIT NONE
2758
2759       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names
2760
2761       LOGICAL      ::  dynamic_3d = .TRUE. !< flag indicating that 3D data is read from dynamic file
2762       
2763       INTEGER(iwp) ::  id_dynamic !< NetCDF id of dynamic input file
2764       INTEGER(iwp) ::  n          !< running index for chemistry variables
2765       INTEGER(iwp) ::  num_vars   !< number of variables in netcdf input file
2766
2767       LOGICAL      ::  check_passed !< flag indicating if a check passed
2768
2769!
2770!--    Skip routine if no input file with dynamic input data is available.
2771       IF ( .NOT. input_pids_dynamic )  RETURN
2772!
2773!--    Please note, Inifor is designed to provide initial data for u and v for
2774!--    the prognostic grid points in case of lateral Dirichlet conditions.
2775!--    This means that Inifor provides data from nxlu:nxr (for u) and
2776!--    from nysv:nyn (for v) at the left and south domain boundary, respectively.
2777!--    However, as work-around for the moment, PALM will run with cyclic
2778!--    conditions and will be initialized with data provided by Inifor
2779!--    boundaries in case of Dirichlet.
2780!--    Hence, simply set set nxlu/nysv to 1 (will be reset to its original value
2781!--    at the end of this routine.
2782       IF ( bc_lr_cyc  .AND.  nxl == 0 )  nxlu = 1
2783       IF ( bc_ns_cyc  .AND.  nys == 0 )  nysv = 1
2784
2785!
2786!--    CPU measurement
2787       CALL cpu_log( log_point_s(85), 'NetCDF input init', 'start' )
2788
2789#if defined ( __netcdf )
2790!
2791!--    Open file in read-only mode
2792       CALL open_read_file( TRIM( input_file_dynamic ) //                      &
2793                            TRIM( coupling_char ), id_dynamic )
2794
2795!
2796!--    At first, inquire all variable names.
2797       CALL inquire_num_variables( id_dynamic, num_vars )
2798!
2799!--    Allocate memory to store variable names.
2800       ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
2801       CALL inquire_variable_names( id_dynamic, var_names )
2802!
2803!--    Read vertical dimension of scalar und w grid.
2804       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nzu, 'z'     )
2805       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nzw, 'zw'    )
2806!
2807!--    Read also the horizontal dimensions. These are used just used fo
2808!--    checking the compatibility with the PALM grid before reading.
2809       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nx,  'x'  )
2810       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nxu, 'xu' )
2811       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%ny,  'y'  )
2812       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nyv, 'yv' )
2813
2814!
2815!--    Check for correct horizontal and vertical dimension. Please note,
2816!--    checks are performed directly here and not called from
2817!--    check_parameters as some varialbes are still not allocated there.
2818!--    Moreover, please note, u- and v-grid has 1 grid point less on
2819!--    Inifor grid.
2820       IF ( init_3d%nx-1 /= nx  .OR.  init_3d%nxu-1 /= nx - 1  .OR.            &
2821            init_3d%ny-1 /= ny  .OR.  init_3d%nyv-1 /= ny - 1 )  THEN
2822          message_string = 'Number of inifor horizontal grid points  '//       &
2823                           'does not match the number of numeric grid '//      &
2824                           'points.'
2825          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0543', 1, 2, 0, 6, 0 )
2826       ENDIF
2827
2828       IF ( init_3d%nzu /= nz )  THEN
2829          message_string = 'Number of inifor vertical grid points ' //         &
2830                           'does not match the number of numeric grid '//      &
2831                           'points.'
2832          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0543', 1, 2, 0, 6, 0 )
2833       ENDIF
2834!
2835!--    Read vertical dimensions. Later, these are required for eventual
2836!--    inter- and extrapolations of the initialization data.
2837       IF ( check_existence( var_names, 'z' ) )  THEN
2838          ALLOCATE( init_3d%zu_atmos(1:init_3d%nzu) )
2839          CALL get_variable( id_dynamic, 'z', init_3d%zu_atmos )
2840       ENDIF
2841       IF ( check_existence( var_names, 'zw' ) )  THEN
2842          ALLOCATE( init_3d%zw_atmos(1:init_3d%nzw) )
2843          CALL get_variable( id_dynamic, 'zw', init_3d%zw_atmos )
2844       ENDIF
2845!
2846!--    Check for consistency between vertical coordinates in dynamic
2847!--    driver and numeric grid.
2848!--    Please note, depending on compiler options both may be
2849!--    equal up to a certain threshold, and differences between
2850!--    the numeric grid and vertical coordinate in the driver can built-
2851!--    up to 10E-1-10E-0 m. For this reason, the check is performed not
2852!--    for exactly matching values.
2853       IF ( ANY( ABS( zu(1:nzt)   - init_3d%zu_atmos(1:init_3d%nzu) )    &
2854                      > 10E-1 )  .OR.                                    &
2855            ANY( ABS( zw(1:nzt-1) - init_3d%zw_atmos(1:init_3d%nzw) )    &
2856                      > 10E-1 ) )  THEN
2857          message_string = 'Vertical grid in dynamic driver does not '// &
2858                           'match the numeric grid.'
2859          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0543', 1, 2, 0, 6, 0 )
2860       ENDIF
2861!
2862!--    Read initial geostrophic wind components at
2863!--    t = 0 (index 1 in file).
2864       IF ( check_existence( var_names, 'ls_forcing_ug' ) )  THEN
2865          ALLOCATE( init_3d%ug_init(nzb:nzt+1) )
2866          init_3d%ug_init = 0.0_wp
2867
2868          CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_ug', 1,          &
2869                                init_3d%ug_init(1:nzt) )
2870!
2871!--       Set top-boundary condition (Neumann)
2872          init_3d%ug_init(nzt+1) = init_3d%ug_init(nzt)
2873
2874          init_3d%from_file_ug = .TRUE.
2875       ELSE
2876          init_3d%from_file_ug = .FALSE.
2877       ENDIF
2878       IF ( check_existence( var_names, 'ls_forcing_vg' ) )  THEN
2879          ALLOCATE( init_3d%vg_init(nzb:nzt+1) )
2880          init_3d%vg_init = 0.0_wp
2881
2882          CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_vg', 1,          &
2883                                init_3d%vg_init(1:nzt) )
2884!
2885!--       Set top-boundary condition (Neumann)
2886          init_3d%vg_init(nzt+1) = init_3d%vg_init(nzt)
2887
2888          init_3d%from_file_vg = .TRUE.
2889       ELSE
2890          init_3d%from_file_vg = .FALSE.
2891       ENDIF
2892!
2893!--    Read inital 3D data of u, v, w, pt and q,
2894!--    derived from COSMO model. Read PE-wise yz-slices.
2895!--    Please note, the u-, v- and w-component are defined on different
2896!--    grids with one element less in the x-, y-,
2897!--    and z-direction, respectively. Hence, reading is subdivided
2898!--    into separate loops. 
2899!--    Read u-component
2900       IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_u' ) )  THEN
2901!
2902!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
2903          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_u,           &
2904                              .FALSE., 'init_atmosphere_u' )
2905          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_u,             &
2906                              .FALSE., 'init_atmosphere_u' )
2907!
2908!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
2909          IF ( init_3d%lod_u == 1 )  THEN
2910             ALLOCATE( init_3d%u_init(nzb:nzt+1) )
2911             init_3d%u_init = 0.0_wp
2912
2913             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_u',               &
2914                                init_3d%u_init(nzb+1:nzt) )
2915!
2916!--          Set top-boundary condition (Neumann)
2917             init_3d%u_init(nzt+1) = init_3d%u_init(nzt)
2918!
2919!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
2920          ELSEIF ( init_3d%lod_u == 2 )  THEN
2921             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_u',               &
2922                                u(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxlu:nxr),                 &
2923                                nxlu, nys+1, nzb+1,                            &
2924                                nxr-nxlu+1, nyn-nys+1, init_3d%nzu,            &
2925                                dynamic_3d )
2926!
2927!--          Set value at leftmost model grid point nxl = 0. This is because
2928!--          Inifor provides data only from 1:nx-1 since it assumes non-cyclic
2929!--          conditions.
2930             IF ( nxl == 0 )                                                   &
2931                u(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl) = u(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxlu)
2932!
2933!--          Set bottom and top-boundary
2934             u(nzb,:,:)   = u(nzb+1,:,:)
2935             u(nzt+1,:,:) = u(nzt,:,:)
2936             
2937          ENDIF
2938          init_3d%from_file_u = .TRUE.
