source: palm/trunk/SOURCE/netcdf_data_input_mod.f90 @ 3864

Last change on this file since 3864 was 3864, checked in by monakurppa, 2 years ago

major changes in salsa: data input, format and performance

  • Time-dependent emissions enabled: lod=1 for yearly PM emissions that are normalised depending on the time, and lod=2 for preprocessed emissions (similar to the chemistry module).
  • Additionally, 'uniform' emissions allowed. This emission is set constant on all horisontal upward facing surfaces and it is created based on parameters surface_aerosol_flux, aerosol_flux_dpg/sigmag/mass_fracs_a/mass_fracs_b.
  • All emissions are now implemented as surface fluxes! No 3D sources anymore.
  • Update the emission information by calling salsa_emission_update if skip_time_do_salsa >= time_since_reference_point and next_aero_emission_update <= time_since_reference_point
  • Aerosol background concentrations read from PIDS_DYNAMIC. The vertical grid must match the one applied in the model.
  • Gas emissions and background concentrations can be also read in in salsa_mod if the chemistry module is not applied.
  • In deposition, information on the land use type can be now imported from the land use model
  • Use SI units in PARIN, i.e. n_lognorm given in #/m3 and dpg in metres.
  • Apply 100 character line limit
  • Change all variable names from capital to lowercase letter
  • Change real exponents to integer if possible. If not, precalculate the value of exponent
  • Rename in1a to start_subrange_1a, fn2a to end_subrange_1a etc.
  • Rename nbins --> nbins_aerosol, ncc_tot --> ncomponents_mass and ngast --> ngases_salsa
  • Rename ibc to index_bc, idu to index_du etc.
  • Renamed loop indices b, c and sg to ib, ic and ig
  • run_salsa subroutine removed
  • Corrected a bud in salsa_driver: falsely applied ino instead of inh
  • Call salsa_tendency within salsa_prognostic_equations which is called in module_interface_mod instead of prognostic_equations_mod
  • Removed tailing white spaces and unused variables
  • Change error message to start by PA instead of SA
  • Property svn:keywords set to Id
File size: 281.7 KB
Line 
1!> @file netcdf_data_input_mod.f90
2!------------------------------------------------------------------------------!
3! This file is part of the PALM model system.
4!
5! PALM is free software: you can redistribute it and/or modify it under the
6! terms of the GNU General Public License as published by the Free Software
7! Foundation, either version 3 of the License, or (at your option) any later
8! version.
9!
10! PALM is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT ANY
11! WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR
12! A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License for more details.
13!
14! You should have received a copy of the GNU General Public License along with
15! PALM. If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
16!
17! Copyright 1997-2019 Leibniz Universitaet Hannover
18!------------------------------------------------------------------------------!
19!
20! Current revisions:
21! -----------------
22!
23!
24! Former revisions:
25! -----------------
26! $Id: netcdf_data_input_mod.f90 3864 2019-04-05 09:01:56Z monakurppa $
27! get_variable_4d_to_3d_real modified to enable read in data of type
28! data(t,y,x,n) one timestep at a time + some routines made public
29!
30! 3855 2019-04-03 10:00:59Z suehring
31! Typo removed
32!
33! 3854 2019-04-02 16:59:33Z suehring
34! Bugfix in one of the checks. Typo removed.
35!
36! 3744 2019-02-15 18:38:58Z suehring
37! Enable mesoscale offline nesting for chemistry variables as well as
38! initialization of chemistry via dynamic input file.
39!
40! 3705 2019-01-29 19:56:39Z suehring
41! Interface for attribute input of 8-bit and 32-bit integer
42!
43! 3704 2019-01-29 19:51:41Z suehring
44! unused variables removed
45!
46! 3560 2018-11-23 09:20:21Z raasch
47! Some formatting adjustment
48!
49! 3556 2018-11-22 14:11:57Z suehring
50! variables documented and unused variables removed
51!
52! 3552 2018-11-22 10:28:35Z suehring
53! Revise ghost point exchange and resizing of input variables
54!
55! 3542 2018-11-20 17:04:13Z suehring
56! - read optional attributes from file
57! - set default origin_time
58!
59! 3518 2018-11-12 18:10:23Z suehring
60! Additional checks
61!
62! 3516 2018-11-12 15:49:39Z gronemeier
63! bugfix: - difference in z coordinate between file and PALM must be <1e-6
64!         - output of error 553 for all PEs
65!
66! 3498 2018-11-07 10:53:03Z gronemeier
67! Bugfix: print error message by processor which encounters the error
68!
69! 3485 2018-11-03 17:09:40Z gronemeier
70! - get central meridian from origin_lon if crs does not exist
71! - set default origin_lon to 0
72!
73! 3483 2018-11-02 14:19:26Z raasch
74! bugfix: misplaced directives for netCDF fixed
75!
76! 3474 2018-10-30 21:07:39Z kanani
77! Add UV exposure model input (Schrempf)
78!
79! 3472 2018-10-30 20:43:50Z suehring
80! Salsa implemented
81!
82! 3464 2018-10-30 18:08:55Z kanani
83! Define coordinate reference system (crs) and read from input dataset
84! Revise default values for reference coordinates
85!
86! 3459 2018-10-30 15:04:11Z gronemeier
87! from chemistry branch r3443, banzhafs, Russo:
88! Uncommented lines on dimension of surface_fractions
89! Removed par_emis_time_factor variable, moved to chem_emissions_mod
90! Initialized nspec and other emission variables at time of declaration
91! Modified EXPERT mode to PRE-PROCESSED mode
92! Introduced Chemistry static netcdf file
93! Added the routine for reading-in netcdf data for chemistry
94! Added routines to get_variable interface specific for chemistry files
95!
96! 3429 2018-10-25 13:04:23Z knoop
97! add default values of origin_x/y/z
98!
99! 3404 2018-10-23 13:29:11Z suehring
100! Consider time-dependent geostrophic wind components in offline nesting
101!
102! 3376 2018-10-19 10:15:32Z suehring
103! Additional check for consistent building initialization implemented
104!
105! 3347 2018-10-15 14:21:08Z suehring
106! Subroutine renamed
107!
108! 3257 2018-09-17 17:11:46Z suehring
109! (from branch resler)
110! Formatting
111!
112! 3298 2018-10-02 12:21:11Z kanani
113! Modified EXPERT mode to PRE-PROCESSED mode (Russo)
114! Introduced Chemistry static netcdf file (Russo)
115! Added the routine for reading-in netcdf data for chemistry (Russo)
116! Added routines to get_variable interface specific for chemistry files (Russo)
117!
118! 3257 2018-09-17 17:11:46Z suehring
119! Adjust checks for building_type and building_id, which is necessary after
120! topography filtering (building_type and id can be modified by the filtering).
121!
122! 3254 2018-09-17 10:53:57Z suehring
123! Additional check for surface_fractions and and checks for building_id and
124! building_type extended.
125!
126! 3241 2018-09-12 15:02:00Z raasch
127! unused variables removed
128!
129! 3215 2018-08-29 09:58:59Z suehring
130! - Separate input of soil properties from input of atmospheric data. This
131!   enables input of soil properties also in child domains without any
132!   dependence on atmospheric input
133! - Check for missing initial 1D/3D data in dynamic input file
134! - Revise checks for matching grid spacing in model and input file
135! - Bugfix, add netcdf4_parallel directive for collective read operation
136! - Revise error message numbers
137!
138! 3209 2018-08-27 16:58:37Z suehring
139! Read zsoil dimension length only if soil variables are provided
140!
141! 3183 2018-07-27 14:25:55Z suehring
142! Adjust input of dynamic driver according to revised Inifor version.
143! Replace simulated_time by time_since_reference_point.
144! Rename variables in mesoscale-offline nesting mode.
145!
146! 3182 2018-07-27 13:36:03Z suehring
147! Slightly revise check for surface_fraction in order to check only the relevant
148! fractions
149!
150! 3103 2018-07-04 17:30:52Z suehring
151! New check for negative terrain heights
152!
153! 3089 2018-06-27 13:20:38Z suehring
154! Revise call for message routine in case of local data inconsistencies.
155!
156! 3054 2018-06-01 16:08:59Z gronemeier
157! Bugfix: force an MPI abort if errors occur while reading building heights
158! from ASCII file
159!
160! 3053 2018-06-01 12:59:07Z suehring
161! Revise checks for variable surface_fraction
162!
163! 3051 2018-05-30 17:43:55Z suehring
164! - Speed-up NetCDF input
165! - Revise input routines and remove NetCDF input via IO-blocks since this is
166!   not working in parallel mode in case blocking collective read operations
167!   are done
168! - Temporarily revoke renaming of input variables in dynamic driver (tend_ug,
169!   tend_vg, zsoil) in order to keep dynamic input file working with current
170!   model version
171! - More detailed error messages created
172!
173! 3045 2018-05-28 07:55:41Z Giersch
174! Error messages revised
175!
176! 3041 2018-05-25 10:39:54Z gronemeier
177! Add data type for global file attributes
178! Add read of global attributes of static driver
179!
180! 3037 2018-05-24 10:39:29Z gronemeier
181! renamed 'depth' to 'zsoil'
182!
183! 3036 2018-05-24 10:18:26Z gronemeier
184! Revision of input vars according to UC2 data standard
185!  - renamed 'orography_2D' to 'zt'
186!  - renamed 'buildings_2D' to 'buildings_2d'
187!  - renamed 'buildings_3D' to 'buildings_3d'
188!  - renamed 'leaf_are_density' to 'lad'
189!  - renamed 'basal_are_density' to 'bad'
190!  - renamed 'root_are_density_lad' to 'root_area_dens_r'
191!  - renamed 'root_are_density_lsm' to 'root_area_dens_s'
192!  - renamed 'ls_forcing_ug' to 'tend_ug'
193!  - renamed 'ls_forcing_vg' to 'tend_vg'
194!
195! 3019 2018-05-13 07:05:43Z maronga
196! Improved reading speed of large NetCDF files
197!
198! 2963 2018-04-12 14:47:44Z suehring
199! - Revise checks for static input variables.
200! - Introduce index for vegetation/wall, pavement/green-wall and water/window
201!   surfaces, for clearer access of surface fraction, albedo, emissivity, etc. .
202!
203! 2958 2018-04-11 15:38:13Z suehring
204! Synchronize longitude and latitude between nested model domains, values are
205! taken from the root model.
206!
207! 2955 2018-04-09 15:14:01Z suehring
208! Extend checks for consistent setting of buildings, its ID and type.
209! Add log-points to measure CPU time of NetCDF data input.
210!
211! 2953 2018-04-09 11:26:02Z suehring
212! Bugfix in checks for initialization data
213!
214! 2947 2018-04-04 18:01:41Z suehring
215! Checks for dynamic input revised
216!
217! 2946 2018-04-04 17:01:23Z suehring
218! Bugfix for revision 2945, perform checks only if dynamic input file is
219! available.
220!
221! 2945 2018-04-04 16:27:14Z suehring
222! - Mimic for topography input slightly revised, in order to enable consistency
223!   checks
224! - Add checks for dimensions in dynamic input file and move already existing
225!   checks
226!
227! 2938 2018-03-27 15:52:42Z suehring
228! Initial read of geostrophic wind components from dynamic driver.
229!
230! 2773 2018-01-30 14:12:54Z suehring
231! Revise checks for surface_fraction.
232!
233! 2925 2018-03-23 14:54:11Z suehring
234! Check for further inconsistent settings of surface_fractions.
235! Some messages slightly rephrased and error numbers renamed.
236!
237! 2898 2018-03-15 13:03:01Z suehring
238! Check if each building has a type. Further, check if dimensions in static
239! input file match the model dimensions.
240!
241! 2897 2018-03-15 11:47:16Z suehring
242! Relax restrictions for topography input, terrain and building heights can be
243! input separately and are not mandatory any more.
244!
245! 2874 2018-03-13 10:55:42Z knoop
246! Bugfix: wrong placement of netcdf cpp-macros fixed
247!
248! 2794 2018-02-07 14:09:43Z knoop
249! Check if 3D building input is consistent to numeric grid.
250!
251! 2773 2018-01-30 14:12:54Z suehring
252! - Enable initialization with 3D topography.
253! - Move check for correct initialization in nesting mode to check_parameters.
254!
255! 2772 2018-01-29 13:10:35Z suehring
256! Initialization of simulation independent on land-surface model.
257!
258! 2746 2018-01-15 12:06:04Z suehring
259! Read plant-canopy variables independently on land-surface model usage
260!
261! 2718 2018-01-02 08:49:38Z maronga
262! Corrected "Former revisions" section
263!
264! 2711 2017-12-20 17:04:49Z suehring
265! Rename subroutine close_file to avoid double-naming.
266!
267! 2700 2017-12-15 14:12:35Z suehring
268!
269! 2696 2017-12-14 17:12:51Z kanani
270! Initial revision (suehring)
271!
272!
273!
274!
275! Authors:
276! --------
277! @author Matthias Suehring
278!
279! Description:
280! ------------
281!> Modulue contains routines to input data according to Palm input data
282!> standart using dynamic and static input files.
283!> @todo - Chemistry: revise reading of netcdf file and ajdust formatting according to standard!!!
284!> @todo - Order input alphabetically
285!> @todo - Revise error messages and error numbers
286!> @todo - Input of missing quantities (chemical species, emission rates)
287!> @todo - Defninition and input of still missing variable attributes
288!> @todo - Input of initial geostrophic wind profiles with cyclic conditions.
289!------------------------------------------------------------------------------!
290 MODULE netcdf_data_input_mod
291
292    USE control_parameters,                                                    &
293        ONLY:  coupling_char, io_blocks, io_group
294
295    USE cpulog,                                                                &
296        ONLY:  cpu_log, log_point_s
297
298    USE indices,                                                               &
299        ONLY:  nbgp
300
301    USE kinds
302
303#if defined ( __netcdf )
304    USE NETCDF
305#endif
306
307    USE pegrid
308
309    USE surface_mod,                                                           &
310        ONLY:  ind_pav_green, ind_veg_wall, ind_wat_win
311!
312!-- Define type for dimensions.
313    TYPE dims_xy
314       INTEGER(iwp) :: nx                             !< dimension length in x
315       INTEGER(iwp) :: ny                             !< dimension length in y
316       INTEGER(iwp) :: nz                             !< dimension length in z
317       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: x       !< dimension array in x
318       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: y       !< dimension array in y
319       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: z       !< dimension array in z
320    END TYPE dims_xy
321!
322!-- Define data type for nesting in larger-scale models like COSMO.
323!-- Data type comprises u, v, w, pt, and q at lateral and top boundaries.
324    TYPE nest_offl_type
325
326       CHARACTER(LEN=16) ::  char_l = 'ls_forcing_left_'  !< leading substring for variables at left boundary
327       CHARACTER(LEN=17) ::  char_n = 'ls_forcing_north_' !< leading substring for variables at north boundary 
328       CHARACTER(LEN=17) ::  char_r = 'ls_forcing_right_' !< leading substring for variables at right boundary 
329       CHARACTER(LEN=17) ::  char_s = 'ls_forcing_south_' !< leading substring for variables at south boundary
330       CHARACTER(LEN=15) ::  char_t = 'ls_forcing_top_'   !< leading substring for variables at top boundary
331   
332       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names         !< list of variable in dynamic input file
333       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names_chem_l  !< names of mesoscale nested chemistry variables at left boundary
334       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names_chem_n  !< names of mesoscale nested chemistry variables at north boundary
335       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names_chem_r  !< names of mesoscale nested chemistry variables at right boundary
336       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names_chem_s  !< names of mesoscale nested chemistry variables at south boundary
337       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names_chem_t  !< names of mesoscale nested chemistry variables at top boundary
338
339       INTEGER(iwp) ::  nt     !< number of time levels in dynamic input file
340       INTEGER(iwp) ::  nzu    !< number of vertical levels on scalar grid in dynamic input file
341       INTEGER(iwp) ::  nzw    !< number of vertical levels on w grid in dynamic input file
342       INTEGER(iwp) ::  tind   !< time index for reference time in mesoscale-offline nesting
343       INTEGER(iwp) ::  tind_p !< time index for following time in mesoscale-offline nesting
344
345       LOGICAL      ::  init         = .FALSE. !< flag indicating that offline nesting is already initialized
346       
347       LOGICAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  chem_from_file_l !< flags inidicating whether left boundary data for chemistry is in dynamic input file 
348       LOGICAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  chem_from_file_n !< flags inidicating whether north boundary data for chemistry is in dynamic input file
349       LOGICAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  chem_from_file_r !< flags inidicating whether right boundary data for chemistry is in dynamic input file
350       LOGICAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  chem_from_file_s !< flags inidicating whether south boundary data for chemistry is in dynamic input file
351       LOGICAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  chem_from_file_t !< flags inidicating whether top boundary data for chemistry is in dynamic input file
352
353       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  surface_pressure !< time dependent surface pressure
354       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  time             !< time levels in dynamic input file
355       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zu_atmos         !< vertical levels at scalar grid in dynamic input file
356       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zw_atmos         !< vertical levels at w grid in dynamic input file
357
358       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  ug         !< domain-averaged geostrophic component
359       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  vg         !< domain-averaged geostrophic component
360
361       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_left   !< u-component at left boundary
362       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_left   !< v-component at left boundary
363       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_left   !< w-component at left boundary
364       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_left   !< mixing ratio at left boundary
365       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_left  !< potentital temperautre at left boundary
366
367       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_north  !< u-component at north boundary
368       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_north  !< v-component at north boundary
369       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_north  !< w-component at north boundary
370       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_north  !< mixing ratio at north boundary
371       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_north !< potentital temperautre at north boundary
372
373       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_right  !< u-component at right boundary
374       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_right  !< v-component at right boundary
375       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_right  !< w-component at right boundary
376       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_right  !< mixing ratio at right boundary
377       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_right !< potentital temperautre at right boundary
378
379       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_south  !< u-component at south boundary
380       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_south  !< v-component at south boundary
381       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_south  !< w-component at south boundary
382       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_south  !< mixing ratio at south boundary
383       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_south !< potentital temperautre at south boundary
384
385       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_top    !< u-component at top boundary
386       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_top    !< v-component at top boundary
387       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_top    !< w-component at top boundary
388       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_top    !< mixing ratio at top boundary
389       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_top   !< potentital temperautre at top boundary
390       
391       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  chem_left   !< chemical species at left boundary
392       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  chem_north  !< chemical species at left boundary
393       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  chem_right  !< chemical species at left boundary
394       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  chem_south  !< chemical species at left boundary
395       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  chem_top    !< chemical species at left boundary
396
397    END TYPE nest_offl_type
398
399    TYPE init_type
400
401       CHARACTER(LEN=16) ::  init_char = 'init_atmosphere_'          !< leading substring for init variables
402       CHARACTER(LEN=23) ::  origin_time = '2000-01-01 00:00:00 +00' !< reference time of input data
403       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names_chem !< list of chemistry variable names that can potentially be on file
404
405       INTEGER(iwp) ::  lod_msoil !< level of detail - soil moisture
406       INTEGER(iwp) ::  lod_pt    !< level of detail - pt
407       INTEGER(iwp) ::  lod_q     !< level of detail - q
408       INTEGER(iwp) ::  lod_tsoil !< level of detail - soil temperature
409       INTEGER(iwp) ::  lod_u     !< level of detail - u-component
410       INTEGER(iwp) ::  lod_v     !< level of detail - v-component
411       INTEGER(iwp) ::  lod_w     !< level of detail - w-component
412       INTEGER(iwp) ::  nx        !< number of scalar grid points along x in dynamic input file
413       INTEGER(iwp) ::  nxu       !< number of u grid points along x in dynamic input file
414       INTEGER(iwp) ::  ny        !< number of scalar grid points along y in dynamic input file
415       INTEGER(iwp) ::  nyv       !< number of v grid points along y in dynamic input file
416       INTEGER(iwp) ::  nzs       !< number of vertical soil levels in dynamic input file
417       INTEGER(iwp) ::  nzu       !< number of vertical levels on scalar grid in dynamic input file
418       INTEGER(iwp) ::  nzw       !< number of vertical levels on w grid in dynamic input file
419       
420       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  lod_chem !< level of detail - chemistry variables
421
422       LOGICAL ::  from_file_msoil  = .FALSE. !< flag indicating whether soil moisture is already initialized from file
423       LOGICAL ::  from_file_pt     = .FALSE. !< flag indicating whether pt is already initialized from file
424       LOGICAL ::  from_file_q      = .FALSE. !< flag indicating whether q is already initialized from file
425       LOGICAL ::  from_file_tsoil  = .FALSE. !< flag indicating whether soil temperature is already initialized from file
426       LOGICAL ::  from_file_u      = .FALSE. !< flag indicating whether u is already initialized from file
427       LOGICAL ::  from_file_ug     = .FALSE. !< flag indicating whether ug is already initialized from file
428       LOGICAL ::  from_file_v      = .FALSE. !< flag indicating whether v is already initialized from file
429       LOGICAL ::  from_file_vg     = .FALSE. !< flag indicating whether ug is already initialized from file
430       LOGICAL ::  from_file_w      = .FALSE. !< flag indicating whether w is already initialized from file
431       
432       LOGICAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  from_file_chem !< flag indicating whether chemistry variable is read from file
433
434       REAL(wp) ::  fill_msoil              !< fill value for soil moisture
435       REAL(wp) ::  fill_pt                 !< fill value for pt
436       REAL(wp) ::  fill_q                  !< fill value for q
437       REAL(wp) ::  fill_tsoil              !< fill value for soil temperature
438       REAL(wp) ::  fill_u                  !< fill value for u
439       REAL(wp) ::  fill_v                  !< fill value for v
440       REAL(wp) ::  fill_w                  !< fill value for w
441       REAL(wp) ::  latitude = 0.0_wp       !< latitude of the lower left corner
442       REAL(wp) ::  longitude = 0.0_wp      !< longitude of the lower left corner
443       REAL(wp) ::  origin_x = 500000.0_wp  !< UTM easting of the lower left corner
444       REAL(wp) ::  origin_y = 0.0_wp       !< UTM northing of the lower left corner
445       REAL(wp) ::  origin_z = 0.0_wp       !< reference height of input data
446       REAL(wp) ::  rotation_angle = 0.0_wp !< rotation angle of input data
447
448       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  fill_chem    !< fill value - chemistry variables
449       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  msoil_1d     !< initial vertical profile of soil moisture
450       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  pt_init      !< initial vertical profile of pt
451       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  q_init       !< initial vertical profile of q
452       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  tsoil_1d     !< initial vertical profile of soil temperature
453       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  u_init       !< initial vertical profile of u
454       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  ug_init      !< initial vertical profile of ug
455       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  v_init       !< initial vertical profile of v
456       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  vg_init      !< initial vertical profile of ug
457       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  w_init       !< initial vertical profile of w
458       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  z_soil       !< vertical levels in soil in dynamic input file, used for interpolation
459       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zu_atmos     !< vertical levels at scalar grid in dynamic input file, used for interpolation
460       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zw_atmos     !< vertical levels at w grid in dynamic input file, used for interpolation
461       
462       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  chem_init  !< initial vertical profiles of chemistry variables
463
464
465       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  msoil_3d !< initial 3d soil moisture provide by Inifor and interpolated onto soil grid
466       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  tsoil_3d !< initial 3d soil temperature provide by Inifor and interpolated onto soil grid
467
468    END TYPE init_type
469
470!-- Data type for the general information of chemistry emissions, do not dependent on the particular chemical species
471    TYPE chem_emis_att_type
472
473       !-DIMENSIONS
474       INTEGER(iwp)                                 :: nspec=0                   !< number of chem species for which emission values are provided
475       INTEGER(iwp)                                 :: ncat=0                    !< number of emission categories
476       INTEGER(iwp)                                 :: nvoc=0                    !< number of VOCs components
477       INTEGER(iwp)                                 :: npm=0                     !< number of PMs components
478       INTEGER(iwp)                                 :: nnox=2                    !< number of NOx components: NO and NO2
479       INTEGER(iwp)                                 :: nsox=2                    !< number of SOx components: SO and SO4
480       INTEGER(iwp)                                 :: nhoursyear                !< number of hours of a specific year in the HOURLY mode
481                                                                                 !  of the default mode
482       INTEGER(iwp)                                 :: nmonthdayhour             !< number of month days and hours in the MDH mode
483                                                                                 !  of the default mode
484       INTEGER(iwp)                                 :: dt_emission               !< Number of emissions timesteps for one year
485                                                                                 !  in the pre-processed emissions case
486       !-- 1d emission input variables
487       CHARACTER (LEN=25),ALLOCATABLE, DIMENSION(:) :: pm_name                   !< Names of PMs components
488       CHARACTER (LEN=25),ALLOCATABLE, DIMENSION(:) :: cat_name                  !< Emission categories names
489       CHARACTER (LEN=25),ALLOCATABLE, DIMENSION(:) :: species_name              !< Names of emission chemical species
490       CHARACTER (LEN=25),ALLOCATABLE, DIMENSION(:) :: voc_name                  !< Names of VOCs components
491       CHARACTER (LEN=25)                           :: units                     !< Units
492
493       INTEGER(iwp)                                 :: i_hour                    !< indices for assigning the emission values at different timesteps
494       INTEGER(iwp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:)       :: cat_index                 !< Index of emission categories
495       INTEGER(iwp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:)       :: species_index             !< Index of emission chem species
496
497       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:)           :: xm                        !< Molecular masses of emission chem species
498
499       !-- 2d emission input variables
500       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: hourly_emis_time_factor   !< Time factors for HOURLY emissions (DEFAULT mode)
501       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: mdh_emis_time_factor      !< Time factors for MDH emissions (DEFAULT mode)
502       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: nox_comp                  !< Composition of NO and NO2
503       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: sox_comp                  !< Composition of SO2 and SO4
504       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: voc_comp                  !< Composition of different VOC components (number not fixed)
505
506       !-- 3d emission input variables
507       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:)       :: pm_comp                   !< Composition of different PMs components (number not fixed)
508 
509    END TYPE chem_emis_att_type
510
511
512!-- Data type for the values of chemistry emissions ERUSSO
513    TYPE chem_emis_val_type
514
515       !REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: stack_height              !< stack height
516
517       !-- 3d emission input variables
518       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:)     :: default_emission_data     !< Input Values emissions DEFAULT mode
519
520       !-- 4d emission input variables
521       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:,:)   :: preproc_emission_data      !< Input Values emissions PRE-PROCESSED mode
522
523    END TYPE chem_emis_val_type
524
525!