2939       ELSE
2940          message_string = 'Missing initial data for u-component'
2941          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
2942       ENDIF
2943!
2944!--    Read v-component
2945       IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_v' ) )  THEN
2946!
2947!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
2948          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_v,           &
2949                              .FALSE., 'init_atmosphere_v' )
2950          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_v,             &
2951                              .FALSE., 'init_atmosphere_v' )
2952!
2953!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
2954          IF ( init_3d%lod_v == 1 )  THEN
2955             ALLOCATE( init_3d%v_init(nzb:nzt+1) )
2956             init_3d%v_init = 0.0_wp
2957
2958             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_v',               &
2959                                init_3d%v_init(nzb+1:nzt) )
2960!
2961!--          Set top-boundary condition (Neumann)
2962             init_3d%v_init(nzt+1) = init_3d%v_init(nzt)
2963!
2964!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
2965          ELSEIF ( init_3d%lod_v == 2 )  THEN
2966         
2967             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_v',               &
2968                                v(nzb+1:nzt,nysv:nyn,nxl:nxr),                 &
2969                                nxl+1, nysv, nzb+1,                            &
2970                                nxr-nxl+1, nyn-nysv+1, init_3d%nzu,            &
2971                                dynamic_3d )
2972!
2973!--          Set value at southmost model grid point nys = 0. This is because
2974!--          Inifor provides data only from 1:ny-1 since it assumes non-cyclic
2975!--          conditions.
2976             IF ( nys == 0 )                                                   &
2977                v(nzb+1:nzt,nys,nxl:nxr) = v(nzb+1:nzt,nysv,nxl:nxr)                               
2978!
2979!--          Set bottom and top-boundary
2980             v(nzb,:,:)   = v(nzb+1,:,:)
2981             v(nzt+1,:,:) = v(nzt,:,:)
2982             
2983          ENDIF
2984          init_3d%from_file_v = .TRUE.
2985       ELSE
2986          message_string = 'Missing initial data for v-component'
2987          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
2988       ENDIF
2989!
2990!--    Read w-component
2991       IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_w' ) )  THEN
2992!
2993!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
2994          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_w,           &
2995                              .FALSE., 'init_atmosphere_w' )
2996          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_w,             &
2997                              .FALSE., 'init_atmosphere_w' )
2998!
2999!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
3000          IF ( init_3d%lod_w == 1 )  THEN
3001             ALLOCATE( init_3d%w_init(nzb:nzt+1) )
3002             init_3d%w_init = 0.0_wp
3003
3004             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_w',               &
3005                                init_3d%w_init(nzb+1:nzt-1) )
3006!
3007!--          Set top-boundary condition (Neumann)
3008             init_3d%w_init(nzt:nzt+1) = init_3d%w_init(nzt-1)
3009!
3010!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3011          ELSEIF ( init_3d%lod_w == 2 )  THEN
3012
3013             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_w',                &
3014                                w(nzb+1:nzt-1,nys:nyn,nxl:nxr),                 &
3015                                nxl+1, nys+1, nzb+1,                            &
3016                                nxr-nxl+1, nyn-nys+1, init_3d%nzw,              &
3017                                dynamic_3d )
3018!
3019!--          Set bottom and top-boundary                               
3020             w(nzb,:,:)   = 0.0_wp 
3021             w(nzt,:,:)   = w(nzt-1,:,:)
3022             w(nzt+1,:,:) = w(nzt-1,:,:)
3023
3024          ENDIF
3025          init_3d%from_file_w = .TRUE.
3026       ELSE
3027          message_string = 'Missing initial data for w-component'
3028          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
3029       ENDIF
3030!
3031!--    Read potential temperature
3032       IF ( .NOT. neutral )  THEN
3033          IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_pt' ) )  THEN
3034!
3035!--          Read attributes for the fill value and level-of-detail
3036             CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_pt,       &
3037                                 .FALSE., 'init_atmosphere_pt' )
3038             CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_pt,         &
3039                                 .FALSE., 'init_atmosphere_pt' )
3040!
3041!--          level-of-detail 1 - read initialization profile
3042             IF ( init_3d%lod_pt == 1 )  THEN
3043                ALLOCATE( init_3d%pt_init(nzb:nzt+1) )
3044
3045                CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_pt',           &
3046                                   init_3d%pt_init(nzb+1:nzt) )
3047!
3048!--             Set Neumann top and surface boundary condition for initial
3049!--             profil
3050                init_3d%pt_init(nzb)   = init_3d%pt_init(nzb+1)
3051                init_3d%pt_init(nzt+1) = init_3d%pt_init(nzt)
3052!
3053!--          level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3054             ELSEIF ( init_3d%lod_pt == 2 )  THEN
3055
3056                CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_pt',           &
3057                                   pt(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl:nxr),              &
3058                                   nxl+1, nys+1, nzb+1,                        &
3059                                   nxr-nxl+1, nyn-nys+1, init_3d%nzu,          &
3060                                   dynamic_3d )
3061                                   
3062!
3063!--             Set bottom and top-boundary
3064                pt(nzb,:,:)   = pt(nzb+1,:,:)
3065                pt(nzt+1,:,:) = pt(nzt,:,:)             
3066
3067             ENDIF
3068             init_3d%from_file_pt = .TRUE.
3069          ELSE
3070             message_string = 'Missing initial data for ' //                   &
3071                              'potential temperature'
3072             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
3073          ENDIF
3074       ENDIF
3075!
3076!--    Read mixing ratio
3077       IF ( humidity )  THEN
3078          IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_qv' ) )  THEN
3079!
3080!--          Read attributes for the fill value and level-of-detail
3081             CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_q,        &
3082                                 .FALSE., 'init_atmosphere_qv' )
3083             CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_q,          &
3084                                 .FALSE., 'init_atmosphere_qv' )
3085!
3086!--          level-of-detail 1 - read initialization profile
3087             IF ( init_3d%lod_q == 1 )  THEN
3088                ALLOCATE( init_3d%q_init(nzb:nzt+1) )
3089
3090                CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_qv',           &
3091                                    init_3d%q_init(nzb+1:nzt) )
3092!
3093!--             Set bottom and top boundary condition (Neumann)
3094                init_3d%q_init(nzb)   = init_3d%q_init(nzb+1)
3095                init_3d%q_init(nzt+1) = init_3d%q_init(nzt)
3096!
3097!--          level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3098             ELSEIF ( init_3d%lod_q == 2 )  THEN
3099             
3100                CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_qv',           &
3101                                   q(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl:nxr),               &
3102                                   nxl+1, nys+1, nzb+1,                        &
3103                                   nxr-nxl+1, nyn-nys+1, init_3d%nzu,          &
3104                                   dynamic_3d )
3105                                   
3106!
3107!--             Set bottom and top-boundary
3108                q(nzb,:,:)   = q(nzb+1,:,:)
3109                q(nzt+1,:,:) = q(nzt,:,:)
3110               
3111             ENDIF
3112             init_3d%from_file_q = .TRUE.
3113          ELSE
3114             message_string = 'Missing initial data for ' //                   &
3115                              'mixing ratio'
3116             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
3117          ENDIF
3118       ENDIF       
3119!
3120!--    Read chemistry variables.
3121!--    Please note, for the moment, only LOD=1 is allowed
3122       IF ( air_chemistry )  THEN
3123!
3124!--       Allocate chemistry input profiles, as well as arrays for fill values
3125!--       and LOD's.
3126          ALLOCATE( init_3d%chem_init(nzb:nzt+1,                               &
3127                                      1:UBOUND(init_3d%var_names_chem, 1 )) )
3128          ALLOCATE( init_3d%fill_chem(1:UBOUND(init_3d%var_names_chem, 1)) )   
3129          ALLOCATE( init_3d%lod_chem(1:UBOUND(init_3d%var_names_chem, 1))  ) 
3130         
3131          DO  n = 1, UBOUND(init_3d%var_names_chem, 1)
3132             IF ( check_existence( var_names,                                  &
3133                                   TRIM( init_3d%var_names_chem(n) ) ) )  THEN
3134!
3135!--             Read attributes for the fill value and level-of-detail
3136                CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill,                     &
3137                                    init_3d%fill_chem(n),                      &
3138                                    .FALSE.,                                   &
3139                                    TRIM( init_3d%var_names_chem(n) ) )
3140                CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod,                      &
3141                                    init_3d%lod_chem(n),                       &
3142                                    .FALSE.,                                   &
3143                                    TRIM( init_3d%var_names_chem(n) ) )
3144!