526!-- Define data structures for different input data types.
527!-- 8-bit Integer 2D
528    TYPE int_2d_8bit
529       INTEGER(KIND=1) ::  fill = -127                      !< fill value
530       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var !< respective variable
531
532       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
533    END TYPE int_2d_8bit
534!
535!-- 8-bit Integer 3D
536    TYPE int_3d_8bit
537       INTEGER(KIND=1) ::  fill = -127                           !< fill value
538       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_3d !< respective variable
539
540       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
541    END TYPE int_3d_8bit
542!
543!-- 32-bit Integer 2D
544    TYPE int_2d_32bit
545       INTEGER(iwp) ::  fill = -9999                      !< fill value
546       INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var  !< respective variable
547
548       LOGICAL ::  from_file = .FALSE. !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
549    END TYPE int_2d_32bit
550
551!
552!-- Define data type to read 2D real variables
553    TYPE real_2d
554       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
555
556       REAL(wp) ::  fill = -9999.9_wp                !< fill value
557       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var !< respective variable
558    END TYPE real_2d
559
560!
561!-- Define data type to read 3D real variables
562    TYPE real_3d
563       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
564
565       INTEGER(iwp) ::  nz   !< number of grid points along vertical dimension
566
567       REAL(wp) ::  fill = -9999.9_wp                  !< fill value
568       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var !< respective variable
569    END TYPE real_3d
570!
571!-- Define data structure where the dimension and type of the input depends
572!-- on the given level of detail.
573!-- For buildings, the input is either 2D float, or 3d byte.
574    TYPE build_in
575       INTEGER(iwp)    ::  lod = 1                               !< level of detail
576       INTEGER(KIND=1) ::  fill2 = -127                          !< fill value for lod = 2
577       INTEGER(iwp)    ::  nz                                    !< number of vertical layers in file
578       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_3d !< 3d variable (lod = 2)
579
580       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  z                 !< vertical coordinate for 3D building, used for consistency check
581
582       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
583
584       REAL(wp)                              ::  fill1 = -9999.9_wp !< fill values for lod = 1
585       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var_2d             !< 2d variable (lod = 1)
586    END TYPE build_in
587
588!
589!-- For soil_type, the input is either 2D or 3D one-byte integer.
590    TYPE soil_in
591       INTEGER(iwp)                                   ::  lod = 1      !< level of detail
592       INTEGER(KIND=1)                                ::  fill = -127  !< fill value for lod = 2
593       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  var_2d       !< 2d variable (lod = 1)
594       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_3d       !< 3d variable (lod = 2)
595
596       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
597    END TYPE soil_in
598
599!
600!-- Define data type for fractions between surface types
601    TYPE fracs
602       INTEGER(iwp)                            ::  nf             !< total number of fractions
603       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  nfracs         !< dimension array for fraction
604
605       LOGICAL ::  from_file = .FALSE. !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
606
607       REAL(wp)                                ::  fill = -9999.9_wp !< fill value
608       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  frac              !< respective fraction between different surface types
609    END TYPE fracs
610!
611!-- Data type for parameter lists, Depending on the given level of detail,
612!-- the input is 3D or 4D
613    TYPE pars
614       INTEGER(iwp)                            ::  lod = 1         !< level of detail
615       INTEGER(iwp)                            ::  np              !< total number of parameters
616       INTEGER(iwp)                            ::  nz              !< vertical dimension - number of soil layers
617       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  layers          !< dimension array for soil layers
618       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  pars            !< dimension array for parameters
619
620       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
621
622       REAL(wp)                                  ::  fill = -9999.9_wp !< fill value
623       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE   ::  pars_xy           !< respective parameters, level of detail = 1
624       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  pars_xyz          !< respective parameters, level of detail = 2
625    END TYPE pars
626!
627!-- Define type for global file attributes
628!-- Please refer to the PALM data standard for a detailed description of each
629!-- attribute.
630    TYPE global_atts_type
631       CHARACTER(LEN=12 ) ::  acronym                            !< acronym of institution
632       CHARACTER(LEN=7)   ::  acronym_char = 'acronym'           !< name of attribute
633       CHARACTER(LEN=200) ::  author                             !< first name, last name, email adress
634       CHARACTER(LEN=6)   ::  author_char = 'author'             !< name of attribute
635       CHARACTER(LEN=12 ) ::  campaign = 'PALM-4U'               !< name of campaign
636       CHARACTER(LEN=8)   ::  campaign_char = 'campaign'         !< name of attribute
637       CHARACTER(LEN=200) ::  comment                            !< comment to data
638       CHARACTER(LEN=7)   ::  comment_char = 'comment'           !< name of attribute
639       CHARACTER(LEN=200) ::  contact_person                     !< first name, last name, email adress
640       CHARACTER(LEN=14)  ::  contact_person_char = 'contact_person'  !< name of attribute
641       CHARACTER(LEN=200) ::  conventions = 'CF-1.7'             !< netCDF convention
642       CHARACTER(LEN=11)  ::  conventions_char = 'Conventions'   !< name of attribute
643       CHARACTER(LEN=23 ) ::  creation_time                      !< creation time of data set
644       CHARACTER(LEN=13)  ::  creation_time_char = 'creation_time'  !< name of attribute
645       CHARACTER(LEN=16 ) ::  data_content                       !< content of data set
646       CHARACTER(LEN=12)  ::  data_content_char = 'data_content' !< name of attribute
647       CHARACTER(LEN=200) ::  dependencies                       !< dependencies of data set
648       CHARACTER(LEN=12)  ::  dependencies_char = 'dependencies' !< name of attribute
649       CHARACTER(LEN=200) ::  history                            !< information about data processing
650       CHARACTER(LEN=7)   ::  history_char = 'history'           !< name of attribute
651       CHARACTER(LEN=200) ::  institution                        !< name of responsible institution
652       CHARACTER(LEN=11)  ::  institution_char = 'institution'   !< name of attribute
653       CHARACTER(LEN=200) ::  keywords                           !< keywords of data set
654       CHARACTER(LEN=8)   ::  keywords_char = 'keywords'         !< name of attribute
655       CHARACTER(LEN=200) ::  licence                            !< licence of data set
656       CHARACTER(LEN=7)   ::  licence_char = 'licence'           !< name of attribute
657       CHARACTER(LEN=200) ::  location                           !< place which refers to data set
658       CHARACTER(LEN=8)   ::  location_char = 'location'         !< name of attribute
659       CHARACTER(LEN=10)  ::  origin_lat_char = 'origin_lat'     !< name of attribute
660       CHARACTER(LEN=10)  ::  origin_lon_char = 'origin_lon'     !< name of attribute
661       CHARACTER(LEN=23 ) ::  origin_time = '2000-01-01 00:00:00 +00'  !< reference time
662       CHARACTER(LEN=11)  ::  origin_time_char = 'origin_time'   !< name of attribute
663       CHARACTER(LEN=8)   ::  origin_x_char = 'origin_x'         !< name of attribute
664       CHARACTER(LEN=8)   ::  origin_y_char = 'origin_y'         !< name of attribute
665       CHARACTER(LEN=8)   ::  origin_z_char = 'origin_z'         !< name of attribute
666       CHARACTER(LEN=12)  ::  palm_version_char = 'palm_version' !< name of attribute
667       CHARACTER(LEN=200) ::  references                         !< literature referring to data set
668       CHARACTER(LEN=10)  ::  references_char = 'references'     !< name of attribute
669       CHARACTER(LEN=14)  ::  rotation_angle_char = 'rotation_angle'  !< name of attribute
670       CHARACTER(LEN=12 ) ::  site                               !< name of model domain
671       CHARACTER(LEN=4)   ::  site_char = 'site'                 !< name of attribute
672       CHARACTER(LEN=200) ::  source                             !< source of data set
673       CHARACTER(LEN=6)   ::  source_char = 'source'             !< name of attribute
674       CHARACTER(LEN=200) ::  title                              !< title of data set
675       CHARACTER(LEN=5)   ::  title_char = 'title'               !< name of attribute
676       CHARACTER(LEN=7)   ::  version_char = 'version'           !< name of attribute
677
678       INTEGER(iwp) ::  version              !< version of data set
679
680       REAL(wp) ::  origin_lat               !< latitude of lower left corner
681       REAL(wp) ::  origin_lon               !< longitude of lower left corner
682       REAL(wp) ::  origin_x                 !< easting (UTM coordinate) of lower left corner
683       REAL(wp) ::  origin_y                 !< northing (UTM coordinate) of lower left corner
684       REAL(wp) ::  origin_z                 !< reference height
685       REAL(wp) ::  palm_version             !< PALM version of data set
686       REAL(wp) ::  rotation_angle           !< rotation angle of coordinate system of data set
687    END TYPE global_atts_type
688!
689!-- Define type for coordinate reference system (crs)
690    TYPE crs_type
691       CHARACTER(LEN=200) ::  epsg_code = 'EPSG:25831'                   !< EPSG code
692       CHARACTER(LEN=200) ::  grid_mapping_name = 'transverse_mercator'  !< name of grid mapping
693       CHARACTER(LEN=200) ::  long_name = 'coordinate reference system'  !< name of variable crs
694       CHARACTER(LEN=200) ::  units = 'm'                                !< unit of crs
695
696       REAL(wp) ::  false_easting = 500000.0_wp                  !< false easting
697       REAL(wp) ::  false_northing = 0.0_wp                      !< false northing
698       REAL(wp) ::  inverse_flattening = 298.257223563_wp        !< 1/f (default for WGS84)
699       REAL(wp) ::  latitude_of_projection_origin = 0.0_wp       !< latitude of projection origin
700       REAL(wp) ::  longitude_of_central_meridian = 3.0_wp       !< longitude of central meridian of UTM zone (default: zone 31)
701       REAL(wp) ::  longitude_of_prime_meridian = 0.0_wp         !< longitude of prime meridian
702       REAL(wp) ::  scale_factor_at_central_meridian = 0.9996_wp !< scale factor of UTM coordinates
703       REAL(wp) ::  semi_major_axis = 6378137.0_wp               !< length of semi major axis (default for WGS84)
704    END TYPE crs_type
705
706!
707!-- Define variables
708    TYPE(crs_type)   ::  coord_ref_sys  !< coordinate reference system
709
710    TYPE(dims_xy)    ::  dim_static     !< data structure for x, y-dimension in static input file
711
712    TYPE(nest_offl_type) ::  nest_offl  !< data structure for data input at lateral and top boundaries (provided by Inifor) 
713
714    TYPE(init_type) ::  init_3d    !< data structure for the initialization of the 3D flow and soil fields
715    TYPE(init_type) ::  init_model !< data structure for the initialization of the model
716
717!
718!-- Define 2D variables of type NC_BYTE
719    TYPE(int_2d_8bit)  ::  albedo_type_f     !< input variable for albedo type
720    TYPE(int_2d_8bit)  ::  building_type_f   !< input variable for building type
721    TYPE(int_2d_8bit)  ::  pavement_type_f   !< input variable for pavenment type
722    TYPE(int_2d_8bit)  ::  street_crossing_f !< input variable for water type
723    TYPE(int_2d_8bit)  ::  street_type_f     !< input variable for water type
724    TYPE(int_2d_8bit)  ::  vegetation_type_f !< input variable for vegetation type
725    TYPE(int_2d_8bit)  ::  water_type_f      !< input variable for water type
726!
727!-- Define 3D variables of type NC_BYTE
728    TYPE(int_3d_8bit)  ::  building_obstruction_f    !< input variable for building obstruction
729    TYPE(int_3d_8bit)  ::  building_obstruction_full !< input variable for building obstruction
730!
731!-- Define 2D variables of type NC_INT
732    TYPE(int_2d_32bit) ::  building_id_f     !< input variable for building ID
733!
734!-- Define 2D variables of type NC_FLOAT
735    TYPE(real_2d) ::  terrain_height_f       !< input variable for terrain height
736    TYPE(real_2d) ::  uvem_irradiance_f      !< input variable for uvem irradiance lookup table
737    TYPE(real_2d) ::  uvem_integration_f     !< input variable for uvem integration
738!
739!-- Define 3D variables of type NC_FLOAT
740    TYPE(real_3d) ::  basal_area_density_f    !< input variable for basal area density - resolved vegetation
741    TYPE(real_3d) ::  leaf_area_density_f     !< input variable for leaf area density - resolved vegetation
742    TYPE(real_3d) ::  root_area_density_lad_f !< input variable for root area density - resolved vegetation
743    TYPE(real_3d) ::  root_area_density_lsm_f !< input variable for root area density - parametrized vegetation
744    TYPE(real_3d) ::  uvem_radiance_f         !< input variable for uvem radiance lookup table
745    TYPE(real_3d) ::  uvem_projarea_f         !< input variable for uvem projection area lookup table
746!
747!-- Define input variable for buildings
748    TYPE(build_in) ::  buildings_f           !< input variable for buildings
749!
750!-- Define input variables for soil_type
751    TYPE(soil_in)  ::  soil_type_f           !< input variable for soil type
752
753    TYPE(fracs) ::  surface_fraction_f       !< input variable for surface fraction
754
755    TYPE(pars)  ::  albedo_pars_f              !< input variable for albedo parameters
756    TYPE(pars)  ::  building_pars_f            !< input variable for building parameters
757    TYPE(pars)  ::  pavement_pars_f            !< input variable for pavement parameters
758    TYPE(pars)  ::  pavement_subsurface_pars_f !< input variable for pavement parameters
759    TYPE(pars)  ::  soil_pars_f                !< input variable for soil parameters
760    TYPE(pars)  ::  vegetation_pars_f          !< input variable for vegetation parameters
761    TYPE(pars)  ::  water_pars_f               !< input variable for water parameters
762
763    TYPE(chem_emis_att_type)                             ::  chem_emis_att    !< Input Information of Chemistry Emission Data from netcdf 
764    TYPE(chem_emis_val_type), ALLOCATABLE, DIMENSION(:)  ::  chem_emis        !< Input Chemistry Emission Data from netcdf 
765
766    CHARACTER(LEN=3)  ::  char_lod  = 'lod'         !< name of level-of-detail attribute in NetCDF file
767
768    CHARACTER(LEN=10) ::  char_fill = '_FillValue'        !< name of fill value attribute in NetCDF file
769
770    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_static  = 'PIDS_STATIC'  !< Name of file which comprises static input data
771    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_dynamic = 'PIDS_DYNAMIC' !< Name of file which comprises dynamic input data
772    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_chem    = 'PIDS_CHEM'    !< Name of file which comprises chemistry input data
773    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_uvem    = 'PIDS_UVEM'    !< Name of file which comprises static uv_exposure model input data
774    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_vm      = 'PIDS_VM'      !< Name of file which comprises virtual measurement data
775   
776    CHARACTER(LEN=25), ALLOCATABLE, DIMENSION(:)    ::  string_values  !< output of string variables read from netcdf input files
777
778    INTEGER(iwp)                                     ::  id_emis        !< NetCDF id of input file for chemistry emissions: TBD: It has to be removed
779
780    INTEGER(iwp) ::  nc_stat         !< return value of nf90 function call
781
782    LOGICAL ::  input_pids_static  = .FALSE.   !< Flag indicating whether Palm-input-data-standard file containing static information exists
783    LOGICAL ::  input_pids_dynamic = .FALSE.   !< Flag indicating whether Palm-input-data-standard file containing dynamic information exists
784    LOGICAL ::  input_pids_chem    = .FALSE.   !< Flag indicating whether Palm-input-data-standard file containing chemistry information exists
785    LOGICAL ::  input_pids_uvem    = .FALSE.   !< Flag indicating whether uv-expoure-model input file containing static information exists
786    LOGICAL ::  input_pids_vm      = .FALSE.   !< Flag indicating whether input file for virtual measurements exist
787
788    LOGICAL ::  collective_read = .FALSE.      !< Enable NetCDF collective read
789
790    TYPE(global_atts_type) ::  input_file_atts !< global attributes of input file
791
792    SAVE
793
794    PRIVATE
795
796    INTERFACE netcdf_data_input_interpolate
797       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_interpolate_1d
798       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_interpolate_1d_soil
799       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_interpolate_2d
800       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_interpolate_3d
801    END INTERFACE netcdf_data_input_interpolate
802
803    INTERFACE netcdf_data_input_check_dynamic
804       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_check_dynamic
805    END INTERFACE netcdf_data_input_check_dynamic
806
807    INTERFACE netcdf_data_input_check_static
808       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_check_static
809    END INTERFACE netcdf_data_input_check_static
810
811    INTERFACE netcdf_data_input_chemistry_data                       
812       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_chemistry_data
813    END INTERFACE netcdf_data_input_chemistry_data
814   
815    INTERFACE netcdf_data_input_get_dimension_length                       
816       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_get_dimension_length
817    END INTERFACE netcdf_data_input_get_dimension_length
818
819    INTERFACE netcdf_data_input_inquire_file
820       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_inquire_file
821    END INTERFACE netcdf_data_input_inquire_file
822
823    INTERFACE netcdf_data_input_init
824       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_init
825    END INTERFACE netcdf_data_input_init
826   
827    INTERFACE netcdf_data_input_att
828       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_att_int8
829       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_att_int32
830       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_att_real
831       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_att_string
832    END INTERFACE netcdf_data_input_att
833
834    INTERFACE netcdf_data_input_init_3d
835       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_init_3d
836    END INTERFACE netcdf_data_input_init_3d
837   
838    INTERFACE netcdf_data_input_init_lsm
839       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_init_lsm
840    END INTERFACE netcdf_data_input_init_lsm
841
842    INTERFACE netcdf_data_input_offline_nesting
843       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_offline_nesting
844    END INTERFACE netcdf_data_input_offline_nesting
845
846    INTERFACE netcdf_data_input_surface_data
847       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_surface_data
848    END INTERFACE netcdf_data_input_surface_data
849
850    INTERFACE netcdf_data_input_var
851       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_var_char
852       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_var_real_1d
853       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_var_real_2d
854    END INTERFACE netcdf_data_input_var
855
856    INTERFACE netcdf_data_input_uvem
857       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_uvem
858    END INTERFACE netcdf_data_input_uvem
859
860    INTERFACE get_variable
861       MODULE PROCEDURE get_variable_1d_char
862       MODULE PROCEDURE get_variable_1d_int
863       MODULE PROCEDURE get_variable_1d_real
864       MODULE PROCEDURE get_variable_2d_int8
865       MODULE PROCEDURE get_variable_2d_int32
866       MODULE PROCEDURE get_variable_2d_real
867       MODULE PROCEDURE get_variable_3d_int8
868       MODULE PROCEDURE get_variable_3d_real
869       MODULE PROCEDURE get_variable_3d_real_dynamic
870       MODULE PROCEDURE get_variable_4d_to_3d_real
871       MODULE PROCEDURE get_variable_4d_real
872       MODULE PROCEDURE get_variable_5d_to_4d_real
873       MODULE PROCEDURE get_variable_string       
874    END INTERFACE get_variable
875
876    INTERFACE get_variable_pr
877       MODULE PROCEDURE get_variable_pr
878    END INTERFACE get_variable_pr
879
880    INTERFACE get_attribute
881       MODULE PROCEDURE get_attribute_real
882       MODULE PROCEDURE get_attribute_int8
883       MODULE PROCEDURE get_attribute_int32
884       MODULE PROCEDURE get_attribute_string
885    END INTERFACE get_attribute
886
887!
888!-- Public variables
889    PUBLIC albedo_pars_f, albedo_type_f, basal_area_density_f, buildings_f,    &
890           building_id_f, building_pars_f, building_type_f,                    &
891           chem_emis, chem_emis_att, chem_emis_att_type, chem_emis_val_type,   &
892           coord_ref_sys,                                                      &
893           init_3d, init_model, input_file_atts, input_file_static,            &
894           input_pids_static,                                                  &
895           input_pids_dynamic, input_pids_vm, input_file_vm,                   &
896           leaf_area_density_f, nest_offl,                                     &
897           pavement_pars_f, pavement_subsurface_pars_f, pavement_type_f,       &
898           root_area_density_lad_f, root_area_density_lsm_f, soil_pars_f,      &
899           soil_type_f, street_crossing_f, street_type_f, surface_fraction_f,  &
900           terrain_height_f, vegetation_pars_f, vegetation_type_f,             &
901           water_pars_f, water_type_f
902!