3145!--             Give message that only LOD=1 is allowed.
3146                IF ( init_3d%lod_chem(n) /= 1 )  THEN               
3147                   message_string = 'For chemistry variables only LOD=1 is ' //&
3148                                    'allowed.'
3149                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0586',            &
3150                                 1, 2, 0, 6, 0 )
3151                ENDIF
3152!
3153!--             level-of-detail 1 - read initialization profile
3154                CALL get_variable( id_dynamic,                                 &
3155                                   TRIM( init_3d%var_names_chem(n) ),          &
3156                                   init_3d%chem_init(nzb+1:nzt,n) )
3157!
3158!--             Set bottom and top boundary condition (Neumann)
3159                init_3d%chem_init(nzb,n)   = init_3d%chem_init(nzb+1,n)
3160                init_3d%chem_init(nzt+1,n) = init_3d%chem_init(nzt,n)
3161               
3162                init_3d%from_file_chem(n) = .TRUE.
3163             ENDIF
3164          ENDDO
3165       ENDIF
3166!
3167!--    Close input file
3168       CALL close_input_file( id_dynamic )
3169#endif
3170!
3171!--    End of CPU measurement
3172       CALL cpu_log( log_point_s(85), 'NetCDF input init', 'stop' )
3173!
3174!--    Finally, check if the input data has any fill values. Please note,
3175!--    checks depend on the LOD of the input data.
3176       IF ( init_3d%from_file_u )  THEN
3177          check_passed = .TRUE.
3178          IF ( init_3d%lod_u == 1 )  THEN
3179             IF ( ANY( init_3d%u_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_u ) )       &
3180                check_passed = .FALSE.
3181          ELSEIF ( init_3d%lod_u == 2 )  THEN
3182             IF ( ANY( u(nzb+1:nzt+1,nys:nyn,nxlu:nxr) == init_3d%fill_u ) )   &
3183                check_passed = .FALSE.
3184          ENDIF
3185          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3186             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_u must ' //    &
3187                              'not contain any _FillValues'
3188             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
3189          ENDIF
3190       ENDIF
3191
3192       IF ( init_3d%from_file_v )  THEN
3193          check_passed = .TRUE.
3194          IF ( init_3d%lod_v == 1 )  THEN
3195             IF ( ANY( init_3d%v_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_v ) )       &
3196                check_passed = .FALSE.
3197          ELSEIF ( init_3d%lod_v == 2 )  THEN
3198             IF ( ANY( v(nzb+1:nzt+1,nysv:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_v ) )   &
3199                check_passed = .FALSE.
3200          ENDIF
3201          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3202             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_v must ' //    &
3203                              'not contain any _FillValues'
3204             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
3205          ENDIF
3206       ENDIF
3207
3208       IF ( init_3d%from_file_w )  THEN
3209          check_passed = .TRUE.
3210          IF ( init_3d%lod_w == 1 )  THEN
3211             IF ( ANY( init_3d%w_init(nzb+1:nzt) == init_3d%fill_w ) )         &
3212                check_passed = .FALSE.
3213          ELSEIF ( init_3d%lod_w == 2 )  THEN
3214             IF ( ANY( w(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_w ) )      &
3215                check_passed = .FALSE.
3216          ENDIF
3217          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3218             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_w must ' //    &
3219                              'not contain any _FillValues'
3220             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
3221          ENDIF
3222       ENDIF
3223
3224       IF ( init_3d%from_file_pt )  THEN
3225          check_passed = .TRUE.
3226          IF ( init_3d%lod_pt == 1 )  THEN
3227             IF ( ANY( init_3d%pt_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_pt ) )     &
3228                check_passed = .FALSE.
3229          ELSEIF ( init_3d%lod_pt == 2 )  THEN
3230             IF ( ANY( pt(nzb+1:nzt+1,nys:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_pt ) )  &
3231                check_passed = .FALSE.
3232          ENDIF
3233          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3234             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_pt must ' //   &
3235                              'not contain any _FillValues'
3236             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
3237          ENDIF
3238       ENDIF
3239
3240       IF ( init_3d%from_file_q )  THEN
3241          check_passed = .TRUE.
3242          IF ( init_3d%lod_q == 1 )  THEN
3243             IF ( ANY( init_3d%q_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_q ) )       &
3244                check_passed = .FALSE.
3245          ELSEIF ( init_3d%lod_q == 2 )  THEN
3246             IF ( ANY( q(nzb+1:nzt+1,nys:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_q ) )    &
3247                check_passed = .FALSE.
3248          ENDIF
3249          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3250             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_q must ' //    &
3251                              'not contain any _FillValues'
3252             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
3253          ENDIF
3254       ENDIF
3255!
3256!--    Workaround for cyclic conditions. Please see above for further explanation.
3257       IF ( bc_lr_cyc  .AND.  nxl == 0 )  nxlu = nxl
3258       IF ( bc_ns_cyc  .AND.  nys == 0 )  nysv = nys
3259
3260    END SUBROUTINE netcdf_data_input_init_3d
3261   
3262!------------------------------------------------------------------------------!
3263! Description:
3264! ------------
3265!> Reads initialization data of u, v, w, pt, q, geostrophic wind components,
3266!> as well as soil moisture and soil temperature, derived from larger-scale
3267!> model (COSMO) by Inifor.
3268!------------------------------------------------------------------------------!
3269    SUBROUTINE netcdf_data_input_init_lsm
3270
3271       USE control_parameters,                                                 &
3272           ONLY:  message_string
3273
3274       USE indices,                                                            &
3275           ONLY:  nx, nxl, nxr, ny, nyn, nys
3276
3277       IMPLICIT NONE
3278
3279       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names !< string containing all variables on file
3280     
3281       INTEGER(iwp) ::  id_dynamic !< NetCDF id of dynamic input file
3282       INTEGER(iwp) ::  num_vars   !< number of variables in netcdf input file
3283
3284!
3285!--    Skip routine if no input file with dynamic input data is available.
3286       IF ( .NOT. input_pids_dynamic )  RETURN
3287!
3288!--    CPU measurement
3289       CALL cpu_log( log_point_s(85), 'NetCDF input init', 'start' )
3290
3291#if defined ( __netcdf )
3292!
3293!--    Open file in read-only mode
3294       CALL open_read_file( TRIM( input_file_dynamic ) //                      &
3295                            TRIM( coupling_char ), id_dynamic )
3296
3297!
3298!--    At first, inquire all variable names.
3299       CALL inquire_num_variables( id_dynamic, num_vars )
3300!
3301!--    Allocate memory to store variable names.
3302       ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
3303       CALL inquire_variable_names( id_dynamic, var_names )
3304!
3305!--    Read vertical dimension for soil depth.
3306       IF ( check_existence( var_names, 'zsoil' ) )                            &
3307          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nzs,&
3308                                                       'zsoil' )
3309!
3310!--    Read also the horizontal dimensions required for soil initialization.
3311!--    Please note, in case of non-nested runs or in case of root domain,
3312!--    these data is already available, but will be read again for the sake
3313!--    of clearness.
3314       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nx,    &
3315                                                    'x'  )
3316       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%ny,    &
3317                                                    'y'  )
3318!
3319!--    Check for correct horizontal and vertical dimension. Please note,
3320!--    in case of non-nested runs or in case of root domain, these checks
3321!--    are already performed
3322       IF ( init_3d%nx-1 /= nx  .OR.  init_3d%ny-1 /= ny )  THEN
3323          message_string = 'Number of inifor horizontal grid points  '//       &
3324                           'does not match the number of numeric grid points.'
3325          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0543', 1, 2, 0, 6, 0 )
3326       ENDIF
3327!
3328!--    Read vertical dimensions. Later, these are required for eventual
3329!--    inter- and extrapolations of the initialization data.
3330       IF ( check_existence( var_names, 'zsoil' ) )  THEN
3331          ALLOCATE( init_3d%z_soil(1:init_3d%nzs) )
3332          CALL get_variable( id_dynamic, 'zsoil', init_3d%z_soil )
3333       ENDIF
3334!
3335!--    Read initial data for soil moisture
3336       IF ( check_existence( var_names, 'init_soil_m' ) )  THEN
3337!
3338!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
3339          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill,                           &
3340                              init_3d%fill_msoil,                              &
3341                              .FALSE., 'init_soil_m' )
3342          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod,                            &
3343                              init_3d%lod_msoil,                               &
3344                              .FALSE., 'init_soil_m' )
3345!