903!-- Public uv exposure variables
904    PUBLIC building_obstruction_f, input_file_uvem, input_pids_uvem,           &
905           netcdf_data_input_uvem,                                             &
906           uvem_integration_f, uvem_irradiance_f,                              &
907           uvem_projarea_f, uvem_radiance_f
908
909!
910!-- Public subroutines
911    PUBLIC netcdf_data_input_check_dynamic, netcdf_data_input_check_static,    &
912           netcdf_data_input_chemistry_data,                                   &
913           netcdf_data_input_get_dimension_length,                             &
914           netcdf_data_input_inquire_file,                                     &
915           netcdf_data_input_init, netcdf_data_input_init_lsm,                 &
916           netcdf_data_input_init_3d, netcdf_data_input_att,                   &
917           netcdf_data_input_interpolate, netcdf_data_input_offline_nesting,   &
918           netcdf_data_input_surface_data, netcdf_data_input_topo,             &
919           netcdf_data_input_var, get_attribute, get_variable, open_read_file, &
920           check_existence, inquire_num_variables, inquire_variable_names
921
922
923 CONTAINS
924
925!------------------------------------------------------------------------------!
926! Description:
927! ------------
928!> Inquires whether NetCDF input files according to Palm-input-data standard
929!> exist. Moreover, basic checks are performed.
930!------------------------------------------------------------------------------!
931    SUBROUTINE netcdf_data_input_inquire_file
932
933       USE control_parameters,                                                 &
934           ONLY:  topo_no_distinct
935
936       IMPLICIT NONE
937
938#if defined ( __netcdf )
939       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_static )   // TRIM( coupling_char ),   &
940                EXIST = input_pids_static  )
941       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_dynamic ) // TRIM( coupling_char ),    &
942                EXIST = input_pids_dynamic )
943       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_chem )    // TRIM( coupling_char ),    &
944                EXIST = input_pids_chem )
945       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_uvem ) // TRIM( coupling_char ),       &
946                EXIST = input_pids_uvem  )
947       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_vm )      // TRIM( coupling_char ),    &
948                EXIST = input_pids_vm )
949#endif
950
951!
952!--    As long as topography can be input via ASCII format, no distinction
953!--    between building and terrain can be made. This case, classify all
954!--    surfaces as default type. Same in case land-surface and urban-surface
955!--    model are not applied.
956       IF ( .NOT. input_pids_static )  THEN
957          topo_no_distinct = .TRUE.
958       ENDIF
959
960    END SUBROUTINE netcdf_data_input_inquire_file
961
962!------------------------------------------------------------------------------!
963! Description:
964! ------------
965!> Reads global attributes and coordinate reference system required for
966!> initialization of the model.
967!------------------------------------------------------------------------------!
968    SUBROUTINE netcdf_data_input_init
969
970       IMPLICIT NONE
971
972       INTEGER(iwp) ::  id_mod     !< NetCDF id of input file
973       INTEGER(iwp) ::  var_id_crs !< NetCDF id of variable crs
974
975       IF ( .NOT. input_pids_static )  RETURN
976
977#if defined ( __netcdf )
978!
979!--    Open file in read-only mode
980       CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //                       &
981                            TRIM( coupling_char ), id_mod )
982!
983!--    Read global attributes
984       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_lat_char,            &
985                           input_file_atts%origin_lat, .TRUE. )
986
987       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_lon_char,            &
988                           input_file_atts%origin_lon, .TRUE. )
989
990       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_time_char,           &
991                           input_file_atts%origin_time, .TRUE. )
992
993       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_x_char,              &
994                           input_file_atts%origin_x, .TRUE. )
995
996       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_y_char,              &
997                           input_file_atts%origin_y, .TRUE. )
998
999       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_z_char,              &
1000                           input_file_atts%origin_z, .TRUE. )
1001
1002       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%rotation_angle_char,        &
1003                           input_file_atts%rotation_angle, .TRUE. )
1004
1005       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%author_char,                &
1006                           input_file_atts%author, .TRUE., no_abort=.FALSE. )
1007       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%contact_person_char,        &
1008                           input_file_atts%contact_person, .TRUE., no_abort=.FALSE. )
1009       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%institution_char,           &
1010                           input_file_atts%institution,    .TRUE., no_abort=.FALSE. )
1011       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%acronym_char,               &
1012                           input_file_atts%acronym,        .TRUE., no_abort=.FALSE. )
1013
1014       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%campaign_char,              &
1015                           input_file_atts%campaign, .TRUE., no_abort=.FALSE. )
1016       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%location_char,              &
1017                           input_file_atts%location, .TRUE., no_abort=.FALSE. )
1018       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%site_char,                  &
1019                           input_file_atts%site,     .TRUE., no_abort=.FALSE. )
1020
1021       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%source_char,                &
1022                           input_file_atts%source,     .TRUE., no_abort=.FALSE. )
1023       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%references_char,            &
1024                           input_file_atts%references, .TRUE., no_abort=.FALSE. )
1025       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%keywords_char,              &
1026                           input_file_atts%keywords,   .TRUE., no_abort=.FALSE. )
1027       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%licence_char,               &
1028                           input_file_atts%licence,    .TRUE., no_abort=.FALSE. )
1029       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%comment_char,               &
1030                           input_file_atts%comment,    .TRUE., no_abort=.FALSE. )
1031!
1032!--    Read coordinate reference system if available
1033       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id_mod, 'crs', var_id_crs )
1034       IF ( nc_stat == NF90_NOERR )  THEN
1035          CALL get_attribute( id_mod, 'epsg_code',                             &
1036                              coord_ref_sys%epsg_code,                         &
1037                              .FALSE., 'crs' )
1038          CALL get_attribute( id_mod, 'false_easting',                         &
1039                              coord_ref_sys%false_easting,                     &
1040                              .FALSE., 'crs' )
1041          CALL get_attribute( id_mod, 'false_northing',                        &
1042                              coord_ref_sys%false_northing,                    &
1043                              .FALSE., 'crs' )
1044          CALL get_attribute( id_mod, 'grid_mapping_name',                     &
1045                              coord_ref_sys%grid_mapping_name,                 &
1046                              .FALSE., 'crs' )
1047          CALL get_attribute( id_mod, 'inverse_flattening',                    &
1048                              coord_ref_sys%inverse_flattening,                &
1049                              .FALSE., 'crs' )
1050          CALL get_attribute( id_mod, 'latitude_of_projection_origin',         &
1051                              coord_ref_sys%latitude_of_projection_origin,     &
1052                              .FALSE., 'crs' )
1053          CALL get_attribute( id_mod, 'long_name',                             &
1054                              coord_ref_sys%long_name,                         &
1055                              .FALSE., 'crs' )
1056          CALL get_attribute( id_mod, 'longitude_of_central_meridian',         &
1057                              coord_ref_sys%longitude_of_central_meridian,     &
1058                              .FALSE., 'crs' )
1059          CALL get_attribute( id_mod, 'longitude_of_prime_meridian',           &
1060                              coord_ref_sys%longitude_of_prime_meridian,       &
1061                              .FALSE., 'crs' )
1062          CALL get_attribute( id_mod, 'scale_factor_at_central_meridian',      &
1063                              coord_ref_sys%scale_factor_at_central_meridian,  &
1064                              .FALSE., 'crs' )
1065          CALL get_attribute( id_mod, 'semi_major_axis',                       &
1066                              coord_ref_sys%semi_major_axis,                   &
1067                              .FALSE., 'crs' )
1068          CALL get_attribute( id_mod, 'units',                                 &
1069                              coord_ref_sys%units,                             &
1070                              .FALSE., 'crs' )
1071       ELSE
1072!
1073!--       Calculate central meridian from origin_lon
1074          coord_ref_sys%longitude_of_central_meridian = &
1075             CEILING( input_file_atts%origin_lon / 6.0_wp ) * 6.0_wp - 3.0_wp
1076       ENDIF
1077!
1078!--    Finally, close input file
1079       CALL close_input_file( id_mod )
1080#endif
1081!
1082!--    Copy latitude, longitude, origin_z, rotation angle on init type
1083       init_model%latitude        = input_file_atts%origin_lat
1084       init_model%longitude       = input_file_atts%origin_lon
1085       init_model%origin_time     = input_file_atts%origin_time 
1086       init_model%origin_x        = input_file_atts%origin_x
1087       init_model%origin_y        = input_file_atts%origin_y
1088       init_model%origin_z        = input_file_atts%origin_z 
1089       init_model%rotation_angle  = input_file_atts%rotation_angle 
1090           
1091!
1092!--    In case of nested runs, each model domain might have different longitude
1093!--    and latitude, which would result in different Coriolis parameters and
1094!--    sun-zenith angles. To avoid this, longitude and latitude in each model
1095!--    domain will be set to the values of the root model. Please note, this
1096!--    synchronization is required already here.
1097#if defined( __parallel )
1098       CALL MPI_BCAST( init_model%latitude,  1, MPI_REAL, 0,                   &
1099                       MPI_COMM_WORLD, ierr )
1100       CALL MPI_BCAST( init_model%longitude, 1, MPI_REAL, 0,                   &
1101                       MPI_COMM_WORLD, ierr )
1102#endif
1103
1104    END SUBROUTINE netcdf_data_input_init
1105   
1106!------------------------------------------------------------------------------!
1107! Description:
1108! ------------
1109!> Read an array of characters.
1110!------------------------------------------------------------------------------!
1111    SUBROUTINE netcdf_data_input_var_char( val, search_string, id_mod )
1112
1113       IMPLICIT NONE
1114
1115       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string     !< name of the variable
1116       CHARACTER(LEN=*), DIMENSION(:) ::  val !< variable which should be read
1117       
1118       INTEGER(iwp) ::  id_mod   !< NetCDF id of input file
1119
1120#if defined ( __netcdf )
1121!
1122!--    Read variable
1123       CALL get_variable( id_mod, search_string, val )
1124#endif           
1125
1126    END SUBROUTINE netcdf_data_input_var_char
1127   
1128!------------------------------------------------------------------------------!
1129! Description:
1130! ------------
1131!> Read an 1D array of REAL values.
1132!------------------------------------------------------------------------------!
1133    SUBROUTINE netcdf_data_input_var_real_1d( val, search_string, id_mod )
1134
1135       IMPLICIT NONE
1136
1137       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string     !< name of the variable     
1138       
1139       INTEGER(iwp) ::  id_mod        !< NetCDF id of input file
1140       
1141       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  val !< variable which should be read
1142
1143#if defined ( __netcdf )
1144!
1145!--    Read variable
1146       CALL get_variable( id_mod, search_string, val )
1147#endif           
1148
1149    END SUBROUTINE netcdf_data_input_var_real_1d
1150   
1151!------------------------------------------------------------------------------!
1152! Description:
1153! ------------
1154!> Read an 1D array of REAL values.
1155!------------------------------------------------------------------------------!
1156    SUBROUTINE netcdf_data_input_var_real_2d( val, search_string,              &
1157                                              id_mod, d1s, d1e, d2s, d2e )
1158
1159       IMPLICIT NONE
1160
1161       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string     !< name of the variable     
1162       
1163       INTEGER(iwp) ::  id_mod  !< NetCDF id of input file
1164       INTEGER(iwp) ::  d1e     !< end index of first dimension to be read
1165       INTEGER(iwp) ::  d2e     !< end index of second dimension to be read
1166       INTEGER(iwp) ::  d1s     !< start index of first dimension to be read
1167       INTEGER(iwp) ::  d2s     !< start index of second dimension to be read
1168       
1169       REAL(wp), DIMENSION(:,:) ::  val !< variable which should be read
1170
1171#if defined ( __netcdf )
1172!
1173!--    Read character variable
1174       CALL get_variable( id_mod, search_string, val, d1s, d1e, d2s, d2e )
1175#endif           
1176
1177    END SUBROUTINE netcdf_data_input_var_real_2d
1178   
1179!------------------------------------------------------------------------------!
1180! Description:
1181! ------------
1182!> Read a global string attribute
1183!------------------------------------------------------------------------------!
1184    SUBROUTINE netcdf_data_input_att_string( val, search_string, id_mod,       &
1185                                             input_file, global, openclose,    &
1186                                             variable_name )
1187
1188       IMPLICIT NONE
1189
1190       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string !< name of the attribue
1191       CHARACTER(LEN=*) ::  val           !< attribute
1192       
1193       CHARACTER(LEN=*) ::  input_file    !< name of input file
1194       CHARACTER(LEN=*) ::  openclose     !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1195       CHARACTER(LEN=*) ::  variable_name !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed 
1196       
1197       INTEGER(iwp) ::  id_mod   !< NetCDF id of input file
1198       
1199       LOGICAL ::  global                 !< flag indicating a global or a variable's attribute
1200
1201#if defined ( __netcdf )
1202!
1203!--    Open file in read-only mode if necessary
1204       IF ( openclose == 'open' )  THEN
1205          CALL open_read_file( TRIM( input_file ) // TRIM( coupling_char ), &
1206                                  id_mod )
1207       ENDIF
1208!
1209!--    Read global attribute
1210       IF ( global )  THEN
1211          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global )
1212!
1213!--    Read variable attribute
1214       ELSE
1215          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global, variable_name )
1216       ENDIF
1217!
1218!--    Close input file
1219       IF ( openclose == 'close' )  CALL close_input_file( id_mod )
1220#endif           
1221
1222    END SUBROUTINE netcdf_data_input_att_string
1223   
1224!------------------------------------------------------------------------------!
1225! Description:
1226! ------------
1227!> Read a global 8-bit integer attribute
1228!------------------------------------------------------------------------------!
1229    SUBROUTINE netcdf_data_input_att_int8( val, search_string, id_mod,         &
1230                                           input_file, global, openclose,      &
1231                                           variable_name )
1232
1233       IMPLICIT NONE
1234
1235       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string !< name of the attribue
1236       
1237       CHARACTER(LEN=*) ::  input_file    !< name of input file
1238       CHARACTER(LEN=*) ::  openclose     !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1239       CHARACTER(LEN=*) ::  variable_name !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1240       
1241       INTEGER(iwp) ::  id_mod   !< NetCDF id of input file
1242       INTEGER(KIND=1) ::  val      !< value of the attribute
1243       
1244       LOGICAL ::  global        !< flag indicating a global or a variable's attribute
1245
1246#if defined ( __netcdf )
1247!
1248!--    Open file in read-only mode
1249       IF ( openclose == 'open' )  THEN
1250          CALL open_read_file( TRIM( input_file ) // TRIM( coupling_char ), &
1251                                  id_mod )
1252       ENDIF
1253!
1254!--    Read global attribute
1255       IF ( global )  THEN
1256          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global )
1257!
1258!--    Read variable attribute
1259       ELSE
1260          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global, variable_name )
1261       ENDIF
1262!
1263!--    Finally, close input file
1264       IF ( openclose == 'close' )  CALL close_input_file( id_mod )
1265#endif           
1266
1267    END SUBROUTINE netcdf_data_input_att_int8
1268   
1269!------------------------------------------------------------------------------!
1270! Description:
1271! ------------
1272!> Read a global 32-bit integer attribute
1273!------------------------------------------------------------------------------!
1274    SUBROUTINE netcdf_data_input_att_int32( val, search_string, id_mod,        &
1275                                            input_file, global, openclose,     &
1276                                            variable_name )
1277
1278       IMPLICIT NONE
1279
1280       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string !< name of the attribue
1281       
1282       CHARACTER(LEN=*) ::  input_file    !< name of input file
1283       CHARACTER(LEN=*) ::  openclose     !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1284       CHARACTER(LEN=*) ::  variable_name !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1285       
1286       INTEGER(iwp) ::  id_mod   !< NetCDF id of input file
1287       INTEGER(iwp) ::  val      !< value of the attribute
1288       
1289       LOGICAL ::  global        !< flag indicating a global or a variable's attribute
1290
1291#if defined ( __netcdf )
1292!
1293!--    Open file in read-only mode
1294       IF ( openclose == 'open' )  THEN
1295          CALL open_read_file( TRIM( input_file ) // TRIM( coupling_char ), &
1296                                  id_mod )
1297       ENDIF
1298!
1299!--    Read global attribute
1300       IF ( global )  THEN
1301          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global )
1302!
1303!--    Read variable attribute
1304       ELSE
1305          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global, variable_name )
1306       ENDIF
1307!
1308!--    Finally, close input file
1309       IF ( openclose == 'close' )  CALL close_input_file( id_mod )
1310#endif           
1311
1312    END SUBROUTINE netcdf_data_input_att_int32
1313   
1314!------------------------------------------------------------------------------!
1315! Description:
1316! ------------
1317!> Read a global real attribute
1318!------------------------------------------------------------------------------!
1319    SUBROUTINE netcdf_data_input_att_real( val, search_string, id_mod,         &
1320                                           input_file, global, openclose,      &
1321                                           variable_name )
1322
1323       IMPLICIT NONE
1324
1325       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string !< name of the attribue
1326       
1327       CHARACTER(LEN=*) ::  input_file    !< name of input file
1328       CHARACTER(LEN=*) ::  openclose     !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1329       CHARACTER(LEN=*) ::  variable_name !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1330       
1331       INTEGER(iwp) ::  id_mod            !< NetCDF id of input file
1332       
1333       LOGICAL ::  global                 !< flag indicating a global or a variable's attribute
1334       
1335       REAL(wp) ::  val                   !< value of the attribute
1336
1337#if defined ( __netcdf )
1338!
1339!--    Open file in read-only mode
1340       IF ( openclose == 'open' )  THEN
1341          CALL open_read_file( TRIM( input_file ) // TRIM( coupling_char ), &
1342                                  id_mod )
1343       ENDIF
1344!
1345!--    Read global attribute
1346       IF ( global )  THEN
1347          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global )
1348!
1349!--    Read variable attribute
1350       ELSE
1351          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global, variable_name )
1352       ENDIF
1353!
1354!--    Finally, close input file
1355       IF ( openclose == 'close' )  CALL close_input_file( id_mod )
1356#endif           
1357
1358    END SUBROUTINE netcdf_data_input_att_real
1359
1360!------------------------------------------------------------------------------!
1361! Description:
1362! ------------
1363!> Reads Chemistry NETCDF Input data, such as emission values, emission species, etc. .
1364!------------------------------------------------------------------------------!
1365    SUBROUTINE netcdf_data_input_chemistry_data(emt_att,emt)
1366
1367       USE chem_modules,                                       &
1368           ONLY:  mode_emis, time_fac_type, surface_csflux_name
1369
1370       USE control_parameters,                                 &
1371           ONLY:  message_string
1372
1373       USE indices,                                            &
1374           ONLY:  nx, ny, nxl, nxr, nys, nyn
1375
1376       IMPLICIT NONE
1377
1378       TYPE(chem_emis_att_type), INTENT(INOUT)                                        :: emt_att
1379       TYPE(chem_emis_val_type), ALLOCATABLE, DIMENSION(:), INTENT(INOUT)             :: emt
1380   
1381       INTEGER(iwp)                                     :: ispec                 !< index for number of emission species in input
1382
1383       INTEGER(iwp)                                     :: num_vars              !< number of variables in netcdf input file
1384       INTEGER(iwp)                                     :: len_dims              !< Length of dimension
1385
1386       REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:)          :: dum_var_3d            !< variable for storing temporary data of 3-dimensional
1387                                                                                 !  variables read from netcdf for chemistry emissions
1388
1389       REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:,:)        :: dum_var_4d            !< variable for storing temporary data of 5-dimensional
1390                                                                                 !< variables read from netcdf for chemistry emissions
1391!--
1392       !> Start the processing of the data
1393       CALL location_message( 'starting allocation of chemistry emissions arrays', .FALSE. )
1394
1395       !> Parameterized mode of the emissions
1396       IF (TRIM(mode_emis)=="PARAMETERIZED" .OR. TRIM(mode_emis)=="parameterized") THEN
1397
1398           ispec=1
1399           emt_att%nspec=0
1400
1401          !number of species
1402           DO  WHILE (TRIM( surface_csflux_name( ispec ) ) /= 'novalue' )
1403
1404             emt_att%nspec=emt_att%nspec+1
1405             ispec=ispec+1
1406
1407           ENDDO
1408
1409          !-- allocate emission values data type arrays
1410          ALLOCATE(emt(emt_att%nspec))
1411
1412          !-- Read EMISSION SPECIES NAMES
1413
1414          !Assign values
1415          ALLOCATE(emt_att%species_name(emt_att%nspec))
1416 
1417         DO ispec=1,emt_att%nspec
1418            emt_att%species_name(ispec) = TRIM(surface_csflux_name(ispec))
1419         ENDDO
1420
1421
1422       !> DEFAULT AND PRE-PROCESSED MODE
1423       ELSE
1424
1425#if defined ( __netcdf )       
1426          IF ( .NOT. input_pids_chem )  RETURN
1427
1428          !-- Open file in read-only mode
1429          CALL open_read_file( TRIM( input_file_chem ) //                       &
1430                               TRIM( coupling_char ), id_emis )
1431          !-- inquire number of variables
1432          CALL inquire_num_variables( id_emis, num_vars )
1433
1434          !-- Get General Dimension Lengths: only number of species and number of categories.
1435          !                                  the other dimensions depend on the mode of the emissions or on the presence of specific components
1436          !nspecies
1437          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_emis, emt_att%nspec, 'nspecies' )
1438
1439 
1440          !-- Allocate emission values data type arrays
1441          ALLOCATE(emt(1:emt_att%nspec))
1442
1443
1444          !-- Read EMISSION SPECIES NAMES
1445          !Allocate Arrays
1446          ALLOCATE(emt_att%species_name(emt_att%nspec)) 
1447
1448          !Call get Variable
1449          CALL get_variable( id_emis, 'emission_name', string_values, emt_att%nspec )
1450          emt_att%species_name=string_values
1451          ! If allocated, Deallocate var_string, an array only used for reading-in strings
1452          IF (ALLOCATED(string_values)) DEALLOCATE(string_values) 
1453
1454          !-- Read EMISSION SPECIES INDEX
1455          !Allocate Arrays
1456          ALLOCATE(emt_att%species_index(emt_att%nspec))
1457          !Call get Variable
1458          CALL get_variable( id_emis, 'emission_index', emt_att%species_index )
1459
1460
1461          !-- Now the routine has to distinguish between DEFAULT and PRE-PROCESSED chemistry emission modes
1462
1463          IF (TRIM(mode_emis)=="DEFAULT" .OR. TRIM(mode_emis)=="default") THEN
1464 
1465             !number of categories
1466             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_emis, emt_att%ncat, 'ncat' )
1467
1468             !-- Read EMISSION CATEGORIES INDEX
1469             !Allocate Arrays
1470             ALLOCATE(emt_att%cat_index(emt_att%ncat))
1471             !Call get Variable
1472             CALL get_variable( id_emis, 'emission_cat_index', emt_att%cat_index )
1473
1474 
1475             DO ispec=1,emt_att%nspec
1476                !-- EMISSION_VOC_NAME (1-DIMENSIONAL)
1477                IF (TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="VOC" .OR. TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="voc") THEN
1478                   !Allocate Array
1479                   CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_emis, emt_att%nvoc, 'nvoc' )
1480                   ALLOCATE(emt_att%voc_name(1:emt_att%nvoc))
1481                   !Read-in Variable
1482                   CALL get_variable( id_emis,"emission_voc_name",string_values, emt_att%nvoc)
1483                   emt_att%voc_name=string_values
1484                   IF (ALLOCATED(string_values)) DEALLOCATE(string_values)
1485 
1486                !-- COMPOSITION VOC (2-DIMENSIONAL)
1487                   !Allocate Array
1488                   ALLOCATE(emt_att%voc_comp(1:emt_att%ncat,1:emt_att%nvoc))
1489                   !Read-in Variable
1490!               CALL get_variable(id_emis,"composition_voc",emt%voc_comp,1,1,emt%ncat,emt%nvoc)
1491                   CALL get_variable(id_emis,"composition_voc",emt_att%voc_comp,1,emt_att%ncat,1,emt_att%nvoc)
1492                ENDIF
1493
1494                !-- EMISSION_PM_NAME (1-DIMENSIONAL)
1495                IF (TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="PM" .OR. TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="pm") THEN
1496                   CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_emis, emt_att%npm, 'npm' )
1497                   ALLOCATE(emt_att%pm_name(1:emt_att%npm))
1498                   !Read-in Variable
1499                   CALL get_variable( id_emis,"pm_name",string_values, emt_att%npm)
1500                   emt_att%pm_name=string_values
1501                   IF (ALLOCATED(string_values)) DEALLOCATE(string_values)     
1502
1503                !-- COMPOSITION PM (3-DIMENSIONAL)
1504                   !Allocate
1505                   len_dims=3  !> number of PMs: PM1, PM2.5 and PM10
1506                   ALLOCATE(emt_att%pm_comp(1:emt_att%ncat,1:emt_att%npm,1:len_dims))
1507                   !Read-in Variable
1508                   CALL get_variable(id_emis,"composition_pm",emt_att%pm_comp,1,emt_att%ncat,1,emt_att%npm,1,len_dims)                   
1509                ENDIF
1510
1511                !-- COMPOSITION_NOX (2-DIMENSIONAL)
1512                IF (TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="NOx" .OR. TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="nox") THEN
1513                   !Allocate array
1514                   ALLOCATE(emt_att%nox_comp(1:emt_att%ncat,1:emt_att%nnox))
1515                   !Read-in Variable
1516                   CALL get_variable(id_emis,"composition_nox",emt_att%nox_comp,1,emt_att%ncat,1,emt_att%nnox)
1517                ENDIF
1518
1519                !-- COMPOSITION-SOX (2-DIMENSIONAL)
1520                IF (TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="SOx" .OR. TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="sox") THEN
1521                   ALLOCATE(emt_att%sox_comp(1:emt_att%ncat,1:emt_att%nsox))
1522                   !Read-in Variable
1523                   CALL get_variable(id_emis,"composition_sox",emt_att%sox_comp,1,emt_att%ncat,1,emt_att%nsox)
1524                ENDIF
1525             ENDDO !>ispec
1526
1527!-- For reading the emission time factors, the distinction between HOUR and MDH data is necessary
1528     
1529             !-- EMISSION_TIME_SCALING_FACTORS
1530                !-- HOUR   
1531             IF (TRIM(time_fac_type)=="HOUR" .OR. TRIM(time_fac_type)=="hour") THEN
1532                !-- Allocate Array
1533                CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_emis, emt_att%nhoursyear, 'nhoursyear' )
1534                ALLOCATE(emt_att%hourly_emis_time_factor(1:emt_att%ncat,1:emt_att%nhoursyear))
1535                !Read-in Variable
1536                CALL get_variable(id_emis,"emission_time_factors",emt_att%hourly_emis_time_factor,1,   &
1537                                  emt_att%ncat,1,emt_att%nhoursyear)
1538
1539                !-- MDH
1540             ELSE IF (TRIM(time_fac_type) == "MDH" .OR. TRIM(time_fac_type) == "mdh") THEN
1541                !-- Allocate Array
1542                CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_emis, emt_att%nmonthdayhour, 'nmonthdayhour' )
1543                ALLOCATE(emt_att%mdh_emis_time_factor(1:emt_att%ncat,1:emt_att%nmonthdayhour))
1544                !-- Read-in Variable
1545                CALL get_variable(id_emis,"emission_time_factors",emt_att%mdh_emis_time_factor,1,       &
1546                                  emt_att%ncat,1,emt_att%nmonthdayhour)
1547
1548             ELSE
1549
1550             message_string = 'We are in the DEFAULT chemistry emissions mode: '            //          &
1551                              '     !no time-factor type specified!'                        //          &
1552                              'Please, specify the value of time_fac_type:'                 //          &
1553                              '         either "MDH" or "HOUR"'                 
1554             CALL message( 'netcdf_data_input_chemistry_data', 'CM0200', 2, 2, 0, 6, 0 ) 
1555 
1556
1557             ENDIF
1558
1559             !-- Finally read-in the emission values and their units (DEFAULT mode)
1560
1561             DO ispec=1,emt_att%nspec
1562
1563                IF ( .NOT. ALLOCATED( emt(ispec)%default_emission_data ) )                              &
1564                    ALLOCATE(emt(ispec)%default_emission_data(1:emt_att%ncat,1:ny+1,1:nx+1))
1565
1566                ALLOCATE(dum_var_3d(1:emt_att%ncat,nys+1:nyn+1,nxl+1:nxr+1))
1567
1568                CALL get_variable(id_emis,"emission_values",dum_var_3d,ispec,1,emt_att%ncat,nys,nyn,nxl,nxr)         
1569
1570                emt(ispec)%default_emission_data(:,nys+1:nyn+1,nxl+1:nxr+1) =                           &
1571                    dum_var_3d(1:emt_att%ncat,nys+1:nyn+1,nxl+1:nxr+1)
1572
1573                DEALLOCATE (dum_var_3d)
1574
1575             ENDDO
1576
1577             !-- UNITS
1578             CALL get_attribute(id_emis,"units",emt_att%units,.FALSE.,"emission_values")
1579
1580
1581          !-- PRE-PROCESSED MODE --
1582
1583          ELSE IF (TRIM(mode_emis)=="PRE-PROCESSED" .OR. TRIM(mode_emis)=="pre-processed") THEN
1584          !-- 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
1585
1586             DO ispec=1,emt_att%nspec
1587
1588             !-- EMISSION_VOC_NAME (1-DIMENSIONAL)
1589                IF (TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="VOC" .OR. TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="voc") THEN
1590                   !Allocate Array
1591                   CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_emis, emt_att%nvoc, 'nvoc' )
1592                   ALLOCATE(emt_att%voc_name(1:emt_att%nvoc))
1593                   !Read-in Variable
1594                   CALL get_variable( id_emis,"emission_voc_name",string_values, emt_att%nvoc)
1595                   emt_att%voc_name=string_values
1596                   IF (ALLOCATED(string_values)) DEALLOCATE(string_values)
1597 
1598             !-- COMPOSITION VOC (2-DIMENSIONAL)
1599                   !Allocate Array
1600                   ALLOCATE(emt_att%voc_comp(1:emt_att%ncat,1:emt_att%nvoc))
1601                   !Read-in Variable
1602                   CALL get_variable(id_emis,"composition_voc",emt_att%voc_comp,1,emt_att%ncat,1,emt_att%nvoc)
1603                ENDIF
1604 
1605             ENDDO !> ispec
1606
1607             !-- EMISSION_VALUES (4-DIMENSIONAL)
1608             !Calculate temporal dimension length
1609             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_emis, emt_att%dt_emission, 'time' )   
1610         
1611
1612             DO ispec=1,emt_att%nspec
1613
1614                !Allocation for the entire domain has to be done only for the first processor between all the subdomains     
1615                IF ( .NOT. ALLOCATED( emt(ispec)%preproc_emission_data ) )                              &
1616                    ALLOCATE(emt(ispec)%preproc_emission_data(emt_att%dt_emission,1,1:ny+1,1:nx+1))
1617
1618                !> allocate variable where to pass emission values read from netcdf
1619                ALLOCATE(dum_var_4d(1:emt_att%dt_emission,1,nys+1:nyn+1,nxl+1:nxr+1))
1620
1621                !Read-in Variable
1622                CALL get_variable(id_emis,"emission_values",dum_var_4d,ispec,1,emt_att%dt_emission,1,1,nys,nyn,nxl,nxr)         
1623
1624     
1625                emt(ispec)%preproc_emission_data(:,1,nys+1:nyn+1,nxl+1:nxr+1) =                         &
1626                      dum_var_4d(1:emt_att%dt_emission,1,nys+1:nyn+1,nxl+1:nxr+1)
1627
1628                DEALLOCATE ( dum_var_4d )
1629
1630             ENDDO
1631
1632             !-- UNITS
1633             CALL get_attribute(id_emis,"units",emt_att%units,.FALSE.,"emission_values")
1634       
1635          ENDIF
1636
1637       CALL close_input_file( id_emis )
1638
1639#endif
1640       ENDIF
1641
1642    END SUBROUTINE netcdf_data_input_chemistry_data
1643
1644!------------------------------------------------------------------------------!
1645! Description:
1646! ------------
1647!> Reads surface classification data, such as vegetation and soil type, etc. .
1648!------------------------------------------------------------------------------!
1649    SUBROUTINE netcdf_data_input_surface_data
1650
1651       USE control_parameters,                                                 &
1652           ONLY:  land_surface, plant_canopy, urban_surface
1653
1654       USE indices,                                                            &
1655           ONLY:  nbgp, nxl, nxr, nyn, nys
1656
1657
1658       IMPLICIT NONE
1659
1660       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names  !< variable names in static input file
1661
1662       INTEGER(iwp) ::  id_surf   !< NetCDF id of input file
1663       INTEGER(iwp) ::  k         !< running index along z-direction
1664       INTEGER(iwp) ::  k2        !< running index
1665       INTEGER(iwp) ::  num_vars  !< number of variables in input file
1666       INTEGER(iwp) ::  nz_soil   !< number of soil layers in file
1667
1668!
1669!--    If not static input file is available, skip this routine
1670       IF ( .NOT. input_pids_static )  RETURN
1671!
1672!--    Measure CPU time
1673       CALL cpu_log( log_point_s(82), 'NetCDF input', 'start' )
1674!
1675!--    Read plant canopy variables.
1676       IF ( plant_canopy )  THEN
1677#if defined ( __netcdf )
1678!
1679!--       Open file in read-only mode
1680          CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //                    &
1681                               TRIM( coupling_char ) , id_surf )
1682!
1683!--       At first, inquire all variable names.
1684!--       This will be used to check whether an optional input variable
1685!--       exist or not.
1686          CALL inquire_num_variables( id_surf, num_vars )
1687
1688          ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
1689          CALL inquire_variable_names( id_surf, var_names )
1690
1691!
1692!--       Read leaf area density - resolved vegetation
1693          IF ( check_existence( var_names, 'lad' ) )  THEN
1694             leaf_area_density_f%from_file = .TRUE.
1695             CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                           &
1696                                 leaf_area_density_f%fill,                     &
1697                                 .FALSE., 'lad' )
1698!
1699!--          Inquire number of vertical vegetation layer
1700             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,             &
1701                                                 leaf_area_density_f%nz,       &
1702                                                 'zlad' )
1703!
1704!--          Allocate variable for leaf-area density
1705             ALLOCATE( leaf_area_density_f%var( 0:leaf_area_density_f%nz-1,    &
1706                                                nys:nyn,nxl:nxr) )
1707
1708             CALL get_variable( id_surf, 'lad', leaf_area_density_f%var,       &
1709                                nxl, nxr, nys, nyn,                            &
1710                                0, leaf_area_density_f%nz-1 )
1711
1712          ELSE
1713             leaf_area_density_f%from_file = .FALSE.
1714          ENDIF
1715
1716!
1717!--       Read basal area density - resolved vegetation
1718          IF ( check_existence( var_names, 'bad' ) )  THEN
1719             basal_area_density_f%from_file = .TRUE.
1720             CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                           &
1721                                 basal_area_density_f%fill,                    &
1722                                 .FALSE., 'bad' )
1723!
1724!--          Inquire number of vertical vegetation layer
1725             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,             &
1726                                                 basal_area_density_f%nz,      &
1727                                                 'zlad' )
1728!
1729!--          Allocate variable
1730             ALLOCATE( basal_area_density_f%var(0:basal_area_density_f%nz-1,   &
1731                                                nys:nyn,nxl:nxr) )
1732
1733             CALL get_variable( id_surf, 'bad', basal_area_density_f%var,      &
1734                                nxl, nxr, nys, nyn,                            &
1735                                0,  basal_area_density_f%nz-1 )
1736          ELSE
1737             basal_area_density_f%from_file = .FALSE.
1738          ENDIF
1739
1740!
1741!--       Read root area density - resolved vegetation
1742          IF ( check_existence( var_names, 'root_area_dens_r' ) )  THEN
1743             root_area_density_lad_f%from_file = .TRUE.
1744             CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                           &
1745                                 root_area_density_lad_f%fill,                 &
1746                                 .FALSE., 'root_area_dens_r' )
1747!
1748!--          Inquire number of vertical soil layers
1749             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,             &
1750                                                   root_area_density_lad_f%nz, &
1751                                                  'zsoil' )
1752!
1753!--          Allocate variable
1754             ALLOCATE( root_area_density_lad_f%var                             &
1755                                         (0:root_area_density_lad_f%nz-1,      &
1756                                          nys:nyn,nxl:nxr) )
1757
1758             CALL get_variable( id_surf, 'root_area_dens_r',                   &
1759                                root_area_density_lad_f%var,                   &
1760                                nxl, nxr, nys, nyn,                            &
1761                                0,  root_area_density_lad_f%nz-1 )
1762          ELSE
1763             root_area_density_lad_f%from_file = .FALSE.
1764          ENDIF
1765!
1766!--       Finally, close input file
1767          CALL close_input_file( id_surf )
1768#endif
1769       ENDIF
1770!
1771!--    Deallocate variable list. Will be re-allocated in case further
1772!--    variables are read from file.
1773       IF ( ALLOCATED( var_names ) )  DEALLOCATE( var_names )
1774!
1775!--    Skip the following if no land-surface or urban-surface module are
1776!--    applied. This case, no one of the following variables is used anyway.
1777       IF (  .NOT. land_surface  .AND.  .NOT. urban_surface )  RETURN
1778
1779#if defined ( __netcdf )
1780!
1781!--    Open file in read-only mode
1782       CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //                       &
1783                            TRIM( coupling_char ) , id_surf )
1784!
1785!--    Inquire all variable names.
1786!--    This will be used to check whether an optional input variable exist
1787!--    or not.
1788       CALL inquire_num_variables( id_surf, num_vars )
1789
1790       ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
1791       CALL inquire_variable_names( id_surf, var_names )
1792!
1793!--    Read vegetation type and required attributes
1794       IF ( check_existence( var_names, 'vegetation_type' ) )  THEN
1795          vegetation_type_f%from_file = .TRUE.
1796          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1797                              vegetation_type_f%fill,                          &
1798                              .FALSE., 'vegetation_type' )
1799
1800          ALLOCATE ( vegetation_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1801
1802          CALL get_variable( id_surf, 'vegetation_type',                       &
1803                             vegetation_type_f%var, nxl, nxr, nys, nyn )
1804       ELSE
1805          vegetation_type_f%from_file = .FALSE.
1806       ENDIF
1807
1808!
1809!--    Read soil type and required attributes
1810       IF ( check_existence( var_names, 'soil_type' ) )  THEN
1811             soil_type_f%from_file = .TRUE.
1812!
1813!--       Note, lod is currently not on file; skip for the moment
1814!           CALL get_attribute( id_surf, char_lod,                       &
1815!                                      soil_type_f%lod,                  &
1816!                                      .FALSE., 'soil_type' )
1817          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1818                              soil_type_f%fill,                                &
1819                              .FALSE., 'soil_type' )
1820
1821          IF ( soil_type_f%lod == 1 )  THEN
1822
1823             ALLOCATE ( soil_type_f%var_2d(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1824
1825             CALL get_variable( id_surf, 'soil_type', soil_type_f%var_2d,      &
1826                                nxl, nxr, nys, nyn )
1827
1828          ELSEIF ( soil_type_f%lod == 2 )  THEN
1829!
1830!--          Obtain number of soil layers from file.
1831             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf, nz_soil,    &
1832                                                          'zsoil' )
1833
1834             ALLOCATE ( soil_type_f%var_3d(0:nz_soil,nys:nyn,nxl:nxr) )
1835
1836             CALL get_variable( id_surf, 'soil_type', soil_type_f%var_3d,      &
1837                                nxl, nxr, nys, nyn, 0, nz_soil )
1838 
1839          ENDIF
1840       ELSE
1841          soil_type_f%from_file = .FALSE.
1842       ENDIF
1843
1844!
1845!--    Read pavement type and required attributes
1846       IF ( check_existence( var_names, 'pavement_type' ) )  THEN
1847          pavement_type_f%from_file = .TRUE.
1848          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1849                              pavement_type_f%fill, .FALSE.,                   &
1850                              'pavement_type' )
1851
1852          ALLOCATE ( pavement_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1853
1854          CALL get_variable( id_surf, 'pavement_type', pavement_type_f%var,    &
1855                             nxl, nxr, nys, nyn )
1856       ELSE
1857          pavement_type_f%from_file = .FALSE.
1858       ENDIF
1859
1860!
1861!--    Read water type and required attributes
1862       IF ( check_existence( var_names, 'water_type' ) )  THEN
1863          water_type_f%from_file = .TRUE.
1864          CALL get_attribute( id_surf, char_fill, water_type_f%fill,           &
1865                              .FALSE., 'water_type' )
1866
1867          ALLOCATE ( water_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1868
1869          CALL get_variable( id_surf, 'water_type', water_type_f%var,          &
1870                             nxl, nxr, nys, nyn )
1871
1872       ELSE
1873          water_type_f%from_file = .FALSE.
1874       ENDIF
1875!
1876!--    Read relative surface fractions of vegetation, pavement and water.
1877       IF ( check_existence( var_names, 'surface_fraction' ) )  THEN
1878          surface_fraction_f%from_file = .TRUE.
1879          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1880                              surface_fraction_f%fill,                         &
1881                              .FALSE., 'surface_fraction' )
1882!
1883!--       Inquire number of surface fractions
1884          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
1885                                                       surface_fraction_f%nf,  &
1886                                                       'nsurface_fraction' )
1887!
1888!--       Allocate dimension array and input array for surface fractions
1889          ALLOCATE( surface_fraction_f%nfracs(0:surface_fraction_f%nf-1) )
1890          ALLOCATE( surface_fraction_f%frac(0:surface_fraction_f%nf-1,         &
1891                                            nys:nyn,nxl:nxr) )
1892!
1893!--       Get dimension of surface fractions
1894          CALL get_variable( id_surf, 'nsurface_fraction',                     &
1895                             surface_fraction_f%nfracs )
1896!
1897!--       Read surface fractions
1898          CALL get_variable( id_surf, 'surface_fraction',                      &
1899                             surface_fraction_f%frac, nxl, nxr, nys, nyn,      &
1900                             0, surface_fraction_f%nf-1 )
1901       ELSE
1902          surface_fraction_f%from_file = .FALSE.
1903       ENDIF
1904!
1905!--    Read building parameters and related information
1906       IF ( check_existence( var_names, 'building_pars' ) )  THEN
1907          building_pars_f%from_file = .TRUE.
1908          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1909                              building_pars_f%fill,                            &
1910                              .FALSE., 'building_pars' )
1911!
1912!--       Inquire number of building parameters
1913          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
1914                                                       building_pars_f%np,     &
1915                                                       'nbuilding_pars' )
1916!
1917!--       Allocate dimension array and input array for building parameters
1918          ALLOCATE( building_pars_f%pars(0:building_pars_f%np-1) )
1919          ALLOCATE( building_pars_f%pars_xy(0:building_pars_f%np-1,            &
1920                                            nys:nyn,nxl:nxr) )
1921!
1922!--       Get dimension of building parameters
1923          CALL get_variable( id_surf, 'nbuilding_pars',                        &
1924                             building_pars_f%pars )
1925!
1926!--       Read building_pars
1927          CALL get_variable( id_surf, 'building_pars',                         &
1928                             building_pars_f%pars_xy, nxl, nxr, nys, nyn,      &
1929                             0, building_pars_f%np-1 )
1930       ELSE
1931          building_pars_f%from_file = .FALSE.
1932       ENDIF
1933
1934!
1935!--    Read albedo type and required attributes
1936       IF ( check_existence( var_names, 'albedo_type' ) )  THEN
1937          albedo_type_f%from_file = .TRUE.
1938          CALL get_attribute( id_surf, char_fill, albedo_type_f%fill,          &
1939                              .FALSE.,  'albedo_type' )
1940
1941          ALLOCATE ( albedo_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1942         
1943          CALL get_variable( id_surf, 'albedo_type', albedo_type_f%var,        &
1944                             nxl, nxr, nys, nyn )
1945       ELSE
1946          albedo_type_f%from_file = .FALSE.
1947       ENDIF
1948!
1949!--    Read albedo parameters and related information
1950       IF ( check_existence( var_names, 'albedo_pars' ) )  THEN
1951          albedo_pars_f%from_file = .TRUE.
1952          CALL get_attribute( id_surf, char_fill, albedo_pars_f%fill,          &
1953                              .FALSE., 'albedo_pars' )
1954!
1955!--       Inquire number of albedo parameters
1956          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
1957                                                       albedo_pars_f%np,       &
1958                                                       'nalbedo_pars' )
1959!
1960!--       Allocate dimension array and input array for albedo parameters
1961          ALLOCATE( albedo_pars_f%pars(0:albedo_pars_f%np-1) )
1962          ALLOCATE( albedo_pars_f%pars_xy(0:albedo_pars_f%np-1,                &
1963                                          nys:nyn,nxl:nxr) )
1964!
1965!--       Get dimension of albedo parameters
1966          CALL get_variable( id_surf, 'nalbedo_pars', albedo_pars_f%pars )
1967
1968          CALL get_variable( id_surf, 'albedo_pars', albedo_pars_f%pars_xy,    &
1969                             nxl, nxr, nys, nyn,                               &
1970                             0, albedo_pars_f%np-1 )
1971       ELSE
1972          albedo_pars_f%from_file = .FALSE.
1973       ENDIF
1974
1975!
1976!--    Read pavement parameters and related information
1977       IF ( check_existence( var_names, 'pavement_pars' ) )  THEN
1978          pavement_pars_f%from_file = .TRUE.
1979          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1980                              pavement_pars_f%fill,                            &
1981                              .FALSE., 'pavement_pars' )
1982!
1983!--       Inquire number of pavement parameters
1984          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
1985                                                       pavement_pars_f%np,     &
1986                                                       'npavement_pars' )
1987!
1988!--       Allocate dimension array and input array for pavement parameters
1989          ALLOCATE( pavement_pars_f%pars(0:pavement_pars_f%np-1) )
1990          ALLOCATE( pavement_pars_f%pars_xy(0:pavement_pars_f%np-1,            &
1991                                            nys:nyn,nxl:nxr) )
1992!
1993!--       Get dimension of pavement parameters
1994          CALL get_variable( id_surf, 'npavement_pars', pavement_pars_f%pars )
1995
1996          CALL get_variable( id_surf, 'pavement_pars', pavement_pars_f%pars_xy,&
1997                             nxl, nxr, nys, nyn,                               &
1998                             0, pavement_pars_f%np-1 )
1999       ELSE
2000          pavement_pars_f%from_file = .FALSE.
2001       ENDIF
2002
2003!