3346!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
3347          IF ( init_3d%lod_msoil == 1 )  THEN
3348             ALLOCATE( init_3d%msoil_1d(0:init_3d%nzs-1) )
3349
3350             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_soil_m',                     &
3351                                init_3d%msoil_1d(0:init_3d%nzs-1) )
3352!
3353!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3354          ELSEIF ( init_3d%lod_msoil == 2 )  THEN
3355             ALLOCATE ( init_3d%msoil_3d(0:init_3d%nzs-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
3356
3357            CALL get_variable( id_dynamic, 'init_soil_m',                      &   
3358                             init_3d%msoil_3d(0:init_3d%nzs-1,nys:nyn,nxl:nxr),&
3359                             nxl, nxr, nys, nyn, 0, init_3d%nzs-1 )
3360
3361          ENDIF
3362          init_3d%from_file_msoil = .TRUE.
3363       ENDIF
3364!
3365!--    Read soil temperature
3366       IF ( check_existence( var_names, 'init_soil_t' ) )  THEN
3367!
3368!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
3369          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill,                           &
3370                              init_3d%fill_tsoil,                              &
3371                              .FALSE., 'init_soil_t' )
3372          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod,                            &
3373                              init_3d%lod_tsoil,                               &
3374                              .FALSE., 'init_soil_t' )
3375!
3376!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
3377          IF ( init_3d%lod_tsoil == 1 )  THEN
3378             ALLOCATE( init_3d%tsoil_1d(0:init_3d%nzs-1) )
3379
3380             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_soil_t',                     &
3381                                init_3d%tsoil_1d(0:init_3d%nzs-1) )
3382
3383!
3384!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3385          ELSEIF ( init_3d%lod_tsoil == 2 )  THEN
3386             ALLOCATE ( init_3d%tsoil_3d(0:init_3d%nzs-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
3387             
3388             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_soil_t',                     &   
3389                             init_3d%tsoil_3d(0:init_3d%nzs-1,nys:nyn,nxl:nxr),&
3390                             nxl, nxr, nys, nyn, 0, init_3d%nzs-1 )
3391          ENDIF
3392          init_3d%from_file_tsoil = .TRUE.
3393       ENDIF
3394!
3395!--    Close input file
3396       CALL close_input_file( id_dynamic )
3397#endif
3398!
3399!--    End of CPU measurement
3400       CALL cpu_log( log_point_s(85), 'NetCDF input init', 'stop' )
3401
3402    END SUBROUTINE netcdf_data_input_init_lsm   
3403
3404!------------------------------------------------------------------------------!
3405! Description:
3406! ------------
3407!> Reads data at lateral and top boundaries derived from larger-scale model
3408!> (COSMO) by Inifor.
3409!------------------------------------------------------------------------------!
3410    SUBROUTINE netcdf_data_input_offline_nesting
3411
3412       USE control_parameters,                                                 &
3413           ONLY:  air_chemistry, bc_dirichlet_l, bc_dirichlet_n,               &
3414                  bc_dirichlet_r, bc_dirichlet_s, humidity, neutral,           &
3415                  nesting_offline, time_since_reference_point
3416
3417       USE indices,                                                            &
3418           ONLY:  nxl, nxlu, nxr, nyn, nys, nysv, nzb, nzt
3419
3420       IMPLICIT NONE
3421       
3422       INTEGER(iwp) ::  id_dynamic !< NetCDF id of dynamic input file
3423       INTEGER(iwp) ::  n          !< running index for chemistry variables
3424       INTEGER(iwp) ::  num_vars   !< number of variables in netcdf input file
3425       INTEGER(iwp) ::  t          !< running index time dimension
3426!
3427!--    Skip input if no forcing from larger-scale models is applied.
3428       IF ( .NOT. nesting_offline )  RETURN
3429
3430!
3431!--    CPU measurement
3432       CALL cpu_log( log_point_s(86), 'NetCDF input forcing', 'start' )
3433
3434#if defined ( __netcdf )
3435!
3436!--    Open file in read-only mode
3437       CALL open_read_file( TRIM( input_file_dynamic ) //                      &
3438                            TRIM( coupling_char ), id_dynamic )
3439!
3440!--    Initialize INIFOR forcing.
3441       IF ( .NOT. nest_offl%init )  THEN
3442!
3443!--       At first, inquire all variable names.
3444          CALL inquire_num_variables( id_dynamic, num_vars )
3445!
3446!--       Allocate memory to store variable names.
3447          ALLOCATE( nest_offl%var_names(1:num_vars) )
3448          CALL inquire_variable_names( id_dynamic, nest_offl%var_names )
3449!
3450!--       Read time dimension, allocate memory and finally read time array
3451          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic,             &
3452                                                       nest_offl%nt, 'time' )
3453
3454          IF ( check_existence( nest_offl%var_names, 'time' ) )  THEN
3455             ALLOCATE( nest_offl%time(0:nest_offl%nt-1) )
3456             CALL get_variable( id_dynamic, 'time', nest_offl%time )
3457          ENDIF
3458!
3459!--       Read vertical dimension of scalar und w grid
3460          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic,             &
3461                                                       nest_offl%nzu, 'z' )
3462          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic,             &
3463                                                       nest_offl%nzw, 'zw' )
3464
3465          IF ( check_existence( nest_offl%var_names, 'z' ) )  THEN
3466             ALLOCATE( nest_offl%zu_atmos(1:nest_offl%nzu) )
3467             CALL get_variable( id_dynamic, 'z', nest_offl%zu_atmos )
3468          ENDIF
3469          IF ( check_existence( nest_offl%var_names, 'zw' ) )  THEN
3470             ALLOCATE( nest_offl%zw_atmos(1:nest_offl%nzw) )
3471             CALL get_variable( id_dynamic, 'zw', nest_offl%zw_atmos )
3472          ENDIF
3473
3474!
3475!--       Read surface pressure
3476          IF ( check_existence( nest_offl%var_names,                           &
3477                                'surface_forcing_surface_pressure' ) )  THEN
3478             ALLOCATE( nest_offl%surface_pressure(0:nest_offl%nt-1) )
3479             CALL get_variable( id_dynamic,                                    &
3480                                'surface_forcing_surface_pressure',            &
3481                                nest_offl%surface_pressure )
3482          ENDIF
3483!
3484!--       Set control flag to indicate that initialization is already done
3485          nest_offl%init = .TRUE.
3486
3487       ENDIF
3488
3489!
3490!--    Obtain time index for current input starting at 0.
3491!--    @todo: At the moment INIFOR and simulated time correspond
3492!--           to each other. If required, adjust to daytime.
3493       nest_offl%tind = MINLOC( ABS( nest_offl%time -                          &
3494                                     time_since_reference_point ), DIM = 1 )   &
3495                        - 1
3496       nest_offl%tind_p = nest_offl%tind + 1       
3497!
3498!--    Read geostrophic wind components
3499       DO  t = nest_offl%tind, nest_offl%tind_p
3500          CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_ug', t+1,              &
3501                                nest_offl%ug(t-nest_offl%tind,nzb+1:nzt) )
3502          CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_vg', t+1,              &
3503                                nest_offl%vg(t-nest_offl%tind,nzb+1:nzt) )
3504       ENDDO
3505!
3506!--    Read data at lateral and top boundaries. Please note, at left and
3507!--    right domain boundary, yz-layers are read for u, v, w, pt and q.
3508!--    For the v-component, the data starts at nysv, while for the other
3509!--    quantities the data starts at nys. This is equivalent at the north
3510!--    and south domain boundary for the u-component.
3511!--    Further, lateral data is not accessed by parallel IO, indicated by the
3512!--    last passed flag in the subroutine get_variable(). This is because
3513!--    not every PE participates in this collective blocking read operation.
3514       IF ( bc_dirichlet_l )  THEN
3515          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_u',                  &
3516                           nest_offl%u_left(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn),            &
3517                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3518                           nyn-nys+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3519     
3520          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_v',                  &
3521                           nest_offl%v_left(0:1,nzb+1:nzt,nysv:nyn),           &
3522                           nysv, nzb+1, nest_offl%tind+1,                      &
3523                           nyn-nysv+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3524
3525          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_w',                  &
3526                           nest_offl%w_left(0:1,nzb+1:nzt-1,nys:nyn),          &
3527                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3528                           nyn-nys+1, nest_offl%nzw, 2, .FALSE. )
3529
3530          IF ( .NOT. neutral )  THEN
3531             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_pt',              &
3532                           nest_offl%pt_left(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn),           &
3533                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3534                           nyn-nys+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3535          ENDIF
3536
3537          IF ( humidity )  THEN
3538             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_qv',              &
3539                           nest_offl%q_left(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn),            &
3540                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3541                           nyn-nys+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3542          ENDIF
3543         
3544          IF ( air_chemistry )  THEN
3545             DO  n = 1, UBOUND(nest_offl%var_names_chem_l, 1)
3546                IF ( check_existence( nest_offl%var_names,                     &
3547                                      nest_offl%var_names_chem_l(n) ) )        &
3548                THEN
3549                   CALL get_variable( id_dynamic,                              &
3550                              TRIM( nest_offl%var_names_chem_l(n) ),           &
3551                              nest_offl%chem_left(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn,n),    &
3552                              nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                  &
3553                              nyn-nys+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3554                   nest_offl%chem_from_file_l(n) = .TRUE.
3555                ENDIF
3556             ENDDO
3557          ENDIF
3558
3559       ENDIF
3560
3561       IF ( bc_dirichlet_r )  THEN
3562          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_u',                 &
3563                           nest_offl%u_right(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn),           &
3564                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3565                           nyn-nys+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3566                           
3567          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_v',                 &
3568                           nest_offl%v_right(0:1,nzb+1:nzt,nysv:nyn),          &
3569                           nysv, nzb+1, nest_offl%tind+1,                      &
3570                           nyn-nysv+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3571                           
3572          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_w',                 &
3573                           nest_offl%w_right(0:1,nzb+1:nzt-1,nys:nyn),         &
3574                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3575                           nyn-nys+1, nest_offl%nzw, 2, .FALSE. )
3576                           
3577          IF ( .NOT. neutral )  THEN
3578             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_pt',             &
3579                           nest_offl%pt_right(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn),          &
3580                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3581                           nyn-nys+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3582          ENDIF
3583          IF ( humidity )  THEN
3584             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_qv',             &
3585                           nest_offl%q_right(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn),           &
3586                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3587                           nyn-nys+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3588          ENDIF
3589         
3590          IF ( air_chemistry )  THEN
3591             DO  n = 1, UBOUND(nest_offl%var_names_chem_r, 1)
3592                IF ( check_existence( nest_offl%var_names,                     &
3593                                      nest_offl%var_names_chem_r(n) ) )        &
3594                THEN
3595                   CALL get_variable( id_dynamic,                              &
3596                              TRIM( nest_offl%var_names_chem_r(n) ),           &
3597                              nest_offl%chem_right(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn,n),   &
3598                              nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                  &
3599                              nyn-nys+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3600                   nest_offl%chem_from_file_r(n) = .TRUE.
3601                ENDIF
3602             ENDDO
3603          ENDIF
3604       ENDIF
3605
3606       IF ( bc_dirichlet_n )  THEN
3607       
3608          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_u',                 &
3609                           nest_offl%u_north(0:1,nzb+1:nzt,nxlu:nxr),          &
3610                           nxlu, nzb+1, nest_offl%tind+1,                      &
3611                           nxr-nxlu+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3612                           
3613          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_v',                 &
3614                           nest_offl%v_north(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr),           &
3615                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3616                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3617                           
3618          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_w',                 &
3619                           nest_offl%w_north(0:1,nzb+1:nzt-1,nxl:nxr),         &
3620                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3621                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzw, 2, .FALSE. )
3622                           
3623          IF ( .NOT. neutral )  THEN
3624             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_pt',             &
3625                           nest_offl%pt_north(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr),          &
3626                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3627                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3628          ENDIF
3629          IF ( humidity )  THEN
3630             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_qv',             &
3631                           nest_offl%q_north(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr),           &
3632                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3633                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3634          ENDIF
3635         
3636          IF ( air_chemistry )  THEN
3637             DO  n = 1, UBOUND(nest_offl%var_names_chem_n, 1)
3638                IF ( check_existence( nest_offl%var_names,                     &
3639                                      nest_offl%var_names_chem_n(n) ) )        &
3640                THEN
3641                   CALL get_variable( id_dynamic,                              &
3642                              TRIM( nest_offl%var_names_chem_n(n) ),           &
3643                              nest_offl%chem_north(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr,n),   &
3644                              nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                  &
3645                              nxr-nxl+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3646                   nest_offl%chem_from_file_n(n) = .TRUE.
3647                ENDIF
3648             ENDDO
3649          ENDIF
3650       ENDIF
3651
3652       IF ( bc_dirichlet_s )  THEN
3653          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_u',                 &
3654                           nest_offl%u_south(0:1,nzb+1:nzt,nxlu:nxr),          &
3655                           nxlu, nzb+1, nest_offl%tind+1,                      &
3656                           nxr-nxlu+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3657
3658          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_v',                 &
3659                           nest_offl%v_south(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr),           &
3660                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3661                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3662                           
3663          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_w',                 &
3664                           nest_offl%w_south(0:1,nzb+1:nzt-1,nxl:nxr),         &
3665                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3666                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzw, 2, .FALSE. )
3667                           
3668          IF ( .NOT. neutral )  THEN
3669             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_pt',             &
3670                           nest_offl%pt_south(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr),          &
3671                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3672                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3673          ENDIF
3674          IF ( humidity )  THEN
3675             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_qv',             &
3676                           nest_offl%q_south(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr),           &
3677                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3678                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3679          ENDIF
3680         
3681          IF ( air_chemistry )  THEN
3682             DO  n = 1, UBOUND(nest_offl%var_names_chem_s, 1)
3683                IF ( check_existence( nest_offl%var_names,                     &
3684                                      nest_offl%var_names_chem_s(n) ) )        &
3685                THEN
3686                   CALL get_variable( id_dynamic,                              &
3687                              TRIM( nest_offl%var_names_chem_s(n) ),           &
3688                              nest_offl%chem_south(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr,n),   &
3689                              nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                  &
3690                              nxr-nxl+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3691                   nest_offl%chem_from_file_s(n) = .TRUE.
3692                ENDIF
3693             ENDDO
3694          ENDIF
3695       ENDIF
3696
3697!
3698!--    Top boundary
3699       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_u',                      &
3700                             nest_offl%u_top(0:1,nys:nyn,nxlu:nxr),            &
3701                             nxlu, nys+1, nest_offl%tind+1,                    &
3702                             nxr-nxlu+1, nyn-nys+1, 2, .TRUE. )
3703
3704       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_v',                      &
3705                             nest_offl%v_top(0:1,nysv:nyn,nxl:nxr),            &
3706                             nxl+1, nysv, nest_offl%tind+1,                    &
3707                             nxr-nxl+1, nyn-nysv+1, 2, .TRUE. )
3708                             
3709       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_w',                      &
3710                             nest_offl%w_top(0:1,nys:nyn,nxl:nxr),             &
3711                             nxl+1, nys+1, nest_offl%tind+1,                   &
3712                             nxr-nxl+1, nyn-nys+1, 2, .TRUE. )
3713                             
3714       IF ( .NOT. neutral )  THEN
3715          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_pt',                  &
3716                                nest_offl%pt_top(0:1,nys:nyn,nxl:nxr),         &
3717                                nxl+1, nys+1, nest_offl%tind+1,                &
3718                                nxr-nxl+1, nyn-nys+1, 2, .TRUE. )
3719       ENDIF
3720       IF ( humidity )  THEN
3721          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_qv',                  &
3722                                nest_offl%q_top(0:1,nys:nyn,nxl:nxr),          &
3723                                nxl+1, nys+1, nest_offl%tind+1,                &
3724                                nxr-nxl+1, nyn-nys+1, 2, .TRUE. )
3725       ENDIF
3726       
3727       IF ( air_chemistry )  THEN
3728          DO  n = 1, UBOUND(nest_offl%var_names_chem_t, 1)
3729             IF ( check_existence( nest_offl%var_names,                     &
3730                                   nest_offl%var_names_chem_t(n) ) )  THEN     
3731                CALL get_variable( id_dynamic,                                 &
3732                              TRIM( nest_offl%var_names_chem_t(n) ),           &
3733                              nest_offl%chem_top(0:1,nys:nyn,nxl:nxr,n),       &
3734                              nxl+1, nys+1, nest_offl%tind+1,                  &
3735                              nxr-nxl+1, nyn-nys+1, 2, .TRUE. )
3736                nest_offl%chem_from_file_t(n) = .TRUE.
3737             ENDIF
3738          ENDDO
3739       ENDIF
3740
3741!