2004!--    Read pavement subsurface parameters and related information
2005       IF ( check_existence( var_names, 'pavement_subsurface_pars' ) )         &
2006       THEN
2007          pavement_subsurface_pars_f%from_file = .TRUE.
2008          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2009                              pavement_subsurface_pars_f%fill,                 &
2010                              .FALSE., 'pavement_subsurface_pars' )
2011!
2012!--       Inquire number of parameters
2013          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2014                                                pavement_subsurface_pars_f%np, &
2015                                               'npavement_subsurface_pars' )
2016!
2017!--       Inquire number of soil layers
2018          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2019                                                pavement_subsurface_pars_f%nz, &
2020                                                'zsoil' )
2021!
2022!--       Allocate dimension array and input array for pavement parameters
2023          ALLOCATE( pavement_subsurface_pars_f%pars                            &
2024                            (0:pavement_subsurface_pars_f%np-1) )
2025          ALLOCATE( pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz                        &
2026                            (0:pavement_subsurface_pars_f%np-1,                &
2027                             0:pavement_subsurface_pars_f%nz-1,                &
2028                             nys:nyn,nxl:nxr) )
2029!
2030!--       Get dimension of pavement parameters
2031          CALL get_variable( id_surf, 'npavement_subsurface_pars',             &
2032                             pavement_subsurface_pars_f%pars )
2033
2034          CALL get_variable( id_surf, 'pavement_subsurface_pars',              &
2035                             pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz,              &
2036                             nxl, nxr, nys, nyn,                               &
2037                             0, pavement_subsurface_pars_f%nz-1,               &
2038                             0, pavement_subsurface_pars_f%np-1 )
2039       ELSE
2040          pavement_subsurface_pars_f%from_file = .FALSE.
2041       ENDIF
2042
2043
2044!
2045!--    Read vegetation parameters and related information
2046       IF ( check_existence( var_names, 'vegetation_pars' ) )  THEN
2047          vegetation_pars_f%from_file = .TRUE.
2048          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2049                              vegetation_pars_f%fill,                          &
2050                              .FALSE.,  'vegetation_pars' )
2051!
2052!--       Inquire number of vegetation parameters
2053          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2054                                                       vegetation_pars_f%np,   &
2055                                                       'nvegetation_pars' )
2056!
2057!--       Allocate dimension array and input array for surface fractions
2058          ALLOCATE( vegetation_pars_f%pars(0:vegetation_pars_f%np-1) )
2059          ALLOCATE( vegetation_pars_f%pars_xy(0:vegetation_pars_f%np-1,        &
2060                                              nys:nyn,nxl:nxr) )
2061!
2062!--       Get dimension of the parameters
2063          CALL get_variable( id_surf, 'nvegetation_pars',                      &
2064                             vegetation_pars_f%pars )
2065
2066          CALL get_variable( id_surf, 'vegetation_pars',                       &
2067                             vegetation_pars_f%pars_xy, nxl, nxr, nys, nyn,    &
2068                             0, vegetation_pars_f%np-1 )
2069       ELSE
2070          vegetation_pars_f%from_file = .FALSE.
2071       ENDIF
2072
2073!
2074!--    Read root parameters/distribution and related information
2075       IF ( check_existence( var_names, 'soil_pars' ) )  THEN
2076          soil_pars_f%from_file = .TRUE.
2077          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2078                              soil_pars_f%fill,                                &
2079                              .FALSE., 'soil_pars' )
2080
2081          CALL get_attribute( id_surf, char_lod,                               &
2082                              soil_pars_f%lod,                                 &
2083                              .FALSE., 'soil_pars' )
2084
2085!
2086!--       Inquire number of soil parameters
2087          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2088                                                       soil_pars_f%np,         &
2089                                                       'nsoil_pars' )
2090!
2091!--       Read parameters array
2092          ALLOCATE( soil_pars_f%pars(0:soil_pars_f%np-1) )
2093          CALL get_variable( id_surf, 'nsoil_pars', soil_pars_f%pars )
2094
2095!
2096!--       In case of level of detail 2, also inquire number of vertical
2097!--       soil layers, allocate memory and read the respective dimension
2098          IF ( soil_pars_f%lod == 2 )  THEN
2099             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,             &
2100                                                          soil_pars_f%nz,      &
2101                                                          'zsoil' )
2102
2103             ALLOCATE( soil_pars_f%layers(0:soil_pars_f%nz-1) )
2104             CALL get_variable( id_surf, 'zsoil', soil_pars_f%layers )
2105
2106          ENDIF
2107
2108!
2109!--       Read soil parameters, depending on level of detail
2110          IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN
2111             ALLOCATE( soil_pars_f%pars_xy(0:soil_pars_f%np-1,                 &
2112                                           nys:nyn,nxl:nxr) )
2113                 
2114             CALL get_variable( id_surf, 'soil_pars', soil_pars_f%pars_xy,     &
2115                                nxl, nxr, nys, nyn, 0, soil_pars_f%np-1 )
2116
2117          ELSEIF ( soil_pars_f%lod == 2 )  THEN
2118             ALLOCATE( soil_pars_f%pars_xyz(0:soil_pars_f%np-1,                &
2119                                            0:soil_pars_f%nz-1,                &
2120                                            nys:nyn,nxl:nxr) )
2121             CALL get_variable( id_surf, 'soil_pars',                          &
2122                                soil_pars_f%pars_xyz,                          &
2123                                nxl, nxr, nys, nyn, 0, soil_pars_f%nz-1,       &
2124                                0, soil_pars_f%np-1 )
2125
2126          ENDIF
2127       ELSE
2128          soil_pars_f%from_file = .FALSE.
2129       ENDIF
2130
2131!
2132!--    Read water parameters and related information
2133       IF ( check_existence( var_names, 'water_pars' ) )  THEN
2134          water_pars_f%from_file = .TRUE.
2135          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2136                              water_pars_f%fill,                               &
2137                              .FALSE., 'water_pars' )
2138!
2139!--       Inquire number of water parameters
2140          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2141                                                       water_pars_f%np,        &
2142                                                       'nwater_pars' )
2143!
2144!--       Allocate dimension array and input array for water parameters
2145          ALLOCATE( water_pars_f%pars(0:water_pars_f%np-1) )
2146          ALLOCATE( water_pars_f%pars_xy(0:water_pars_f%np-1,                  &
2147                                         nys:nyn,nxl:nxr) )
2148!
2149!--       Get dimension of water parameters
2150          CALL get_variable( id_surf, 'nwater_pars', water_pars_f%pars )
2151
2152          CALL get_variable( id_surf, 'water_pars', water_pars_f%pars_xy,      &
2153                             nxl, nxr, nys, nyn, 0, water_pars_f%np-1 )
2154       ELSE
2155          water_pars_f%from_file = .FALSE.
2156       ENDIF
2157!
2158!--    Read root area density - parametrized vegetation
2159       IF ( check_existence( var_names, 'root_area_dens_s' ) )  THEN
2160          root_area_density_lsm_f%from_file = .TRUE.
2161          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2162                              root_area_density_lsm_f%fill,                    &
2163                              .FALSE., 'root_area_dens_s' )
2164!
2165!--       Obtain number of soil layers from file and allocate variable
2166          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2167                                                   root_area_density_lsm_f%nz, &
2168                                                   'zsoil' )
2169          ALLOCATE( root_area_density_lsm_f%var                                &
2170                                        (0:root_area_density_lsm_f%nz-1,       &
2171                                         nys:nyn,nxl:nxr) )
2172
2173!
2174!--       Read root-area density
2175          CALL get_variable( id_surf, 'root_area_dens_s',                      &
2176                             root_area_density_lsm_f%var,                      &
2177                             nxl, nxr, nys, nyn,                               &
2178                             0, root_area_density_lsm_f%nz-1 )
2179
2180       ELSE
2181          root_area_density_lsm_f%from_file = .FALSE.
2182       ENDIF
2183!
2184!--    Read street type and street crossing
2185       IF ( check_existence( var_names, 'street_type' ) )  THEN
2186          street_type_f%from_file = .TRUE.
2187          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2188                              street_type_f%fill, .FALSE.,                     &
2189                              'street_type' )
2190
2191          ALLOCATE ( street_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
2192         
2193          CALL get_variable( id_surf, 'street_type', street_type_f%var,        &
2194                             nxl, nxr, nys, nyn )
2195       ELSE
2196          street_type_f%from_file = .FALSE.
2197       ENDIF
2198
2199       IF ( check_existence( var_names, 'street_crossing' ) )  THEN
2200          street_crossing_f%from_file = .TRUE.
2201          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2202                              street_crossing_f%fill, .FALSE.,                 &
2203                              'street_crossing' )
2204
2205          ALLOCATE ( street_crossing_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
2206
2207          CALL get_variable( id_surf, 'street_crossing',                       &
2208                             street_crossing_f%var, nxl, nxr, nys, nyn )
2209
2210       ELSE
2211          street_crossing_f%from_file = .FALSE.
2212       ENDIF
2213!
2214!--    Still missing: root_resolved and building_surface_pars.
2215!--    Will be implemented as soon as they are available.
2216
2217!
2218!--    Finally, close input file
2219       CALL close_input_file( id_surf )
2220#endif
2221!
2222!--    End of CPU measurement
2223       CALL cpu_log( log_point_s(82), 'NetCDF input', 'stop' )
2224!
2225!--    Exchange ghost points for surface variables. Therefore, resize
2226!--    variables.
2227       IF ( albedo_type_f%from_file )  THEN
2228          CALL resize_array_2d_int8( albedo_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr )
2229          CALL exchange_horiz_2d_byte( albedo_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr,  &
2230                                       nbgp )
2231       ENDIF
2232       IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
2233          CALL resize_array_2d_int8( pavement_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr )
2234          CALL exchange_horiz_2d_byte( pavement_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr,&
2235                                       nbgp )
2236       ENDIF
2237       IF ( soil_type_f%from_file  .AND.  ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
2238          CALL resize_array_2d_int8( soil_type_f%var_2d, nys, nyn, nxl, nxr )
2239          CALL exchange_horiz_2d_byte( soil_type_f%var_2d, nys, nyn, nxl, nxr, &
2240                                       nbgp )
2241       ENDIF
2242       IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
2243          CALL resize_array_2d_int8( vegetation_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr )
2244          CALL exchange_horiz_2d_byte( vegetation_type_f%var, nys, nyn, nxl,   &
2245                                       nxr, nbgp )
2246       ENDIF
2247       IF ( water_type_f%from_file )  THEN
2248          CALL resize_array_2d_int8( water_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr )
2249          CALL exchange_horiz_2d_byte( water_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr,   &
2250                                       nbgp )
2251       ENDIF
2252!
2253!--    Exchange ghost points for 3/4-D variables. For the sake of simplicity,
2254!--    loop further dimensions to use 2D exchange routines. Unfortunately this
2255!--    is necessary, else new MPI-data types need to be introduced just for
2256!--    2 variables.
2257       IF ( soil_type_f%from_file  .AND.  ALLOCATED( soil_type_f%var_3d ) )    &
2258       THEN
2259          CALL resize_array_3d_int8( soil_type_f%var_3d, 0, nz_soil,           &
2260                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2261          DO  k = 0, nz_soil
2262             CALL exchange_horiz_2d_int(                                       & 
2263                        soil_type_f%var_3d(k,:,:), nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
2264          ENDDO
2265       ENDIF
2266
2267       IF ( surface_fraction_f%from_file )  THEN
2268          CALL resize_array_3d_real( surface_fraction_f%frac,                  &
2269                                     0, surface_fraction_f%nf-1,               &
2270                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2271          DO  k = 0, surface_fraction_f%nf-1
2272             CALL exchange_horiz_2d( surface_fraction_f%frac(k,:,:), nbgp )
2273          ENDDO
2274       ENDIF
2275
2276       IF ( building_pars_f%from_file )  THEN         
2277          CALL resize_array_3d_real( building_pars_f%pars_xy,                  &
2278                                     0, building_pars_f%np-1,                  &
2279                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2280          DO  k = 0, building_pars_f%np-1
2281             CALL exchange_horiz_2d( building_pars_f%pars_xy(k,:,:), nbgp )
2282          ENDDO
2283       ENDIF
2284
2285       IF ( albedo_pars_f%from_file )  THEN         
2286          CALL resize_array_3d_real( albedo_pars_f%pars_xy,                    &
2287                                     0, albedo_pars_f%np-1,                    &
2288                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2289          DO  k = 0, albedo_pars_f%np-1
2290             CALL exchange_horiz_2d( albedo_pars_f%pars_xy(k,:,:), nbgp )
2291          ENDDO
2292       ENDIF
2293
2294       IF ( pavement_pars_f%from_file )  THEN         
2295          CALL resize_array_3d_real( pavement_pars_f%pars_xy,                  &
2296                                     0, pavement_pars_f%np-1,                  &
2297                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2298          DO  k = 0, pavement_pars_f%np-1
2299             CALL exchange_horiz_2d( pavement_pars_f%pars_xy(k,:,:), nbgp )
2300          ENDDO
2301       ENDIF
2302
2303       IF ( vegetation_pars_f%from_file )  THEN
2304          CALL resize_array_3d_real( vegetation_pars_f%pars_xy,                &
2305                                     0, vegetation_pars_f%np-1,                &
2306                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2307          DO  k = 0, vegetation_pars_f%np-1
2308             CALL exchange_horiz_2d( vegetation_pars_f%pars_xy(k,:,:), nbgp )
2309          ENDDO
2310       ENDIF
2311
2312       IF ( water_pars_f%from_file )  THEN
2313          CALL resize_array_3d_real( water_pars_f%pars_xy,                     &
2314                                     0, water_pars_f%np-1,                     &
2315                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2316          DO  k = 0, water_pars_f%np-1
2317             CALL exchange_horiz_2d( water_pars_f%pars_xy(k,:,:), nbgp )
2318          ENDDO
2319       ENDIF
2320
2321       IF ( root_area_density_lsm_f%from_file )  THEN
2322          CALL resize_array_3d_real( root_area_density_lsm_f%var,              &
2323                                     0, root_area_density_lsm_f%nz-1,          &
2324                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2325          DO  k = 0, root_area_density_lsm_f%nz-1
2326             CALL exchange_horiz_2d( root_area_density_lsm_f%var(k,:,:), nbgp )
2327          ENDDO
2328       ENDIF
2329
2330       IF ( soil_pars_f%from_file )  THEN
2331          IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN
2332         
2333             CALL resize_array_3d_real( soil_pars_f%pars_xy,                   &
2334                                        0, soil_pars_f%np-1,                   &
2335                                        nys, nyn, nxl, nxr )
2336             DO  k = 0, soil_pars_f%np-1
2337                CALL exchange_horiz_2d( soil_pars_f%pars_xy(k,:,:), nbgp )
2338             ENDDO
2339             
2340          ELSEIF ( soil_pars_f%lod == 2 )  THEN
2341             CALL resize_array_4d_real( soil_pars_f%pars_xyz,                  &
2342                                        0, soil_pars_f%np-1,                   &
2343                                        0, soil_pars_f%nz-1,                   &
2344                                        nys, nyn, nxl, nxr )
2345
2346             DO  k2 = 0, soil_pars_f%nz-1
2347                DO  k = 0, soil_pars_f%np-1
2348                   CALL exchange_horiz_2d( soil_pars_f%pars_xyz(k,k2,:,:),     &
2349                                           nbgp )
2350                ENDDO
2351             ENDDO
2352          ENDIF
2353       ENDIF
2354
2355       IF ( pavement_subsurface_pars_f%from_file )  THEN         
2356          CALL resize_array_4d_real( pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz,      &
2357                                     0, pavement_subsurface_pars_f%np-1,       &
2358                                     0, pavement_subsurface_pars_f%nz-1,       &
2359                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2360
2361          DO  k2 = 0, pavement_subsurface_pars_f%nz-1
2362             DO  k = 0, pavement_subsurface_pars_f%np-1
2363                CALL exchange_horiz_2d(                                        &
2364                           pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(k,k2,:,:), nbgp )
2365             ENDDO
2366          ENDDO
2367       ENDIF
2368
2369    END SUBROUTINE netcdf_data_input_surface_data
2370
2371!------------------------------------------------------------------------------!
2372! Description:
2373! ------------
2374!> Reads uvem lookup table information.
2375!------------------------------------------------------------------------------!
2376    SUBROUTINE netcdf_data_input_uvem
2377       
2378       USE indices,                                                            &
2379           ONLY:  nxl, nxr, nyn, nys
2380
2381       IMPLICIT NONE
2382
2383       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names  !< variable names in static input file
2384
2385
2386       INTEGER(iwp) ::  id_uvem       !< NetCDF id of uvem lookup table input file
2387       INTEGER(iwp) ::  nli = 35      !< dimension length of lookup table in x
2388       INTEGER(iwp) ::  nlj =  9      !< dimension length of lookup table in y
2389       INTEGER(iwp) ::  nlk = 90      !< dimension length of lookup table in z
2390       INTEGER(iwp) ::  num_vars      !< number of variables in netcdf input file
2391!
2392!--    Input via uv exposure model lookup table input
2393       IF ( input_pids_uvem )  THEN
2394
2395#if defined ( __netcdf )
2396!
2397!--       Open file in read-only mode
2398          CALL open_read_file( TRIM( input_file_uvem ) //                    &
2399                               TRIM( coupling_char ), id_uvem )
2400!
2401!--       At first, inquire all variable names.
2402!--       This will be used to check whether an input variable exist or not.
2403          CALL inquire_num_variables( id_uvem, num_vars )
2404!
2405!--       Allocate memory to store variable names and inquire them.
2406          ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
2407          CALL inquire_variable_names( id_uvem, var_names )
2408!
2409!--       uvem integration
2410          IF ( check_existence( var_names, 'int_factors' ) )  THEN
2411             uvem_integration_f%from_file = .TRUE.
2412!
2413!--          Input 2D uvem integration.
2414             ALLOCATE ( uvem_integration_f%var(0:nlj,0:nli)  )
2415             
2416             CALL get_variable( id_uvem, 'int_factors', uvem_integration_f%var, 0, nli, 0, nlj )
2417          ELSE
2418             uvem_integration_f%from_file = .FALSE.
2419          ENDIF
2420!
2421!--       uvem irradiance
2422          IF ( check_existence( var_names, 'irradiance' ) )  THEN
2423             uvem_irradiance_f%from_file = .TRUE.
2424!
2425!--          Input 2D uvem irradiance.
2426             ALLOCATE ( uvem_irradiance_f%var(0:nlk, 0:2)  )
2427             
2428             CALL get_variable( id_uvem, 'irradiance', uvem_irradiance_f%var, 0, 2, 0, nlk )
2429          ELSE
2430             uvem_irradiance_f%from_file = .FALSE.
2431          ENDIF
2432!
2433!--       uvem porjection areas
2434          IF ( check_existence( var_names, 'projarea' ) )  THEN
2435             uvem_projarea_f%from_file = .TRUE.
2436!
2437!--          Input 3D uvem projection area (human geometgry)
2438             ALLOCATE ( uvem_projarea_f%var(0:2,0:nlj,0:nli)  )
2439           
2440             CALL get_variable( id_uvem, 'projarea', uvem_projarea_f%var, 0, nli, 0, nlj, 0, 2 )
2441          ELSE
2442             uvem_projarea_f%from_file = .FALSE.
2443          ENDIF
2444!
2445!--       uvem radiance
2446          IF ( check_existence( var_names, 'radiance' ) )  THEN
2447             uvem_radiance_f%from_file = .TRUE.
2448!
2449!--          Input 3D uvem radiance
2450             ALLOCATE ( uvem_radiance_f%var(0:nlk,0:nlj,0:nli)  )
2451             
2452             CALL get_variable( id_uvem, 'radiance', uvem_radiance_f%var, 0, nli, 0, nlj, 0, nlk )
2453          ELSE
2454             uvem_radiance_f%from_file = .FALSE.
2455          ENDIF
2456!
2457!--       Read building obstruction
2458          IF ( check_existence( var_names, 'obstruction' ) )  THEN
2459             building_obstruction_full%from_file = .TRUE.
2460!--          Input 3D uvem building obstruction
2461              ALLOCATE ( building_obstruction_full%var_3d(0:44,0:2,0:2) )
2462              CALL get_variable( id_uvem, 'obstruction', building_obstruction_full%var_3d,0, 2, 0, 2, 0, 44 )       
2463          ELSE
2464             building_obstruction_full%from_file = .FALSE.
2465          ENDIF
2466!
2467          IF ( check_existence( var_names, 'obstruction' ) )  THEN
2468             building_obstruction_f%from_file = .TRUE.
2469!
2470!--          Input 3D uvem building obstruction
2471             ALLOCATE ( building_obstruction_f%var_3d(0:44,nys:nyn,nxl:nxr) )
2472!
2473             CALL get_variable( id_uvem, 'obstruction', building_obstruction_f%var_3d,      &
2474                                nxl, nxr, nys, nyn, 0, 44 )       
2475          ELSE
2476             building_obstruction_f%from_file = .FALSE.
2477          ENDIF
2478!
2479!--       Close uvem lookup table input file
2480          CALL close_input_file( id_uvem )
2481#else
2482          CONTINUE
2483#endif
2484       ENDIF
2485    END SUBROUTINE netcdf_data_input_uvem
2486
2487!------------------------------------------------------------------------------!
2488! Description:
2489! ------------
2490!> Reads orography and building information.
2491!------------------------------------------------------------------------------!
2492    SUBROUTINE netcdf_data_input_topo
2493
2494       USE control_parameters,                                                 &
2495           ONLY:  message_string, topography
2496
2497       USE indices,                                                            &
2498           ONLY:  nbgp, nxl, nxr, ny, nyn, nys, nzb
2499
2500
2501       IMPLICIT NONE
2502
2503       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names  !< variable names in static input file
2504
2505
2506       INTEGER(iwp) ::  i             !< running index along x-direction
2507       INTEGER(iwp) ::  ii            !< running index for IO blocks
2508       INTEGER(iwp) ::  id_topo       !< NetCDF id of topograhy input file
2509       INTEGER(iwp) ::  j             !< running index along y-direction
2510       INTEGER(iwp) ::  num_vars      !< number of variables in netcdf input file
2511       INTEGER(iwp) ::  skip_n_rows   !< counting variable to skip rows while reading topography file
2512
2513       REAL(wp) ::  dum           !< dummy variable to skip columns while reading topography file
2514!
2515!--    CPU measurement
2516       CALL cpu_log( log_point_s(83), 'NetCDF/ASCII input topo', 'start' )
2517
2518!
2519!--    Input via palm-input data standard
2520       IF ( input_pids_static )  THEN
2521#if defined ( __netcdf )
2522!
2523!--       Open file in read-only mode
2524          CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //                    &
2525                               TRIM( coupling_char ), id_topo )
2526!
2527!--       At first, inquire all variable names.
2528!--       This will be used to check whether an  input variable exist
2529!--       or not.
2530          CALL inquire_num_variables( id_topo, num_vars )
2531!
2532!--       Allocate memory to store variable names and inquire them.
2533          ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
2534          CALL inquire_variable_names( id_topo, var_names )
2535!
2536!--       Read x, y - dimensions. Only required for consistency checks.
2537          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_topo, dim_static%nx, 'x' )
2538          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_topo, dim_static%ny, 'y' )
2539          ALLOCATE( dim_static%x(0:dim_static%nx-1) )
2540          ALLOCATE( dim_static%y(0:dim_static%ny-1) )
2541          CALL get_variable( id_topo, 'x', dim_static%x )
2542          CALL get_variable( id_topo, 'y', dim_static%y )
2543!