3742!--    Close input file
3743       CALL close_input_file( id_dynamic )
3744#endif
3745!
3746!--    End of CPU measurement
3747       CALL cpu_log( log_point_s(86), 'NetCDF input forcing', 'stop' )
3748
3749    END SUBROUTINE netcdf_data_input_offline_nesting
3750
3751
3752!------------------------------------------------------------------------------!
3753! Description:
3754! ------------
3755!> Checks input file for consistency and minimum requirements.
3756!------------------------------------------------------------------------------!
3757    SUBROUTINE netcdf_data_input_check_dynamic
3758
3759       USE control_parameters,                                                 &
3760           ONLY:  initializing_actions, message_string, nesting_offline 
3761
3762       IMPLICIT NONE
3763
3764!
3765!--    In case of forcing, check whether dynamic input file is present
3766       IF ( .NOT. input_pids_dynamic  .AND.  nesting_offline  )  THEN
3767          message_string = 'nesting_offline = .TRUE. requires dynamic '  //    &
3768                            'input file ' //                                   &
3769                            TRIM( input_file_dynamic ) // TRIM( coupling_char )
3770          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0546', 1, 2, 0, 6, 0 )
3771       ENDIF
3772!
3773!--    Dynamic input file must also be present if initialization via inifor is
3774!--    prescribed.
3775       IF ( .NOT. input_pids_dynamic  .AND.                                    &
3776            TRIM( initializing_actions ) == 'inifor' )  THEN
3777          message_string = 'initializing_actions = inifor requires dynamic ' //&
3778                           'input file ' // TRIM( input_file_dynamic ) //      &
3779                           TRIM( coupling_char )
3780          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0547', 1, 2, 0, 6, 0 )
3781       ENDIF
3782
3783    END SUBROUTINE netcdf_data_input_check_dynamic
3784
3785!------------------------------------------------------------------------------!
3786! Description:
3787! ------------
3788!> Checks input file for consistency and minimum requirements.
3789!------------------------------------------------------------------------------!
3790    SUBROUTINE netcdf_data_input_check_static
3791
3792       USE arrays_3d,                                                          &
3793           ONLY:  zu
3794
3795       USE control_parameters,                                                 &
3796           ONLY:  land_surface, message_string, urban_surface
3797
3798       USE grid_variables,                                                     &
3799           ONLY:  dx, dy
3800
3801       USE indices,                                                            &
3802           ONLY:  nx, nxl, nxr, ny, nyn, nys
3803
3804       IMPLICIT NONE
3805
3806       INTEGER(iwp) ::  i      !< loop index along x-direction
3807       INTEGER(iwp) ::  j      !< loop index along y-direction
3808       INTEGER(iwp) ::  n_surf !< number of different surface types at given location
3809
3810       LOGICAL      ::  check_passed !< flag indicating if a check passed
3811
3812!
3813!--    Return if no static input file is available
3814       IF ( .NOT. input_pids_static )  RETURN
3815!
3816!--    Check whether dimension size in input file matches the model dimensions
3817       IF ( dim_static%nx-1 /= nx  .OR.  dim_static%ny-1 /= ny )  THEN
3818          message_string = 'Static input file: horizontal dimension in ' //    &
3819                           'x- and/or y-direction ' //                         &
3820                           'do not match the respective model dimension'
3821          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0548', 1, 2, 0, 6, 0 )
3822       ENDIF
3823!
3824!--    Check if grid spacing of provided input data matches the respective
3825!--    grid spacing in the model.
3826       IF ( ABS( dim_static%x(1) - dim_static%x(0) - dx ) > 10E-6_wp  .OR.     &
3827            ABS( dim_static%y(1) - dim_static%y(0) - dy ) > 10E-6_wp )  THEN
3828          message_string = 'Static input file: horizontal grid spacing ' //    &
3829                           'in x- and/or y-direction ' //                      &
3830                           'do not match the respective model grid spacing.'
3831          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0549', 1, 2, 0, 6, 0 )
3832       ENDIF
3833!
3834!--    Check for correct dimension of surface_fractions, should run from 0-2.
3835       IF ( surface_fraction_f%from_file )  THEN
3836          IF ( surface_fraction_f%nf-1 > 2 )  THEN
3837             message_string = 'nsurface_fraction must not be larger than 3.' 
3838             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0580', 1, 2, 0, 6, 0 )
3839          ENDIF
3840       ENDIF
3841!
3842!--    Check orography for fill-values. For the moment, give an error message.
3843!--    More advanced methods, e.g. a nearest neighbor algorithm as used in GIS
3844!--    systems might be implemented later.
3845!--    Please note, if no terrain height is provided, it is set to 0.
3846       IF ( ANY( terrain_height_f%var == terrain_height_f%fill ) )  THEN
3847          message_string = 'NetCDF variable zt is not ' //                     &
3848                           'allowed to have missing data'
3849          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0550', 2, 2, myid, 6, 0 )
3850       ENDIF
3851!
3852!--    Check for negative terrain heights
3853       IF ( ANY( terrain_height_f%var < 0.0_wp ) )  THEN
3854          message_string = 'NetCDF variable zt is not ' //                     &
3855                           'allowed to have negative values'
3856          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0551', 2, 2, myid, 6, 0 )
3857       ENDIF
3858!
3859!--    If 3D buildings are read, check if building information is consistent
3860!--    to numeric grid.
3861       IF ( buildings_f%from_file )  THEN
3862          IF ( buildings_f%lod == 2 )  THEN
3863             IF ( buildings_f%nz > SIZE( zu ) )  THEN
3864                message_string = 'Reading 3D building data - too much ' //     &
3865                                 'data points along the vertical coordinate.'
3866                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0552', 2, 2, 0, 6, 0 )
3867             ENDIF
3868
3869             IF ( ANY( ABS( buildings_f%z(0:buildings_f%nz-1) -                &
3870                       zu(0:buildings_f%nz-1) ) > 1E-6_wp ) )  THEN
3871                message_string = 'Reading 3D building data - vertical ' //     &
3872                                 'coordinate do not match numeric grid.'
3873                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0553', 2, 2, myid, 6, 0 )
3874             ENDIF
3875          ENDIF
3876       ENDIF
3877
3878!
3879!--    Skip further checks concerning buildings and natural surface properties
3880!--    if no urban surface and land surface model are applied.
3881       IF (  .NOT. land_surface  .AND.  .NOT. urban_surface )  RETURN
3882!
3883!--    Check for minimum requirement of surface-classification data in case
3884!--    static input file is used.
3885       IF ( ( .NOT. vegetation_type_f%from_file  .OR.                          &
3886              .NOT. pavement_type_f%from_file    .OR.                          &
3887              .NOT. water_type_f%from_file       .OR.                          &
3888              .NOT. soil_type_f%from_file             ) .OR.                   &
3889             ( urban_surface  .AND.  .NOT. building_type_f%from_file ) )  THEN
3890          message_string = 'Minimum requirement for surface classification ' //&
3891                           'is not fulfilled. At least ' //                    &
3892                           'vegetation_type, pavement_type, ' //               &
3893                           'soil_type and water_type are '//                   &
3894                           'required. If urban-surface model is applied, ' //  &
3895                           'also building_type ist required'
3896          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0554', 1, 2, 0, 6, 0 )
3897       ENDIF
3898!
3899!--    Check for general availability of input variables.
3900!--    If vegetation_type is 0 at any location, vegetation_pars as well as
3901!--    root_area_dens_s are required.
3902       IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
3903          IF ( ANY( vegetation_type_f%var == 0 ) )  THEN
3904             IF ( .NOT. vegetation_pars_f%from_file )  THEN
3905                message_string = 'If vegetation_type = 0 at any location, ' // &
3906                                 'vegetation_pars is required'
3907                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0555', 2, 2, -1, 6, 0 )
3908             ENDIF
3909             IF ( .NOT. root_area_density_lsm_f%from_file )  THEN
3910                message_string = 'If vegetation_type = 0 at any location, ' // &
3911                                 'root_area_dens_s is required'
3912                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0556', 2, 2, myid, 6, 0 )
3913             ENDIF
3914          ENDIF
3915       ENDIF
3916!
3917!--    If soil_type is zero at any location, soil_pars is required.
3918       IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
3919          check_passed = .TRUE.