2544!--       Terrain height. First, get variable-related _FillValue attribute
2545          IF ( check_existence( var_names, 'zt' ) )  THEN
2546             terrain_height_f%from_file = .TRUE.
2547             CALL get_attribute( id_topo, char_fill, terrain_height_f%fill,    &
2548                                 .FALSE., 'zt' )
2549!
2550!--          Input 2D terrain height.
2551             ALLOCATE ( terrain_height_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
2552             
2553             CALL get_variable( id_topo, 'zt', terrain_height_f%var,           &
2554                                nxl, nxr, nys, nyn )
2555
2556          ELSE
2557             terrain_height_f%from_file = .FALSE.
2558          ENDIF
2559
2560!
2561!--       Read building height. First, read its _FillValue attribute,
2562!--       as well as lod attribute
2563          buildings_f%from_file = .FALSE.
2564          IF ( check_existence( var_names, 'buildings_2d' ) )  THEN
2565             buildings_f%from_file = .TRUE.
2566             CALL get_attribute( id_topo, char_lod, buildings_f%lod,           &
2567                                 .FALSE., 'buildings_2d' )
2568
2569             CALL get_attribute( id_topo, char_fill, buildings_f%fill1,        &
2570                                 .FALSE., 'buildings_2d' )
2571
2572!
2573!--          Read 2D buildings
2574             IF ( buildings_f%lod == 1 )  THEN
2575                ALLOCATE ( buildings_f%var_2d(nys:nyn,nxl:nxr) )
2576
2577                CALL get_variable( id_topo, 'buildings_2d',                    &
2578                                   buildings_f%var_2d,                         &
2579                                   nxl, nxr, nys, nyn )
2580             ELSE
2581                message_string = 'NetCDF attribute lod ' //                    &
2582                                 '(level of detail) is not set ' //            &
2583                                 'properly for buildings_2d.'
2584                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0540',               &
2585                               1, 2, 0, 6, 0 )
2586             ENDIF
2587          ENDIF
2588!
2589!--       If available, also read 3D building information. If both are
2590!--       available, use 3D information.
2591          IF ( check_existence( var_names, 'buildings_3d' ) )  THEN
2592             buildings_f%from_file = .TRUE.
2593             CALL get_attribute( id_topo, char_lod, buildings_f%lod,           &
2594                                 .FALSE., 'buildings_3d' )     
2595
2596             CALL get_attribute( id_topo, char_fill, buildings_f%fill2,        &
2597                                 .FALSE., 'buildings_3d' )
2598
2599             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_topo,             &
2600                                                          buildings_f%nz, 'z' )
2601!
2602!--          Read 3D buildings
2603             IF ( buildings_f%lod == 2 )  THEN
2604                ALLOCATE( buildings_f%z(nzb:buildings_f%nz-1) )
2605                CALL get_variable( id_topo, 'z', buildings_f%z )
2606
2607                ALLOCATE( buildings_f%var_3d(nzb:buildings_f%nz-1,             &
2608                                             nys:nyn,nxl:nxr) )
2609                buildings_f%var_3d = 0
2610               
2611                CALL get_variable( id_topo, 'buildings_3d',                    &
2612                                   buildings_f%var_3d,                         &
2613                                   nxl, nxr, nys, nyn, 0, buildings_f%nz-1 )
2614             ELSE
2615                message_string = 'NetCDF attribute lod ' //                    &
2616                                 '(level of detail) is not set ' //            &
2617                                 'properly for buildings_3d.'
2618                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0541',               &
2619                               1, 2, 0, 6, 0 )
2620             ENDIF
2621          ENDIF
2622!
2623!--       Read building IDs and its FillValue attribute. Further required
2624!--       for mapping buildings on top of orography.
2625          IF ( check_existence( var_names, 'building_id' ) )  THEN
2626             building_id_f%from_file = .TRUE.
2627             CALL get_attribute( id_topo, char_fill,                           &
2628                                 building_id_f%fill, .FALSE.,                  &
2629                                 'building_id' )
2630
2631             ALLOCATE ( building_id_f%var(nys:nyn,nxl:nxr) )
2632             
2633             CALL get_variable( id_topo, 'building_id', building_id_f%var,     &
2634                                nxl, nxr, nys, nyn )
2635          ELSE
2636             building_id_f%from_file = .FALSE.
2637          ENDIF
2638!
2639!--       Read building_type and required attributes.
2640          IF ( check_existence( var_names, 'building_type' ) )  THEN
2641             building_type_f%from_file = .TRUE.
2642             CALL get_attribute( id_topo, char_fill,                           &
2643                                 building_type_f%fill, .FALSE.,                &
2644                                 'building_type' )
2645
2646             ALLOCATE ( building_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr) )
2647
2648             CALL get_variable( id_topo, 'building_type', building_type_f%var, &
2649                                nxl, nxr, nys, nyn )
2650
2651          ELSE
2652             building_type_f%from_file = .FALSE.
2653          ENDIF
2654!
2655!--       Close topography input file
2656          CALL close_input_file( id_topo )
2657#else
2658          CONTINUE
2659#endif
2660!
2661!--    ASCII input
2662       ELSEIF ( TRIM( topography ) == 'read_from_file' )  THEN
2663             
2664          DO  ii = 0, io_blocks-1
2665             IF ( ii == io_group )  THEN
2666
2667                OPEN( 90, FILE='TOPOGRAPHY_DATA'//TRIM( coupling_char ),       &
2668                      STATUS='OLD', FORM='FORMATTED', ERR=10 )
2669!
2670!--             Read topography PE-wise. Rows are read from nyn to nys, columns
2671!--             are read from nxl to nxr. At first, ny-nyn rows need to be skipped.
2672                skip_n_rows = 0
2673                DO WHILE ( skip_n_rows < ny - nyn )
2674                   READ( 90, * )
2675                   skip_n_rows = skip_n_rows + 1
2676                ENDDO
2677!
2678!--             Read data from nyn to nys and nxl to nxr. Therefore, skip
2679!--             column until nxl-1 is reached
2680                ALLOCATE ( buildings_f%var_2d(nys:nyn,nxl:nxr) )
2681                DO  j = nyn, nys, -1
2682                   READ( 90, *, ERR=11, END=11 )                               &
2683                                   ( dum, i = 0, nxl-1 ),                      &
2684                                   ( buildings_f%var_2d(j,i), i = nxl, nxr )
2685                ENDDO
2686
2687                GOTO 12
2688
2689 10             message_string = 'file TOPOGRAPHY_DATA'//                      &
2690                                 TRIM( coupling_char )// ' does not exist'
2691                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0208', 1, 2, 0, 6, 0 )
2692
2693 11             message_string = 'errors in file TOPOGRAPHY_DATA'//            &
2694                                 TRIM( coupling_char )
2695                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0209', 2, 2, 0, 6, 0 )
2696
2697 12             CLOSE( 90 )
2698                buildings_f%from_file = .TRUE.
2699
2700             ENDIF
2701#if defined( __parallel )
2702             CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
2703#endif
2704          ENDDO
2705
2706       ENDIF
2707!
2708!--    End of CPU measurement
2709       CALL cpu_log( log_point_s(83), 'NetCDF/ASCII input topo', 'stop' )
2710!
2711!--    Check for minimum requirement to setup building topography. If buildings
2712!--    are provided, also an ID and a type are required.
2713!--    Note, doing this check in check_parameters
2714!--    will be too late (data will be used for grid inititialization before).
2715       IF ( input_pids_static )  THEN
2716          IF ( buildings_f%from_file  .AND.                                    &
2717               .NOT. building_id_f%from_file )  THEN
2718             message_string = 'If building heights are prescribed in ' //      &
2719                              'static input file, also an ID is required.'
2720             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0542', 1, 2, 0, 6, 0 )
2721          ENDIF
2722       ENDIF
2723!
2724!--    In case no terrain height is provided by static input file, allocate
2725!--    array nevertheless and set terrain height to 0, which simplifies
2726!--    topography initialization.
2727       IF ( .NOT. terrain_height_f%from_file )  THEN
2728          ALLOCATE ( terrain_height_f%var(nys:nyn,nxl:nxr) )
2729          terrain_height_f%var = 0.0_wp
2730       ENDIF
2731!
2732!--    Finally, exchange 1 ghost point for building ID and type.
2733!--    In case of non-cyclic boundary conditions set Neumann conditions at the
2734!--    lateral boundaries.
2735       IF ( building_id_f%from_file )  THEN
2736          CALL resize_array_2d_int32( building_id_f%var, nys, nyn, nxl, nxr )
2737          CALL exchange_horiz_2d_int( building_id_f%var, nys, nyn, nxl, nxr,   &
2738                                      nbgp )
2739       ENDIF
2740
2741       IF ( building_type_f%from_file )  THEN
2742          CALL resize_array_2d_int8( building_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr )
2743          CALL exchange_horiz_2d_byte( building_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr,   &
2744                                       nbgp )
2745       ENDIF
2746
2747    END SUBROUTINE netcdf_data_input_topo
2748
2749!------------------------------------------------------------------------------!
2750! Description:
2751! ------------
2752!> Reads initialization data of u, v, w, pt, q, geostrophic wind components,
2753!> as well as soil moisture and soil temperature, derived from larger-scale
2754!> model (COSMO) by Inifor.
2755!------------------------------------------------------------------------------!
2756    SUBROUTINE netcdf_data_input_init_3d
2757
2758       USE arrays_3d,                                                          &
2759           ONLY:  q, pt, u, v, w, zu, zw
2760
2761       USE control_parameters,                                                 &
2762           ONLY:  air_chemistry, bc_lr_cyc, bc_ns_cyc, humidity,               &
2763                  message_string, neutral
2764
2765       USE indices,                                                            &
2766           ONLY:  nx, nxl, nxlu, nxr, ny, nyn, nys, nysv, nzb, nz, nzt
2767
2768       IMPLICIT NONE
2769
2770       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names
2771
2772       LOGICAL      ::  dynamic_3d = .TRUE. !< flag indicating that 3D data is read from dynamic file
2773       
2774       INTEGER(iwp) ::  id_dynamic !< NetCDF id of dynamic input file
2775       INTEGER(iwp) ::  n          !< running index for chemistry variables
2776       INTEGER(iwp) ::  num_vars   !< number of variables in netcdf input file
2777
2778       LOGICAL      ::  check_passed !< flag indicating if a check passed
2779
2780!
2781!--    Skip routine if no input file with dynamic input data is available.
2782       IF ( .NOT. input_pids_dynamic )  RETURN
2783!
2784!--    Please note, Inifor is designed to provide initial data for u and v for
2785!--    the prognostic grid points in case of lateral Dirichlet conditions.
2786!--    This means that Inifor provides data from nxlu:nxr (for u) and
2787!--    from nysv:nyn (for v) at the left and south domain boundary, respectively.
2788!--    However, as work-around for the moment, PALM will run with cyclic
2789!--    conditions and will be initialized with data provided by Inifor
2790!--    boundaries in case of Dirichlet.
2791!--    Hence, simply set set nxlu/nysv to 1 (will be reset to its original value
2792!--    at the end of this routine.
2793       IF ( bc_lr_cyc  .AND.  nxl == 0 )  nxlu = 1
2794       IF ( bc_ns_cyc  .AND.  nys == 0 )  nysv = 1
2795
2796!
2797!--    CPU measurement
2798       CALL cpu_log( log_point_s(85), 'NetCDF input init', 'start' )
2799
2800#if defined ( __netcdf )
2801!
2802!--    Open file in read-only mode
2803       CALL open_read_file( TRIM( input_file_dynamic ) //                      &
2804                            TRIM( coupling_char ), id_dynamic )
2805
2806!
2807!--    At first, inquire all variable names.
2808       CALL inquire_num_variables( id_dynamic, num_vars )
2809!
2810!--    Allocate memory to store variable names.
2811       ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
2812       CALL inquire_variable_names( id_dynamic, var_names )
2813!
2814!--    Read vertical dimension of scalar und w grid.
2815       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nzu, 'z'     )
2816       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nzw, 'zw'    )
2817!
2818!--    Read also the horizontal dimensions. These are used just used fo
2819!--    checking the compatibility with the PALM grid before reading.
2820       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nx,  'x'  )
2821       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nxu, 'xu' )
2822       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%ny,  'y'  )
2823       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nyv, 'yv' )
2824
2825!
2826!--    Check for correct horizontal and vertical dimension. Please note,
2827!--    checks are performed directly here and not called from
2828!--    check_parameters as some varialbes are still not allocated there.
2829!--    Moreover, please note, u- and v-grid has 1 grid point less on
2830!--    Inifor grid.
2831       IF ( init_3d%nx-1 /= nx  .OR.  init_3d%nxu-1 /= nx - 1  .OR.            &
2832            init_3d%ny-1 /= ny  .OR.  init_3d%nyv-1 /= ny - 1 )  THEN
2833          message_string = 'Number of inifor horizontal grid points  '//       &
2834                           'does not match the number of numeric grid '//      &
2835                           'points.'
2836          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0543', 1, 2, 0, 6, 0 )
2837       ENDIF
2838
2839       IF ( init_3d%nzu /= nz )  THEN
2840          message_string = 'Number of inifor vertical grid points ' //         &
2841                           'does not match the number of numeric grid '//      &
2842                           'points.'
2843          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0543', 1, 2, 0, 6, 0 )
2844       ENDIF
2845!
2846!--    Read vertical dimensions. Later, these are required for eventual
2847!--    inter- and extrapolations of the initialization data.
2848       IF ( check_existence( var_names, 'z' ) )  THEN
2849          ALLOCATE( init_3d%zu_atmos(1:init_3d%nzu) )
2850          CALL get_variable( id_dynamic, 'z', init_3d%zu_atmos )
2851       ENDIF
2852       IF ( check_existence( var_names, 'zw' ) )  THEN
2853          ALLOCATE( init_3d%zw_atmos(1:init_3d%nzw) )
2854          CALL get_variable( id_dynamic, 'zw', init_3d%zw_atmos )
2855       ENDIF
2856!
2857!--    Check for consistency between vertical coordinates in dynamic
2858!--    driver and numeric grid.
2859!--    Please note, depending on compiler options both may be
2860!--    equal up to a certain threshold, and differences between
2861!--    the numeric grid and vertical coordinate in the driver can built-
2862!--    up to 10E-1-10E-0 m. For this reason, the check is performed not
2863!--    for exactly matching values.
2864       IF ( ANY( ABS( zu(1:nzt)   - init_3d%zu_atmos(1:init_3d%nzu) )    &
2865                      > 10E-1 )  .OR.                                    &
2866            ANY( ABS( zw(1:nzt-1) - init_3d%zw_atmos(1:init_3d%nzw) )    &
2867                      > 10E-1 ) )  THEN
2868          message_string = 'Vertical grid in dynamic driver does not '// &
2869                           'match the numeric grid.'
2870          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0543', 1, 2, 0, 6, 0 )
2871       ENDIF
2872!
2873!--    Read initial geostrophic wind components at
2874!--    t = 0 (index 1 in file).
2875       IF ( check_existence( var_names, 'ls_forcing_ug' ) )  THEN
2876          ALLOCATE( init_3d%ug_init(nzb:nzt+1) )
2877          init_3d%ug_init = 0.0_wp
2878
2879          CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_ug', 1,          &
2880                                init_3d%ug_init(1:nzt) )
2881!
2882!--       Set top-boundary condition (Neumann)
2883          init_3d%ug_init(nzt+1) = init_3d%ug_init(nzt)
2884
2885          init_3d%from_file_ug = .TRUE.
2886       ELSE
2887          init_3d%from_file_ug = .FALSE.
2888       ENDIF
2889       IF ( check_existence( var_names, 'ls_forcing_vg' ) )  THEN
2890          ALLOCATE( init_3d%vg_init(nzb:nzt+1) )
2891          init_3d%vg_init = 0.0_wp
2892
2893          CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_vg', 1,          &
2894                                init_3d%vg_init(1:nzt) )
2895!
2896!--       Set top-boundary condition (Neumann)
2897          init_3d%vg_init(nzt+1) = init_3d%vg_init(nzt)
2898
2899          init_3d%from_file_vg = .TRUE.
2900       ELSE
2901          init_3d%from_file_vg = .FALSE.
2902       ENDIF
2903!
2904!--    Read inital 3D data of u, v, w, pt and q,
2905!--    derived from COSMO model. Read PE-wise yz-slices.
2906!--    Please note, the u-, v- and w-component are defined on different
2907!--    grids with one element less in the x-, y-,
2908!--    and z-direction, respectively. Hence, reading is subdivided
2909!--    into separate loops. 
2910!--    Read u-component
2911       IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_u' ) )  THEN
2912!
2913!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
2914          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_u,           &
2915                              .FALSE., 'init_atmosphere_u' )
2916          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_u,             &
2917                              .FALSE., 'init_atmosphere_u' )
2918!
2919!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
2920          IF ( init_3d%lod_u == 1 )  THEN
2921             ALLOCATE( init_3d%u_init(nzb:nzt+1) )
2922             init_3d%u_init = 0.0_wp
2923
2924             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_u',               &
2925                                init_3d%u_init(nzb+1:nzt) )
2926!
2927!--          Set top-boundary condition (Neumann)
2928             init_3d%u_init(nzt+1) = init_3d%u_init(nzt)
2929!
2930!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
2931          ELSEIF ( init_3d%lod_u == 2 )  THEN
2932             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_u',               &
2933                                u(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxlu:nxr),                 &
2934                                nxlu, nys+1, nzb+1,                            &
2935                                nxr-nxlu+1, nyn-nys+1, init_3d%nzu,            &
2936                                dynamic_3d )
2937!
2938!--          Set value at leftmost model grid point nxl = 0. This is because
2939!--          Inifor provides data only from 1:nx-1 since it assumes non-cyclic
2940!--          conditions.
2941             IF ( nxl == 0 )                                                   &
2942                u(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl) = u(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxlu)
2943!
2944!--          Set bottom and top-boundary
2945             u(nzb,:,:)   = u(nzb+1,:,:)
2946             u(nzt+1,:,:) = u(nzt,:,:)
2947             
2948          ENDIF
2949          init_3d%from_file_u = .TRUE.
2950       ELSE
2951          message_string = 'Missing initial data for u-component'
2952          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
2953       ENDIF
2954!
2955!--    Read v-component
2956       IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_v' ) )  THEN
2957!
2958!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
2959          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_v,           &
2960                              .FALSE., 'init_atmosphere_v' )
2961          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_v,             &
2962                              .FALSE., 'init_atmosphere_v' )
2963!
2964!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
2965          IF ( init_3d%lod_v == 1 )  THEN
2966             ALLOCATE( init_3d%v_init(nzb:nzt+1) )
2967             init_3d%v_init = 0.0_wp
2968
2969             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_v',               &
2970                                init_3d%v_init(nzb+1:nzt) )
2971!
2972!--          Set top-boundary condition (Neumann)
2973             init_3d%v_init(nzt+1) = init_3d%v_init(nzt)
2974!
2975!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
2976          ELSEIF ( init_3d%lod_v == 2 )  THEN
2977         
2978             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_v',               &
2979                                v(nzb+1:nzt,nysv:nyn,nxl:nxr),                 &
2980                                nxl+1, nysv, nzb+1,                            &
2981                                nxr-nxl+1, nyn-nysv+1, init_3d%nzu,            &
2982                                dynamic_3d )
2983!
2984!--          Set value at southmost model grid point nys = 0. This is because
2985!--          Inifor provides data only from 1:ny-1 since it assumes non-cyclic
2986!--          conditions.
2987             IF ( nys == 0 )                                                   &
2988                v(nzb+1:nzt,nys,nxl:nxr) = v(nzb+1:nzt,nysv,nxl:nxr)                               
2989!
2990!--          Set bottom and top-boundary
2991             v(nzb,:,:)   = v(nzb+1,:,:)
2992             v(nzt+1,:,:) = v(nzt,:,:)
2993             
2994          ENDIF
2995          init_3d%from_file_v = .TRUE.
2996       ELSE
2997          message_string = 'Missing initial data for v-component'
2998          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
2999       ENDIF
3000!
3001!--    Read w-component
3002       IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_w' ) )  THEN
3003!
3004!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
3005          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_w,           &
3006                              .FALSE., 'init_atmosphere_w' )
3007          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_w,             &
3008                              .FALSE., 'init_atmosphere_w' )
3009!
3010!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
3011          IF ( init_3d%lod_w == 1 )  THEN
3012             ALLOCATE( init_3d%w_init(nzb:nzt+1) )
3013             init_3d%w_init = 0.0_wp
3014
3015             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_w',               &
3016                                init_3d%w_init(nzb+1:nzt-1) )
3017!
3018!--          Set top-boundary condition (Neumann)
3019             init_3d%w_init(nzt:nzt+1) = init_3d%w_init(nzt-1)
3020!
3021!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3022          ELSEIF ( init_3d%lod_w == 2 )  THEN
3023
3024             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_w',                &
3025                                w(nzb+1:nzt-1,nys:nyn,nxl:nxr),                 &
3026                                nxl+1, nys+1, nzb+1,                            &
3027                                nxr-nxl+1, nyn-nys+1, init_3d%nzw,              &
3028                                dynamic_3d )
3029!
3030!--          Set bottom and top-boundary                               
3031             w(nzb,:,:)   = 0.0_wp 
3032             w(nzt,:,:)   = w(nzt-1,:,:)
3033             w(nzt+1,:,:) = w(nzt-1,:,:)
3034
3035          ENDIF
3036          init_3d%from_file_w = .TRUE.
3037       ELSE
3038          message_string = 'Missing initial data for w-component'
3039          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
3040       ENDIF
3041!
3042!--    Read potential temperature
3043       IF ( .NOT. neutral )  THEN
3044          IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_pt' ) )  THEN
3045!
3046!--          Read attributes for the fill value and level-of-detail
3047             CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_pt,       &
3048                                 .FALSE., 'init_atmosphere_pt' )
3049             CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_pt,         &
3050                                 .FALSE., 'init_atmosphere_pt' )
3051!
3052!--          level-of-detail 1 - read initialization profile
3053             IF ( init_3d%lod_pt == 1 )  THEN
3054                ALLOCATE( init_3d%pt_init(nzb:nzt+1) )
3055
3056                CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_pt',           &
3057                                   init_3d%pt_init(nzb+1:nzt) )
3058!
3059!--             Set Neumann top and surface boundary condition for initial
3060!--             profil
3061                init_3d%pt_init(nzb)   = init_3d%pt_init(nzb+1)
3062                init_3d%pt_init(nzt+1) = init_3d%pt_init(nzt)
3063!
3064!--          level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3065             ELSEIF ( init_3d%lod_pt == 2 )  THEN
3066
3067                CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_pt',           &
3068                                   pt(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl:nxr),              &
3069                                   nxl+1, nys+1, nzb+1,                        &
3070                                   nxr-nxl+1, nyn-nys+1, init_3d%nzu,          &
3071                                   dynamic_3d )
3072                                   
3073!
3074!--             Set bottom and top-boundary
3075                pt(nzb,:,:)   = pt(nzb+1,:,:)
3076                pt(nzt+1,:,:) = pt(nzt,:,:)             
3077
3078             ENDIF
3079             init_3d%from_file_pt = .TRUE.
3080          ELSE
3081             message_string = 'Missing initial data for ' //                   &
3082                              'potential temperature'
3083             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
3084          ENDIF
3085       ENDIF
3086!
3087!--    Read mixing ratio
3088       IF ( humidity )  THEN
3089          IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_qv' ) )  THEN
3090!
3091!--          Read attributes for the fill value and level-of-detail
3092             CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_q,        &
3093                                 .FALSE., 'init_atmosphere_qv' )
3094             CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_q,          &
3095                                 .FALSE., 'init_atmosphere_qv' )
3096!
3097!--          level-of-detail 1 - read initialization profile
3098             IF ( init_3d%lod_q == 1 )  THEN
3099                ALLOCATE( init_3d%q_init(nzb:nzt+1) )
3100
3101                CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_qv',           &
3102                                    init_3d%q_init(nzb+1:nzt) )
3103!
3104!--             Set bottom and top boundary condition (Neumann)
3105                init_3d%q_init(nzb)   = init_3d%q_init(nzb+1)
3106                init_3d%q_init(nzt+1) = init_3d%q_init(nzt)
3107!
3108!--          level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3109             ELSEIF ( init_3d%lod_q == 2 )  THEN
3110             
3111                CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_qv',           &
3112                                   q(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl:nxr),               &
3113                                   nxl+1, nys+1, nzb+1,                        &
3114                                   nxr-nxl+1, nyn-nys+1, init_3d%nzu,          &
3115                                   dynamic_3d )
3116                                   
3117!
3118!--             Set bottom and top-boundary
3119                q(nzb,:,:)   = q(nzb+1,:,:)
3120                q(nzt+1,:,:) = q(nzt,:,:)
3121               
3122             ENDIF
3123             init_3d%from_file_q = .TRUE.
3124          ELSE
3125             message_string = 'Missing initial data for ' //                   &
3126                              'mixing ratio'
3127             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
3128          ENDIF
3129       ENDIF       
3130!
3131!--    Read chemistry variables.
3132!--    Please note, for the moment, only LOD=1 is allowed
3133       IF ( air_chemistry )  THEN
3134!
3135!--       Allocate chemistry input profiles, as well as arrays for fill values
3136!--       and LOD's.
3137          ALLOCATE( init_3d%chem_init(nzb:nzt+1,                               &
3138                                      1:UBOUND(init_3d%var_names_chem, 1 )) )
3139          ALLOCATE( init_3d%fill_chem(1:UBOUND(init_3d%var_names_chem, 1)) )   
3140          ALLOCATE( init_3d%lod_chem(1:UBOUND(init_3d%var_names_chem, 1))  ) 
3141         
3142          DO  n = 1, UBOUND(init_3d%var_names_chem, 1)
3143             IF ( check_existence( var_names,                                  &
3144                                   TRIM( init_3d%var_names_chem(n) ) ) )  THEN
3145!
3146!--             Read attributes for the fill value and level-of-detail
3147                CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill,                     &
3148                                    init_3d%fill_chem(n),                      &
3149                                    .FALSE.,                                   &
3150                                    TRIM( init_3d%var_names_chem(n) ) )
3151                CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod,                      &
3152                                    init_3d%lod_chem(n),                       &
3153                                    .FALSE.,                                   &
3154                                    TRIM( init_3d%var_names_chem(n) ) )
3155!
3156!--             Give message that only LOD=1 is allowed.
3157                IF ( init_3d%lod_chem(n) /= 1 )  THEN               
3158                   message_string = 'For chemistry variables only LOD=1 is ' //&
3159                                    'allowed.'
3160                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0586',            &
3161                                 1, 2, 0, 6, 0 )
3162                ENDIF
3163!
3164!--             level-of-detail 1 - read initialization profile
3165                CALL get_variable( id_dynamic,                                 &
3166                                   TRIM( init_3d%var_names_chem(n) ),          &
3167                                   init_3d%chem_init(nzb+1:nzt,n) )
3168!
3169!--             Set bottom and top boundary condition (Neumann)
3170                init_3d%chem_init(nzb,n)   = init_3d%chem_init(nzb+1,n)
3171                init_3d%chem_init(nzt+1,n) = init_3d%chem_init(nzt,n)
3172               
3173                init_3d%from_file_chem(n) = .TRUE.
3174             ENDIF
3175          ENDDO
3176       ENDIF
3177!
3178!--    Close input file
3179       CALL close_input_file( id_dynamic )
3180#endif
3181!
3182!--    End of CPU measurement
3183       CALL cpu_log( log_point_s(85), 'NetCDF input init', 'stop' )
3184!
3185!--    Finally, check if the input data has any fill values. Please note,
3186!--    checks depend on the LOD of the input data.
3187       IF ( init_3d%from_file_u )  THEN
3188          check_passed = .TRUE.
3189          IF ( init_3d%lod_u == 1 )  THEN
3190             IF ( ANY( init_3d%u_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_u ) )       &
3191                check_passed = .FALSE.
3192          ELSEIF ( init_3d%lod_u == 2 )  THEN
3193             IF ( ANY( u(nzb+1:nzt+1,nys:nyn,nxlu:nxr) == init_3d%fill_u ) )   &
3194                check_passed = .FALSE.
3195          ENDIF
3196          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3197             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_u must ' //    &
3198                              'not contain any _FillValues'
3199             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
3200          ENDIF
3201       ENDIF
3202
3203       IF ( init_3d%from_file_v )  THEN
3204          check_passed = .TRUE.
3205          IF ( init_3d%lod_v == 1 )  THEN
3206             IF ( ANY( init_3d%v_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_v ) )       &
3207                check_passed = .FALSE.
3208          ELSEIF ( init_3d%lod_v == 2 )  THEN
3209             IF ( ANY( v(nzb+1:nzt+1,nysv:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_v ) )   &
3210                check_passed = .FALSE.
3211          ENDIF
3212          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3213             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_v must ' //    &
3214                              'not contain any _FillValues'
3215             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
3216          ENDIF
3217       ENDIF
3218
3219       IF ( init_3d%from_file_w )  THEN
3220          check_passed = .TRUE.
3221          IF ( init_3d%lod_w == 1 )  THEN
3222             IF ( ANY( init_3d%w_init(nzb+1:nzt) == init_3d%fill_w ) )         &
3223                check_passed = .FALSE.
3224          ELSEIF ( init_3d%lod_w == 2 )  THEN
3225             IF ( ANY( w(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_w ) )      &
3226                check_passed = .FALSE.
3227          ENDIF
3228          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3229             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_w must ' //    &
3230                              'not contain any _FillValues'
3231             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
3232          ENDIF
3233       ENDIF
3234
3235       IF ( init_3d%from_file_pt )  THEN
3236          check_passed = .TRUE.
3237          IF ( init_3d%lod_pt == 1 )  THEN
3238             IF ( ANY( init_3d%pt_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_pt ) )     &
3239                check_passed = .FALSE.
3240          ELSEIF ( init_3d%lod_pt == 2 )  THEN
3241             IF ( ANY( pt(nzb+1:nzt+1,nys:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_pt ) )  &
3242                check_passed = .FALSE.
3243          ENDIF
3244          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3245             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_pt must ' //   &
3246                              'not contain any _FillValues'
3247             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
3248          ENDIF
3249       ENDIF
3250
3251       IF ( init_3d%from_file_q )  THEN
3252          check_passed = .TRUE.
3253          IF ( init_3d%lod_q == 1 )  THEN
3254             IF ( ANY( init_3d%q_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_q ) )       &
3255                check_passed = .FALSE.
3256          ELSEIF ( init_3d%lod_q == 2 )  THEN
3257             IF ( ANY( q(nzb+1:nzt+1,nys:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_q ) )    &
3258                check_passed = .FALSE.
3259          ENDIF
3260          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3261             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_q must ' //    &
3262                              'not contain any _FillValues'
3263             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
3264          ENDIF
3265       ENDIF
3266!
3267!--    Workaround for cyclic conditions. Please see above for further explanation.
3268       IF ( bc_lr_cyc  .AND.  nxl == 0 )  nxlu = nxl
3269       IF ( bc_ns_cyc  .AND.  nys == 0 )  nysv = nys
3270
3271    END SUBROUTINE netcdf_data_input_init_3d
3272   
3273!------------------------------------------------------------------------------!
3274! Description:
3275! ------------
3276!> Reads initialization data of u, v, w, pt, q, geostrophic wind components,
3277!> as well as soil moisture and soil temperature, derived from larger-scale
3278!> model (COSMO) by Inifor.
3279!------------------------------------------------------------------------------!
3280    SUBROUTINE netcdf_data_input_init_lsm
3281
3282       USE control_parameters,                                                 &
3283           ONLY:  message_string
3284
3285       USE indices,                                                            &
3286           ONLY:  nx, nxl, nxr, ny, nyn, nys
3287
3288       IMPLICIT NONE
3289
3290       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names !< string containing all variables on file
3291     
3292       INTEGER(iwp) ::  id_dynamic !< NetCDF id of dynamic input file
3293       INTEGER(iwp) ::  num_vars   !< number of variables in netcdf input file
3294
3295!
3296!--    Skip routine if no input file with dynamic input data is available.
3297       IF ( .NOT. input_pids_dynamic )  RETURN
3298!
3299!--    CPU measurement
3300       CALL cpu_log( log_point_s(85), 'NetCDF input init', 'start' )
3301
3302#if defined ( __netcdf )
3303!
3304!--    Open file in read-only mode
3305       CALL open_read_file( TRIM( input_file_dynamic ) //                      &
3306                            TRIM( coupling_char ), id_dynamic )
3307
3308!
3309!--    At first, inquire all variable names.
3310       CALL inquire_num_variables( id_dynamic, num_vars )
3311!
3312!--    Allocate memory to store variable names.
3313       ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
3314       CALL inquire_variable_names( id_dynamic, var_names )
3315!
3316!--    Read vertical dimension for soil depth.
3317       IF ( check_existence( var_names, 'zsoil' ) )                            &
3318          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nzs,&
3319                                                       'zsoil' )
3320!
3321!--    Read also the horizontal dimensions required for soil initialization.
3322!--    Please note, in case of non-nested runs or in case of root domain,
3323!--    these data is already available, but will be read again for the sake
3324!--    of clearness.
3325       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nx,    &
3326                                                    'x'  )
3327       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%ny,    &
3328                                                    'y'  )
3329!
3330!--    Check for correct horizontal and vertical dimension. Please note,
3331!--    in case of non-nested runs or in case of root domain, these checks
3332!--    are already performed
3333       IF ( init_3d%nx-1 /= nx  .OR.  init_3d%ny-1 /= ny )  THEN
3334          message_string = 'Number of inifor horizontal grid points  '//       &
3335                           'does not match the number of numeric grid points.'
3336          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0543', 1, 2, 0, 6, 0 )
3337       ENDIF
3338!
3339!--    Read vertical dimensions. Later, these are required for eventual
3340!--    inter- and extrapolations of the initialization data.
3341       IF ( check_existence( var_names, 'zsoil' ) )  THEN
3342          ALLOCATE( init_3d%z_soil(1:init_3d%nzs) )
3343          CALL get_variable( id_dynamic, 'zsoil', init_3d%z_soil )
3344       ENDIF
3345!
3346!--    Read initial data for soil moisture
3347       IF ( check_existence( var_names, 'init_soil_m' ) )  THEN
3348!
3349!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
3350          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill,                           &
3351                              init_3d%fill_msoil,                              &
3352                              .FALSE., 'init_soil_m' )
3353          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod,                            &
3354                              init_3d%lod_msoil,                               &
3355                              .FALSE., 'init_soil_m' )
3356!
3357!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
3358          IF ( init_3d%lod_msoil == 1 )  THEN
3359             ALLOCATE( init_3d%msoil_1d(0:init_3d%nzs-1) )
3360
3361             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_soil_m',                     &
3362                                init_3d%msoil_1d(0:init_3d%nzs-1) )
3363!
3364!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3365          ELSEIF ( init_3d%lod_msoil == 2 )  THEN
3366             ALLOCATE ( init_3d%msoil_3d(0:init_3d%nzs-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
3367
3368            CALL get_variable( id_dynamic, 'init_soil_m',                      &   
3369                             init_3d%msoil_3d(0:init_3d%nzs-1,nys:nyn,nxl:nxr),&
3370                             nxl, nxr, nys, nyn, 0, init_3d%nzs-1 )
3371
3372          ENDIF
3373          init_3d%from_file_msoil = .TRUE.
3374       ENDIF
3375!
3376!--    Read soil temperature
3377       IF ( check_existence( var_names, 'init_soil_t' ) )  THEN
3378!
3379!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
3380          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill,                           &
3381                              init_3d%fill_tsoil,                              &
3382                              .FALSE., 'init_soil_t' )
3383          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod,                            &
3384                              init_3d%lod_tsoil,                               &
3385                              .FALSE., 'init_soil_t' )
3386!
3387!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
3388          IF ( init_3d%lod_tsoil == 1 )  THEN
3389             ALLOCATE( init_3d%tsoil_1d(0:init_3d%nzs-1) )
3390
3391             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_soil_t',                     &
3392                                init_3d%tsoil_1d(0:init_3d%nzs-1) )
3393
3394!
3395!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3396          ELSEIF ( init_3d%lod_tsoil == 2 )  THEN
3397             ALLOCATE ( init_3d%tsoil_3d(0:init_3d%nzs-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
3398             
3399             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_soil_t',                     &   
3400                             init_3d%tsoil_3d(0:init_3d%nzs-1,nys:nyn,nxl:nxr),&
3401                             nxl, nxr, nys, nyn, 0, init_3d%nzs-1 )
3402          ENDIF
3403          init_3d%from_file_tsoil = .TRUE.
3404       ENDIF
3405!
3406!--    Close input file
3407       CALL close_input_file( id_dynamic )
3408#endif
3409!
3410!--    End of CPU measurement
3411       CALL cpu_log( log_point_s(85), 'NetCDF input init', 'stop' )
3412
3413    END SUBROUTINE netcdf_data_input_init_lsm   
3414
3415!------------------------------------------------------------------------------!
3416! Description:
3417! ------------
3418!> Reads data at lateral and top boundaries derived from larger-scale model
3419!> (COSMO) by Inifor.
3420!------------------------------------------------------------------------------!
3421    SUBROUTINE netcdf_data_input_offline_nesting
3422
3423       USE control_parameters,                                                 &
3424           ONLY:  air_chemistry, bc_dirichlet_l, bc_dirichlet_n,               &
3425                  bc_dirichlet_r, bc_dirichlet_s, humidity, neutral,           &
3426                  nesting_offline, time_since_reference_point
3427
3428       USE indices,                                                            &
3429           ONLY:  nxl, nxlu, nxr, nyn, nys, nysv, nzb, nzt
3430
3431       IMPLICIT NONE
3432       
3433       INTEGER(iwp) ::  id_dynamic !< NetCDF id of dynamic input file
3434       INTEGER(iwp) ::  n          !< running index for chemistry variables
3435       INTEGER(iwp) ::  num_vars   !< number of variables in netcdf input file
3436       INTEGER(iwp) ::  t          !< running index time dimension
3437!
3438!--    Skip input if no forcing from larger-scale models is applied.
3439       IF ( .NOT. nesting_offline )  RETURN
3440
3441!
3442!--    CPU measurement
3443       CALL cpu_log( log_point_s(86), 'NetCDF input forcing', 'start' )
3444
3445#if defined ( __netcdf )
3446!
3447!--    Open file in read-only mode
3448       CALL open_read_file( TRIM( input_file_dynamic ) //                      &
3449                            TRIM( coupling_char ), id_dynamic )
3450!
3451!--    Initialize INIFOR forcing.
3452       IF ( .NOT. nest_offl%init )  THEN
3453!
3454!--       At first, inquire all variable names.
3455          CALL inquire_num_variables( id_dynamic, num_vars )
3456!
3457!--       Allocate memory to store variable names.
3458          ALLOCATE( nest_offl%var_names(1:num_vars) )
3459          CALL inquire_variable_names( id_dynamic, nest_offl%var_names )
3460!
3461!--       Read time dimension, allocate memory and finally read time array
3462          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic,             &
3463                                                       nest_offl%nt, 'time' )
3464
3465          IF ( check_existence( nest_offl%var_names, 'time' ) )  THEN
3466             ALLOCATE( nest_offl%time(0:nest_offl%nt-1) )
3467             CALL get_variable( id_dynamic, 'time', nest_offl%time )
3468          ENDIF
3469!
3470!--       Read vertical dimension of scalar und w grid
3471          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic,             &
3472                                                       nest_offl%nzu, 'z' )
3473          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic,             &
3474                                                       nest_offl%nzw, 'zw' )
3475
3476          IF ( check_existence( nest_offl%var_names, 'z' ) )  THEN
3477             ALLOCATE( nest_offl%zu_atmos(1:nest_offl%nzu) )
3478             CALL get_variable( id_dynamic, 'z', nest_offl%zu_atmos )
3479          ENDIF
3480          IF ( check_existence( nest_offl%var_names, 'zw' ) )  THEN
3481             ALLOCATE( nest_offl%zw_atmos(1:nest_offl%nzw) )
3482             CALL get_variable( id_dynamic, 'zw', nest_offl%zw_atmos )
3483          ENDIF
3484
3485!
3486!--       Read surface pressure
3487          IF ( check_existence( nest_offl%var_names,                           &
3488                                'surface_forcing_surface_pressure' ) )  THEN
3489             ALLOCATE( nest_offl%surface_pressure(0:nest_offl%nt-1) )
3490             CALL get_variable( id_dynamic,                                    &
3491                                'surface_forcing_surface_pressure',            &
3492                                nest_offl%surface_pressure )
3493          ENDIF
3494!
3495!--       Set control flag to indicate that initialization is already done
3496          nest_offl%init = .TRUE.
3497
3498       ENDIF
3499
3500!
3501!--    Obtain time index for current input starting at 0.
3502!--    @todo: At the moment INIFOR and simulated time correspond
3503!--           to each other. If required, adjust to daytime.
3504       nest_offl%tind = MINLOC( ABS( nest_offl%time -                          &
3505                                     time_since_reference_point ), DIM = 1 )   &
3506                        - 1
3507       nest_offl%tind_p = nest_offl%tind + 1       
3508!
3509!--    Read geostrophic wind components
3510       DO  t = nest_offl%tind, nest_offl%tind_p
3511          CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_ug', t+1,              &
3512                                nest_offl%ug(t-nest_offl%tind,nzb+1:nzt) )
3513          CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_vg', t+1,              &
3514                                nest_offl%vg(t-nest_offl%tind,nzb+1:nzt) )
3515       ENDDO
3516!
3517!--    Read data at lateral and top boundaries. Please note, at left and
3518!--    right domain boundary, yz-layers are read for u, v, w, pt and q.
3519!--    For the v-component, the data starts at nysv, while for the other
3520!--    quantities the data starts at nys. This is equivalent at the north
3521!--    and south domain boundary for the u-component.
3522!--    Further, lateral data is not accessed by parallel IO, indicated by the
3523!--    last passed flag in the subroutine get_variable(). This is because
3524!--    not every PE participates in this collective blocking read operation.
3525       IF ( bc_dirichlet_l )  THEN
3526          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_u',                  &
3527                           nest_offl%u_left(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn),            &
3528                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3529                           nyn-nys+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3530     
3531          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_v',                  &
3532                           nest_offl%v_left(0:1,nzb+1:nzt,nysv:nyn),           &
3533                           nysv, nzb+1, nest_offl%tind+1,                      &
3534                           nyn-nysv+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3535
3536          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_w',                  &
3537                           nest_offl%w_left(0:1,nzb+1:nzt-1,nys:nyn),          &
3538                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3539                           nyn-nys+1, nest_offl%nzw, 2, .FALSE. )
3540
3541          IF ( .NOT. neutral )  THEN
3542             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_pt',              &
3543                           nest_offl%pt_left(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn),           &
3544                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3545                           nyn-nys+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3546          ENDIF
3547
3548          IF ( humidity )  THEN
3549             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_qv',              &
3550                           nest_offl%q_left(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn),            &
3551                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3552                           nyn-nys+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3553          ENDIF
3554         
3555          IF ( air_chemistry )  THEN
3556             DO  n = 1, UBOUND(nest_offl%var_names_chem_l, 1)
3557                IF ( check_existence( nest_offl%var_names,                     &
3558                                      nest_offl%var_names_chem_l(n) ) )        &
3559                THEN
3560                   CALL get_variable( id_dynamic,                              &
3561                              TRIM( nest_offl%var_names_chem_l(n) ),           &
3562                              nest_offl%chem_left(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn,n),    &
3563                              nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                  &
3564                              nyn-nys+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3565                   nest_offl%chem_from_file_l(n) = .TRUE.
3566                ENDIF
3567             ENDDO
3568          ENDIF
3569
3570       ENDIF
3571
3572       IF ( bc_dirichlet_r )  THEN
3573          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_u',                 &
3574                           nest_offl%u_right(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn),           &
3575                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3576                           nyn-nys+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3577                           
3578          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_v',                 &
3579                           nest_offl%v_right(0:1,nzb+1:nzt,nysv:nyn),          &
3580                           nysv, nzb+1, nest_offl%tind+1,                      &
3581                           nyn-nysv+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3582                           
3583          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_w',                 &
3584                           nest_offl%w_right(0:1,nzb+1:nzt-1,nys:nyn),         &
3585                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3586                           nyn-nys+1, nest_offl%nzw, 2, .FALSE. )
3587                           
3588          IF ( .NOT. neutral )  THEN
3589             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_pt',             &
3590                           nest_offl%pt_right(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn),          &
3591                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3592                           nyn-nys+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3593          ENDIF
3594          IF ( humidity )  THEN
3595             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_qv',             &
3596                           nest_offl%q_right(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn),           &
3597                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3598                           nyn-nys+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3599          ENDIF
3600         
3601          IF ( air_chemistry )  THEN
3602             DO  n = 1, UBOUND(nest_offl%var_names_chem_r, 1)
3603                IF ( check_existence( nest_offl%var_names,                     &
3604                                      nest_offl%var_names_chem_r(n) ) )        &
3605                THEN
3606                   CALL get_variable( id_dynamic,                              &
3607                              TRIM( nest_offl%var_names_chem_r(n) ),           &
3608                              nest_offl%chem_right(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn,n),   &
3609                              nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                  &
3610                              nyn-nys+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3611                   nest_offl%chem_from_file_r(n) = .TRUE.
3612                ENDIF
3613             ENDDO
3614          ENDIF
3615       ENDIF
3616
3617       IF ( bc_dirichlet_n )  THEN
3618       
3619          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_u',                 &
3620                           nest_offl%u_north(0:1,nzb+1:nzt,nxlu:nxr),          &
3621                           nxlu, nzb+1, nest_offl%tind+1,                      &
3622                           nxr-nxlu+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3623                           
3624          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_v',                 &
3625                           nest_offl%v_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                           
3629          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_w',                 &
3630                           nest_offl%w_north(0:1,nzb+1:nzt-1,nxl:nxr),         &
3631                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3632                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzw, 2, .FALSE. )
3633                           
3634          IF ( .NOT. neutral )  THEN
3635             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_pt',             &
3636                           nest_offl%pt_north(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr),          &
3637                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3638                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3639          ENDIF
3640          IF ( humidity )  THEN
3641             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_qv',             &
3642                           nest_offl%q_north(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr),           &
3643                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3644                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3645          ENDIF
3646         
3647          IF ( air_chemistry )  THEN
3648             DO  n = 1, UBOUND(nest_offl%var_names_chem_n, 1)
3649                IF ( check_existence( nest_offl%var_names,                     &
3650                                      nest_offl%var_names_chem_n(n) ) )        &
3651                THEN
3652                   CALL get_variable( id_dynamic,                              &
3653                              TRIM( nest_offl%var_names_chem_n(n) ),           &
3654                              nest_offl%chem_north(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr,n),   &
3655                              nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                  &
3656                              nxr-nxl+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3657                   nest_offl%chem_from_file_n(n) = .TRUE.