3920          IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
3921             IF ( ANY( soil_type_f%var_2d == 0 ) )  THEN
3922                IF ( .NOT. soil_pars_f%from_file )  check_passed = .FALSE.
3923             ENDIF
3924          ELSE
3925             IF ( ANY( soil_type_f%var_3d == 0 ) )  THEN
3926                IF ( .NOT. soil_pars_f%from_file )  check_passed = .FALSE.
3927             ENDIF
3928          ENDIF
3929          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3930             message_string = 'If soil_type = 0 at any location, ' //          &
3931                              'soil_pars is required'
3932             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0557', 2, 2, myid, 6, 0 )
3933          ENDIF
3934       ENDIF
3935!
3936!--    Buildings require a type in case of urban-surface model.
3937       IF ( buildings_f%from_file  .AND.  .NOT. building_type_f%from_file  )  THEN
3938          message_string = 'If buildings are provided, also building_type ' // &
3939                           'is required'
3940          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0581', 2, 2, myid, 6, 0 )
3941       ENDIF
3942!
3943!--    Buildings require an ID.
3944       IF ( buildings_f%from_file  .AND.  .NOT. building_id_f%from_file  )  THEN
3945          message_string = 'If buildings are provided, also building_id ' //   &
3946                           'is required'
3947          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0582', 2, 2, myid, 6, 0 )
3948       ENDIF
3949!
3950!--    If building_type is zero at any location, building_pars is required.
3951       IF ( building_type_f%from_file )  THEN
3952          IF ( ANY( building_type_f%var == 0 ) )  THEN
3953             IF ( .NOT. building_pars_f%from_file )  THEN
3954                message_string = 'If building_type = 0 at any location, ' //   &
3955                                 'building_pars is required'
3956                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0558', 2, 2, myid, 6, 0 )
3957             ENDIF
3958          ENDIF
3959       ENDIF
3960!
3961!--    If building_type is provided, also building_id is needed (due to the
3962!--    filtering algorithm).
3963       IF ( building_type_f%from_file  .AND.  .NOT. building_id_f%from_file )  &
3964       THEN
3965          message_string = 'If building_type is provided, also building_id '// &
3966                           'is required'
3967          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0519', 2, 2, myid, 6, 0 )
3968       ENDIF       
3969!
3970!--    If albedo_type is zero at any location, albedo_pars is required.
3971       IF ( albedo_type_f%from_file )  THEN
3972          IF ( ANY( albedo_type_f%var == 0 ) )  THEN
3973             IF ( .NOT. albedo_pars_f%from_file )  THEN
3974                message_string = 'If albedo_type = 0 at any location, ' //     &
3975                                 'albedo_pars is required'
3976                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0559', 2, 2, myid, 6, 0 )
3977             ENDIF
3978          ENDIF
3979       ENDIF
3980!
3981!--    If pavement_type is zero at any location, pavement_pars is required.
3982       IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
3983          IF ( ANY( pavement_type_f%var == 0 ) )  THEN
3984             IF ( .NOT. pavement_pars_f%from_file )  THEN
3985                message_string = 'If pavement_type = 0 at any location, ' //   &
3986                                 'pavement_pars is required'
3987                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0560', 2, 2, myid, 6, 0 )
3988             ENDIF
3989          ENDIF
3990       ENDIF
3991!
3992!--    If pavement_type is zero at any location, also pavement_subsurface_pars
3993!--    is required.
3994       IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
3995          IF ( ANY( pavement_type_f%var == 0 ) )  THEN
3996             IF ( .NOT. pavement_subsurface_pars_f%from_file )  THEN
3997                message_string = 'If pavement_type = 0 at any location, ' //   &
3998                                 'pavement_subsurface_pars is required'
3999                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0561', 2, 2, myid, 6, 0 )
4000             ENDIF
4001          ENDIF
4002       ENDIF
4003!
4004!--    If water_type is zero at any location, water_pars is required.
4005       IF ( water_type_f%from_file )  THEN
4006          IF ( ANY( water_type_f%var == 0 ) )  THEN
4007             IF ( .NOT. water_pars_f%from_file )  THEN
4008                message_string = 'If water_type = 0 at any location, ' //      &
4009                                 'water_pars is required'
4010                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0562', 2, 2,myid, 6, 0 )
4011             ENDIF
4012          ENDIF
4013       ENDIF
4014!
4015!--    Check for local consistency of the input data.
4016       DO  i = nxl, nxr
4017          DO  j = nys, nyn
4018!
4019!--          For each (y,x)-location at least one of the parameters
4020!--          vegetation_type, pavement_type, building_type, or water_type
4021!--          must be set to a non­missing value.
4022             IF ( vegetation_type_f%var(j,i) == vegetation_type_f%fill  .AND.  &
4023                  pavement_type_f%var(j,i)   == pavement_type_f%fill    .AND.  &
4024                  building_type_f%var(j,i)   == building_type_f%fill    .AND.  &
4025                  water_type_f%var(j,i)      == water_type_f%fill )  THEN
4026                WRITE( message_string, * ) 'At least one of the parameters '// &
4027                                 'vegetation_type, pavement_type, '     //     &
4028                                 'building_type, or water_type must be set '// &
4029                                 'to a non-missing value. Grid point: ', j, i
4030                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0563', 2, 2, myid, 6, 0 )
4031             ENDIF
4032!
4033!--          Note that a soil_type is required for each location (y,x) where
4034!--          either vegetation_type or pavement_type is a non­missing value.
4035             IF ( ( vegetation_type_f%var(j,i) /= vegetation_type_f%fill  .OR. &
4036                    pavement_type_f%var(j,i)   /= pavement_type_f%fill ) )  THEN
4037                check_passed = .TRUE.
4038                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
4039                   IF ( soil_type_f%var_2d(j,i) == soil_type_f%fill )          &
4040                      check_passed = .FALSE.
4041                ELSE
4042                   IF ( ANY( soil_type_f%var_3d(:,j,i) == soil_type_f%fill) )  &
4043                      check_passed = .FALSE.
4044                ENDIF
4045
4046                IF ( .NOT. check_passed )  THEN
4047                   message_string = 'soil_type is required for each '//        &
4048                                 'location (y,x) where vegetation_type or ' // &
4049                                 'pavement_type is a non-missing value.'
4050                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0564',            &
4051                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4052                ENDIF
4053             ENDIF
4054!
4055!--          Check for consistency of surface fraction. If more than one type
4056!--          is set, surface fraction need to be given and the sum must not
4057!--          be larger than 1.
4058             n_surf = 0
4059             IF ( vegetation_type_f%var(j,i) /= vegetation_type_f%fill )       &
4060                n_surf = n_surf + 1
4061             IF ( water_type_f%var(j,i)      /= water_type_f%fill )            &
4062                n_surf = n_surf + 1
4063             IF ( pavement_type_f%var(j,i)   /= pavement_type_f%fill )         &
4064                n_surf = n_surf + 1
4065
4066             IF ( n_surf > 1 )  THEN
4067                IF ( .NOT. surface_fraction_f%from_file )  THEN
4068                   message_string = 'If more than one surface type is ' //     &
4069                                 'given at a location, surface_fraction ' //   &
4070                                 'must be provided.'
4071                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0565',            &
4072                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4073                ELSEIF ( ANY ( surface_fraction_f%frac(:,j,i) ==               &
4074                               surface_fraction_f%fill ) )  THEN
4075                   message_string = 'If more than one surface type is ' //     &
4076                                 'given at a location, surface_fraction ' //   &
4077                                 'must be provided.'
4078                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0565',            &
4079                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4080                ENDIF
4081             ENDIF
4082!
4083!--          Check for further mismatches. e.g. relative fractions exceed 1 or
4084!--          vegetation_type is set but surface vegetation fraction is zero,
4085!--          etc..
4086             IF ( surface_fraction_f%from_file )  THEN
4087!
4088!--             Sum of relative fractions must not exceed 1.
4089                IF ( SUM ( surface_fraction_f%frac(0:2,j,i) ) > 1.0_wp )  THEN
4090                   message_string = 'surface_fraction must not exceed 1'
4091                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0566',            &
4092                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4093                ENDIF
4094!
4095!--             Relative fraction for a type must not be zero at locations where
4096!--             this type is set.
4097                IF (                                                           &
4098                  ( vegetation_type_f%var(j,i) /= vegetation_type_f%fill  .AND.&
4099                 ( surface_fraction_f%frac(ind_veg_wall,j,i) == 0.0_wp .OR.    &
4100                   surface_fraction_f%frac(ind_veg_wall,j,i) ==                &
4101                                                     surface_fraction_f%fill ) &
4102                  )  .OR.                                                      &
4103                  ( pavement_type_f%var(j,i) /= pavement_type_f%fill     .AND. &
4104                 ( surface_fraction_f%frac(ind_pav_green,j,i) == 0.0_wp .OR.   &
4105                   surface_fraction_f%frac(ind_pav_green,j,i) ==               &
4106                                                     surface_fraction_f%fill ) &
4107                  )  .OR.                                                      &
4108                  ( water_type_f%var(j,i) /= water_type_f%fill           .AND. &
4109                 ( surface_fraction_f%frac(ind_wat_win,j,i) == 0.0_wp .OR.     &
4110                   surface_fraction_f%frac(ind_wat_win,j,i) ==                 &
4111                                                     surface_fraction_f%fill ) &
4112                  ) )  THEN
4113                   WRITE( message_string, * ) 'Mismatch in setting of '     // &
4114                             'surface_fraction. Vegetation-, pavement-, or '// &
4115                             'water surface is given at (i,j) = ( ', i, j,     &
4116                             ' ), but surface fraction is 0 for the given type.'
4117                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0567',            &
4118                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4119                ENDIF
4120!
4121!--             Relative fraction for a type must not contain non-zero values
4122!--             if this type is not set.
4123                IF (                                                           &
4124                  ( vegetation_type_f%var(j,i) == vegetation_type_f%fill  .AND.&
4125                 ( surface_fraction_f%frac(ind_veg_wall,j,i) /= 0.0_wp .AND.   &
4126                   surface_fraction_f%frac(ind_veg_wall,j,i) /=                &
4127                                                     surface_fraction_f%fill ) &
4128                  )  .OR.                                                      &
4129                  ( pavement_type_f%var(j,i) == pavement_type_f%fill     .AND. &
4130                 ( surface_fraction_f%frac(ind_pav_green,j,i) /= 0.0_wp .AND.  &
4131                   surface_fraction_f%frac(ind_pav_green,j,i) /=               &
4132                                                     surface_fraction_f%fill ) &
4133                  )  .OR.                                                      &
4134                  ( water_type_f%var(j,i) == water_type_f%fill           .AND. &
4135                 ( surface_fraction_f%frac(ind_wat_win,j,i) /= 0.0_wp .AND.    &
4136                   surface_fraction_f%frac(ind_wat_win,j,i) /=                 &
4137                                                     surface_fraction_f%fill ) &
4138                  ) )  THEN
4139                   WRITE( message_string, * ) 'Mismatch in setting of '     // &
4140                             'surface_fraction. Vegetation-, pavement-, or '// &
4141                             'water surface is not given at (i,j) = ( ', i, j, &
4142                             ' ), but surface fraction is not 0 for the ' //   &
4143                             'given type.'
4144                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0568',            &
4145                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4146                ENDIF
4147             ENDIF
4148!
4149!--          Check vegetation_pars. If vegetation_type is 0, all parameters
4150!--          need to be set, otherwise, single parameters set by
4151!--          vegetation_type can be overwritten.
4152             IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
4153                IF ( vegetation_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
4154                   IF ( ANY( vegetation_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==               &
4155                             vegetation_pars_f%fill ) )  THEN
4156                      message_string = 'If vegetation_type(y,x) = 0, all '  // &
4157                                       'parameters of vegetation_pars at '//   &
4158                                       'this location must be set.'
4159                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0569',         &
4160                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4161                   ENDIF
4162                ENDIF
4163             ENDIF
4164!
4165!--          Check root distribution. If vegetation_type is 0, all levels must
4166!--          be set.
4167             IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
4168                IF ( vegetation_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
4169                   IF ( ANY( root_area_density_lsm_f%var(:,j,i) ==             &
4170                             root_area_density_lsm_f%fill ) )  THEN
4171                      message_string = 'If vegetation_type(y,x) = 0, all ' //  &
4172                                       'levels of root_area_dens_s ' //        &
4173                                       'must be set at this location.'
4174                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0570',         &
4175                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4176                   ENDIF
4177                ENDIF
4178             ENDIF
4179!
4180!--          Check soil parameters. If soil_type is 0, all parameters
4181!--          must be set.
4182             IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
4183                check_passed = .TRUE.
4184                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
4185                   IF ( soil_type_f%var_2d(j,i) == 0 )  THEN
4186                      IF ( ANY( soil_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                  &
4187                                soil_pars_f%fill ) )  check_passed = .FALSE.
4188                   ENDIF
4189                ELSE
4190                   IF ( ANY( soil_type_f%var_3d(:,j,i) == 0 ) )  THEN
4191                      IF ( ANY( soil_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                  &
4192                                soil_pars_f%fill ) )  check_passed = .FALSE.
4193                   ENDIF
4194                ENDIF
4195                IF ( .NOT. check_passed )  THEN
4196                   message_string = 'If soil_type(y,x) = 0, all levels of '  //&
4197                                    'soil_pars at this location must be set.'
4198                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0571',            &
4199                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4200                ENDIF
4201             ENDIF
4202
4203!
4204!--          Check building parameters. If building_type is 0, all parameters
4205!--          must be set.
4206             IF ( building_type_f%from_file )  THEN
4207                IF ( building_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
4208                   IF ( ANY( building_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                 &
4209                             building_pars_f%fill ) )  THEN
4210                      message_string = 'If building_type(y,x) = 0, all ' //    &
4211                                       'parameters of building_pars at this '//&
4212                                       'location must be set.'
4213                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0572',         &
4214                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4215                   ENDIF
4216                ENDIF
4217             ENDIF
4218!
4219!--          Check if building_type is set at each building and vice versa.
4220             IF ( building_type_f%from_file  .AND.  buildings_f%from_file )  THEN
4221                IF ( buildings_f%lod == 1 )  THEN
4222                   IF ( buildings_f%var_2d(j,i)  /= buildings_f%fill1  .AND.   &
4223                        building_type_f%var(j,i) == building_type_f%fill )  THEN
4224                      WRITE( message_string, * ) 'Each location where a ' //   &
4225                                         'building is set requires a type ' // &
4226                                         '( and vice versa ) in case the ' //  &
4227                                         'urban-surface model is applied. ' // &
4228                                         'i, j = ', i, j
4229                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0573',         &
4230                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4231                   ENDIF
4232                ENDIF
4233                IF ( buildings_f%lod == 2 )  THEN
4234                   IF ( ANY( buildings_f%var_3d(:,j,i) == 1 )  .AND.           &
4235                        building_type_f%var(j,i) == building_type_f%fill )  THEN
4236                      WRITE( message_string, * ) 'Each location where a ' //   &
4237                                         'building is set requires a type ' // &
4238                                         '( and vice versa ) in case the ' //  &
4239                                         'urban-surface model is applied. ' // &
4240                                         'i, j = ', i, j
4241                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0573',         &
4242                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4243                   ENDIF
4244                ENDIF
4245             ENDIF
4246!
4247!--          Check if at each location where a building is present also an ID
4248!--          is set and vice versa.
4249             IF ( buildings_f%from_file )  THEN
4250                IF ( buildings_f%lod == 1 )  THEN
4251                   IF ( buildings_f%var_2d(j,i) /= buildings_f%fill1  .AND.    &
4252                        building_id_f%var(j,i)  == building_id_f%fill )  THEN
4253                      WRITE( message_string, * ) 'Each location where a ' //   &
4254                                         'building is set requires an ID ' //  &
4255                                         '( and vice versa ). i, j = ', i, j
4256                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0574',         &
4257                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4258                   ENDIF
4259                ELSEIF ( buildings_f%lod == 2 )  THEN
4260                   IF ( ANY( buildings_f%var_3d(:,j,i) == 1 )  .AND.           &
4261                        building_id_f%var(j,i) == building_id_f%fill )  THEN
4262                      WRITE( message_string, * ) 'Each location where a ' //   &
4263                                         'building is set requires an ID ' //  &
4264                                         '( and vice versa ). i, j = ', i, j
4265                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0574',         &
4266                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4267                   ENDIF
4268                ENDIF
4269             ENDIF
4270!
4271!--          Check if building ID is set where a bulding is defined.
4272             IF ( buildings_f%from_file )  THEN
4273                IF ( buildings_f%lod == 1 )  THEN
4274                   IF ( buildings_f%var_2d(j,i) /= buildings_f%fill1  .AND.   &
4275                        building_id_f%var(j,i)  == building_id_f%fill )  THEN
4276                      WRITE( message_string, * ) 'Each building grid point '// &
4277                                                 'requires an ID.', i, j
4278                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0575',         &
4279                                     2, 2, myid,