3658                ENDIF
3659             ENDDO
3660          ENDIF
3661       ENDIF
3662
3663       IF ( bc_dirichlet_s )  THEN
3664          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_u',                 &
3665                           nest_offl%u_south(0:1,nzb+1:nzt,nxlu:nxr),          &
3666                           nxlu, nzb+1, nest_offl%tind+1,                      &
3667                           nxr-nxlu+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3668
3669          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_v',                 &
3670                           nest_offl%v_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                           
3674          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_w',                 &
3675                           nest_offl%w_south(0:1,nzb+1:nzt-1,nxl:nxr),         &
3676                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3677                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzw, 2, .FALSE. )
3678                           
3679          IF ( .NOT. neutral )  THEN
3680             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_pt',             &
3681                           nest_offl%pt_south(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr),          &
3682                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3683                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3684          ENDIF
3685          IF ( humidity )  THEN
3686             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_qv',             &
3687                           nest_offl%q_south(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr),           &
3688                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3689                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3690          ENDIF
3691         
3692          IF ( air_chemistry )  THEN
3693             DO  n = 1, UBOUND(nest_offl%var_names_chem_s, 1)
3694                IF ( check_existence( nest_offl%var_names,                     &
3695                                      nest_offl%var_names_chem_s(n) ) )        &
3696                THEN
3697                   CALL get_variable( id_dynamic,                              &
3698                              TRIM( nest_offl%var_names_chem_s(n) ),           &
3699                              nest_offl%chem_south(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr,n),   &
3700                              nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                  &
3701                              nxr-nxl+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3702                   nest_offl%chem_from_file_s(n) = .TRUE.
3703                ENDIF
3704             ENDDO
3705          ENDIF
3706       ENDIF
3707
3708!
3709!--    Top boundary
3710       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_u',                      &
3711                             nest_offl%u_top(0:1,nys:nyn,nxlu:nxr),            &
3712                             nxlu, nys+1, nest_offl%tind+1,                    &
3713                             nxr-nxlu+1, nyn-nys+1, 2, .TRUE. )
3714
3715       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_v',                      &
3716                             nest_offl%v_top(0:1,nysv:nyn,nxl:nxr),            &
3717                             nxl+1, nysv, nest_offl%tind+1,                    &
3718                             nxr-nxl+1, nyn-nysv+1, 2, .TRUE. )
3719                             
3720       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_w',                      &
3721                             nest_offl%w_top(0:1,nys:nyn,nxl:nxr),             &
3722                             nxl+1, nys+1, nest_offl%tind+1,                   &
3723                             nxr-nxl+1, nyn-nys+1, 2, .TRUE. )
3724                             
3725       IF ( .NOT. neutral )  THEN
3726          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_pt',                  &
3727                                nest_offl%pt_top(0:1,nys:nyn,nxl:nxr),         &
3728                                nxl+1, nys+1, nest_offl%tind+1,                &
3729                                nxr-nxl+1, nyn-nys+1, 2, .TRUE. )
3730       ENDIF
3731       IF ( humidity )  THEN
3732          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_qv',                  &
3733                                nest_offl%q_top(0:1,nys:nyn,nxl:nxr),          &
3734                                nxl+1, nys+1, nest_offl%tind+1,                &
3735                                nxr-nxl+1, nyn-nys+1, 2, .TRUE. )
3736       ENDIF
3737       
3738       IF ( air_chemistry )  THEN
3739          DO  n = 1, UBOUND(nest_offl%var_names_chem_t, 1)
3740             IF ( check_existence( nest_offl%var_names,                     &
3741                                   nest_offl%var_names_chem_t(n) ) )  THEN     
3742                CALL get_variable( id_dynamic,                                 &
3743                              TRIM( nest_offl%var_names_chem_t(n) ),           &
3744                              nest_offl%chem_top(0:1,nys:nyn,nxl:nxr,n),       &
3745                              nxl+1, nys+1, nest_offl%tind+1,                  &
3746                              nxr-nxl+1, nyn-nys+1, 2, .TRUE. )
3747                nest_offl%chem_from_file_t(n) = .TRUE.
3748             ENDIF
3749          ENDDO
3750       ENDIF
3751
3752!
3753!--    Close input file
3754       CALL close_input_file( id_dynamic )
3755#endif
3756!
3757!--    End of CPU measurement
3758       CALL cpu_log( log_point_s(86), 'NetCDF input forcing', 'stop' )
3759
3760    END SUBROUTINE netcdf_data_input_offline_nesting
3761
3762
3763!------------------------------------------------------------------------------!
3764! Description:
3765! ------------
3766!> Checks input file for consistency and minimum requirements.
3767!------------------------------------------------------------------------------!
3768    SUBROUTINE netcdf_data_input_check_dynamic
3769
3770       USE control_parameters,                                                 &
3771           ONLY:  initializing_actions, message_string, nesting_offline
3772
3773       IMPLICIT NONE
3774
3775!
3776!--    In case of forcing, check whether dynamic input file is present
3777       IF ( .NOT. input_pids_dynamic  .AND.  nesting_offline  )  THEN
3778          message_string = 'nesting_offline = .TRUE. requires dynamic '  //    &
3779                            'input file ' //                                   &
3780                            TRIM( input_file_dynamic ) // TRIM( coupling_char )
3781          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0546', 1, 2, 0, 6, 0 )
3782       ENDIF
3783!
3784!--    Dynamic input file must also be present if initialization via inifor is
3785!--    prescribed.
3786       IF ( .NOT. input_pids_dynamic  .AND.                                    &
3787            TRIM( initializing_actions ) == 'inifor' )  THEN
3788          message_string = 'initializing_actions = inifor requires dynamic ' //&
3789                           'input file ' // TRIM( input_file_dynamic ) //      &
3790                           TRIM( coupling_char )
3791          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0547', 1, 2, 0, 6, 0 )
3792       ENDIF
3793
3794    END SUBROUTINE netcdf_data_input_check_dynamic
3795
3796!------------------------------------------------------------------------------!
3797! Description:
3798! ------------
3799!> Checks input file for consistency and minimum requirements.
3800!------------------------------------------------------------------------------!
3801    SUBROUTINE netcdf_data_input_check_static
3802
3803       USE arrays_3d,                                                          &
3804           ONLY:  zu
3805
3806       USE control_parameters,                                                 &
3807           ONLY:  land_surface, message_string, urban_surface
3808
3809       USE grid_variables,                                                     &
3810           ONLY:  dx, dy
3811
3812       USE indices,                                                            &
3813           ONLY:  nx, nxl, nxr, ny, nyn, nys
3814
3815       IMPLICIT NONE
3816
3817       INTEGER(iwp) ::  i      !< loop index along x-direction
3818       INTEGER(iwp) ::  j      !< loop index along y-direction
3819       INTEGER(iwp) ::  n_surf !< number of different surface types at given location
3820
3821       LOGICAL      ::  check_passed !< flag indicating if a check passed
3822
3823!
3824!--    Return if no static input file is available
3825       IF ( .NOT. input_pids_static )  RETURN
3826!
3827!--    Check whether dimension size in input file matches the model dimensions
3828       IF ( dim_static%nx-1 /= nx  .OR.  dim_static%ny-1 /= ny )  THEN
3829          message_string = 'Static input file: horizontal dimension in ' //    &
3830                           'x- and/or y-direction ' //                         &
3831                           'do not match the respective model dimension'
3832          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0548', 1, 2, 0, 6, 0 )
3833       ENDIF
3834!
3835!--    Check if grid spacing of provided input data matches the respective
3836!--    grid spacing in the model.
3837       IF ( ABS( dim_static%x(1) - dim_static%x(0) - dx ) > 10E-6_wp  .OR.     &
3838            ABS( dim_static%y(1) - dim_static%y(0) - dy ) > 10E-6_wp )  THEN
3839          message_string = 'Static input file: horizontal grid spacing ' //    &
3840                           'in x- and/or y-direction ' //                      &
3841                           'do not match the respective model grid spacing.'
3842          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0549', 1, 2, 0, 6, 0 )
3843       ENDIF
3844!
3845!--    Check for correct dimension of surface_fractions, should run from 0-2.
3846       IF ( surface_fraction_f%from_file )  THEN
3847          IF ( surface_fraction_f%nf-1 > 2 )  THEN
3848             message_string = 'nsurface_fraction must not be larger than 3.' 
3849             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0580', 1, 2, 0, 6, 0 )
3850          ENDIF
3851       ENDIF
3852!
3853!--    Check orography for fill-values. For the moment, give an error message.
3854!--    More advanced methods, e.g. a nearest neighbor algorithm as used in GIS
3855!--    systems might be implemented later.
3856!--    Please note, if no terrain height is provided, it is set to 0.
3857       IF ( ANY( terrain_height_f%var == terrain_height_f%fill ) )  THEN
3858          message_string = 'NetCDF variable zt is not ' //                     &
3859                           'allowed to have missing data'
3860          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0550', 2, 2, myid, 6, 0 )
3861       ENDIF
3862!
3863!--    Check for negative terrain heights
3864       IF ( ANY( terrain_height_f%var < 0.0_wp ) )  THEN
3865          message_string = 'NetCDF variable zt is not ' //                     &
3866                           'allowed to have negative values'
3867          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0551', 2, 2, myid, 6, 0 )
3868       ENDIF
3869!
3870!--    If 3D buildings are read, check if building information is consistent
3871!--    to numeric grid.
3872       IF ( buildings_f%from_file )  THEN
3873          IF ( buildings_f%lod == 2 )  THEN
3874             IF ( buildings_f%nz > SIZE( zu ) )  THEN
3875                message_string = 'Reading 3D building data - too much ' //     &
3876                                 'data points along the vertical coordinate.'
3877                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0552', 2, 2, 0, 6, 0 )
3878             ENDIF
3879
3880             IF ( ANY( ABS( buildings_f%z(0:buildings_f%nz-1) -                &
3881                       zu(0:buildings_f%nz-1) ) > 1E-6_wp ) )  THEN
3882                message_string = 'Reading 3D building data - vertical ' //     &
3883                                 'coordinate do not match numeric grid.'
3884                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0553', 2, 2, myid, 6, 0 )
3885             ENDIF
3886          ENDIF
3887       ENDIF
3888
3889!
3890!--    Skip further checks concerning buildings and natural surface properties
3891!--    if no urban surface and land surface model are applied.
3892       IF (  .NOT. land_surface  .AND.  .NOT. urban_surface )  RETURN
3893!
3894!--    Check for minimum requirement of surface-classification data in case
3895!--    static input file is used.
3896       IF ( ( .NOT. vegetation_type_f%from_file  .OR.                          &
3897              .NOT. pavement_type_f%from_file    .OR.                          &
3898              .NOT. water_type_f%from_file       .OR.                          &
3899              .NOT. soil_type_f%from_file             ) .OR.                   &
3900             ( urban_surface  .AND.  .NOT. building_type_f%from_file ) )  THEN
3901          message_string = 'Minimum requirement for surface classification ' //&
3902                           'is not fulfilled. At least ' //                    &
3903                           'vegetation_type, pavement_type, ' //               &
3904                           'soil_type and water_type are '//                   &
3905                           'required. If urban-surface model is applied, ' //  &
3906                           'also building_type is required'
3907          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0554', 1, 2, 0, 6, 0 )
3908       ENDIF
3909!
3910!--    Check for general availability of input variables.
3911!--    If vegetation_type is 0 at any location, vegetation_pars as well as
3912!--    root_area_dens_s are required.
3913       IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
3914          IF ( ANY( vegetation_type_f%var == 0 ) )  THEN
3915             IF ( .NOT. vegetation_pars_f%from_file )  THEN
3916                message_string = 'If vegetation_type = 0 at any location, ' // &
3917                                 'vegetation_pars is required'
3918                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0555', 2, 2, -1, 6, 0 )
3919             ENDIF
3920             IF ( .NOT. root_area_density_lsm_f%from_file )  THEN
3921                message_string = 'If vegetation_type = 0 at any location, ' // &
3922                                 'root_area_dens_s is required'
3923                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0556', 2, 2, myid, 6, 0 )
3924             ENDIF
3925          ENDIF
3926       ENDIF
3927!
3928!--    If soil_type is zero at any location, soil_pars is required.
3929       IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
3930          check_passed = .TRUE.
3931          IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
3932             IF ( ANY( soil_type_f%var_2d == 0 ) )  THEN
3933                IF ( .NOT. soil_pars_f%from_file )  check_passed = .FALSE.
3934             ENDIF
3935          ELSE
3936             IF ( ANY( soil_type_f%var_3d == 0 ) )  THEN
3937                IF ( .NOT. soil_pars_f%from_file )  check_passed = .FALSE.
3938             ENDIF
3939          ENDIF
3940          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3941             message_string = 'If soil_type = 0 at any location, ' //          &
3942                              'soil_pars is required'
3943             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0557', 2, 2, myid, 6, 0 )
3944          ENDIF
3945       ENDIF
3946!
3947!--    Buildings require a type in case of urban-surface model.
3948       IF ( buildings_f%from_file  .AND.  .NOT. building_type_f%from_file  )  THEN
3949          message_string = 'If buildings are provided, also building_type ' // &
3950                           'is required'
3951          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0581', 2, 2, myid, 6, 0 )
3952       ENDIF
3953!
3954!--    Buildings require an ID.
3955       IF ( buildings_f%from_file  .AND.  .NOT. building_id_f%from_file  )  THEN
3956          message_string = 'If buildings are provided, also building_id ' //   &
3957                           'is required'
3958          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0582', 2, 2, myid, 6, 0 )
3959       ENDIF
3960!
3961!--    If building_type is zero at any location, building_pars is required.
3962       IF ( building_type_f%from_file )  THEN
3963          IF ( ANY( building_type_f%var == 0 ) )  THEN
3964             IF ( .NOT. building_pars_f%from_file )  THEN
3965                message_string = 'If building_type = 0 at any location, ' //   &
3966                                 'building_pars is required'
3967                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0558', 2, 2, myid, 6, 0 )
3968             ENDIF
3969          ENDIF
3970       ENDIF
3971!
3972!--    If building_type is provided, also building_id is needed (due to the
3973!--    filtering algorithm).
3974       IF ( building_type_f%from_file  .AND.  .NOT. building_id_f%from_file )  &
3975       THEN
3976          message_string = 'If building_type is provided, also building_id '// &
3977                           'is required'
3978          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0519', 2, 2, myid, 6, 0 )
3979       ENDIF       
3980!
3981!--    If albedo_type is zero at any location, albedo_pars is required.
3982       IF ( albedo_type_f%from_file )  THEN
3983          IF ( ANY( albedo_type_f%var == 0 ) )  THEN
3984             IF ( .NOT. albedo_pars_f%from_file )  THEN
3985                message_string = 'If albedo_type = 0 at any location, ' //     &
3986                                 'albedo_pars is required'
3987                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0559', 2, 2, myid, 6, 0 )
3988             ENDIF
3989          ENDIF
3990       ENDIF
3991!
3992!--    If pavement_type is zero at any location, pavement_pars is required.
3993       IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
3994          IF ( ANY( pavement_type_f%var == 0 ) )  THEN
3995             IF ( .NOT. pavement_pars_f%from_file )  THEN
3996                message_string = 'If pavement_type = 0 at any location, ' //   &
3997                                 'pavement_pars is required'
3998                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0560', 2, 2, myid, 6, 0 )
3999             ENDIF
4000          ENDIF
4001       ENDIF
4002!
4003!--    If pavement_type is zero at any location, also pavement_subsurface_pars
4004!--    is required.
4005       IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
4006          IF ( ANY( pavement_type_f%var == 0 ) )  THEN
4007             IF ( .NOT. pavement_subsurface_pars_f%from_file )  THEN
4008                message_string = 'If pavement_type = 0 at any location, ' //   &
4009                                 'pavement_subsurface_pars is required'
4010                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0561', 2, 2, myid, 6, 0 )
4011             ENDIF
4012          ENDIF
4013       ENDIF
4014!
4015!--    If water_type is zero at any location, water_pars is required.
4016       IF ( water_type_f%from_file )  THEN
4017          IF ( ANY( water_type_f%var == 0 ) )  THEN
4018             IF ( .NOT. water_pars_f%from_file )  THEN
4019                message_string = 'If water_type = 0 at any location, ' //      &
4020                                 'water_pars is required'
4021                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0562', 2, 2,myid, 6, 0 )
4022             ENDIF
4023          ENDIF
4024       ENDIF
4025!
4026!--    Check for local consistency of the input data.
4027       DO  i = nxl, nxr
4028          DO  j = nys, nyn
4029!
4030!--          For each (y,x)-location at least one of the parameters
4031!--          vegetation_type, pavement_type, building_type, or water_type
4032!--          must be set to a non­missing value.
4033             IF ( land_surface  .AND.  .NOT. urban_surface )  THEN
4034                IF ( vegetation_type_f%var(j,i) == vegetation_type_f%fill  .AND.&
4035                     pavement_type_f%var(j,i)   == pavement_type_f%fill    .AND.&
4036                     water_type_f%var(j,i)      == water_type_f%fill )  THEN
4037                   WRITE( message_string, * )                                  &
4038                                    'At least one of the parameters '//        &
4039                                    'vegetation_type, pavement_type, '     //  &
4040                                    'or water_type must be set '//             &
4041                                    'to a non-missing value. Grid point: ', j, i
4042                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0563', 2, 2, myid, 6, 0 )
4043                ENDIF
4044             ELSEIF ( land_surface  .AND.  urban_surface )  THEN
4045                IF ( vegetation_type_f%var(j,i) == vegetation_type_f%fill  .AND.&
4046                     pavement_type_f%var(j,i)   == pavement_type_f%fill    .AND.&
4047                     building_type_f%var(j,i)   == building_type_f%fill    .AND.&
4048                     water_type_f%var(j,i)      == water_type_f%fill )  THEN
4049                   WRITE( message_string, * )                                  &
4050                                 'At least one of the parameters '//           &
4051                                 'vegetation_type, pavement_type, '  //        &
4052                                 'building_type, or water_type must be set '// &
4053                                 'to a non-missing value. Grid point: ', j, i
4054                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0563', 2, 2, myid, 6, 0 )
4055                ENDIF
4056             ENDIF
4057               
4058!
4059!--          Note that a soil_type is required for each location (y,x) where
4060!--          either vegetation_type or pavement_type is a non­missing value.
4061             IF ( ( vegetation_type_f%var(j,i) /= vegetation_type_f%fill  .OR. &
4062                    pavement_type_f%var(j,i)   /= pavement_type_f%fill ) )  THEN
4063                check_passed = .TRUE.
4064                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
4065                   IF ( soil_type_f%var_2d(j,i) == soil_type_f%fill )          &
4066                      check_passed = .FALSE.
4067                ELSE
4068                   IF ( ANY( soil_type_f%var_3d(:,j,i) == soil_type_f%fill) )  &
4069                      check_passed = .FALSE.
4070                ENDIF
4071
4072                IF ( .NOT. check_passed )  THEN
4073                   message_string = 'soil_type is required for each '//        &
4074                                 'location (y,x) where vegetation_type or ' // &
4075                                 'pavement_type is a non-missing value.'
4076                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0564',            &
4077                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4078                ENDIF
4079             ENDIF
4080!
4081!--          Check for consistency of surface fraction. If more than one type
4082!--          is set, surface fraction need to be given and the sum must not
4083!--          be larger than 1.
4084             n_surf = 0
4085             IF ( vegetation_type_f%var(j,i) /= vegetation_type_f%fill )       &
4086                n_surf = n_surf + 1
4087             IF ( water_type_f%var(j,i)      /= water_type_f%fill )            &
4088                n_surf = n_surf + 1
4089             IF ( pavement_type_f%var(j,i)   /= pavement_type_f%fill )         &
4090                n_surf = n_surf + 1
4091
4092             IF ( n_surf > 1 )  THEN
4093                IF ( .NOT. surface_fraction_f%from_file )  THEN
4094                   message_string = 'If more than one surface type is ' //     &
4095                                 'given at a location, surface_fraction ' //   &
4096                                 'must be provided.'
4097                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0565',            &
4098                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4099                ELSEIF ( ANY ( surface_fraction_f%frac(:,j,i) ==               &
4100                               surface_fraction_f%fill ) )  THEN
4101                   message_string = 'If more than one surface type is ' //     &
4102                                 'given at a location, surface_fraction ' //   &
4103                                 'must be provided.'
4104                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0565',            &
4105                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4106                ENDIF
4107             ENDIF
4108!
4109!--          Check for further mismatches. e.g. relative fractions exceed 1 or
4110!--          vegetation_type is set but surface vegetation fraction is zero,
4111!--          etc..
4112             IF ( surface_fraction_f%from_file )  THEN
4113!
4114!--             Sum of relative fractions must not exceed 1.
4115                IF ( SUM ( surface_fraction_f%frac(0:2,j,i) ) > 1.0_wp )  THEN
4116                   message_string = 'surface_fraction must not exceed 1'
4117                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0566',            &
4118                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4119                ENDIF
4120!
4121!--             Relative fraction for a type must not be zero at locations where
4122!--             this type is 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 .OR.    &
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 .OR.   &
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 .OR.     &
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 given at (i,j) = ( ', i, j,     &
4142                             ' ), but surface fraction is 0 for the given type.'
4143                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0567',            &
4144                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4145                ENDIF
4146!
4147!--             Relative fraction for a type must not contain non-zero values
4148!--             if this type is not set.
4149                IF (                                                           &
4150                  ( vegetation_type_f%var(j,i) == vegetation_type_f%fill  .AND.&
4151                 ( surface_fraction_f%frac(ind_veg_wall,j,i) /= 0.0_wp .AND.   &
4152                   surface_fraction_f%frac(ind_veg_wall,j,i) /=                &
4153                                                     surface_fraction_f%fill ) &
4154                  )  .OR.                                                      &
4155                  ( pavement_type_f%var(j,i) == pavement_type_f%fill     .AND. &
4156                 ( surface_fraction_f%frac(ind_pav_green,j,i) /= 0.0_wp .AND.  &
4157                   surface_fraction_f%frac(ind_pav_green,j,i) /=               &
4158                                                     surface_fraction_f%fill ) &
4159                  )  .OR.                                                      &
4160                  ( water_type_f%var(j,i) == water_type_f%fill           .AND. &
4161                 ( surface_fraction_f%frac(ind_wat_win,j,i) /= 0.0_wp .AND.    &
4162                   surface_fraction_f%frac(ind_wat_win,j,i) /=                 &
4163                                                     surface_fraction_f%fill ) &
4164                  ) )  THEN
4165                   WRITE( message_string, * ) 'Mismatch in setting of '     // &
4166                             'surface_fraction. Vegetation-, pavement-, or '// &
4167                             'water surface is not given at (i,j) = ( ', i, j, &
4168                             ' ), but surface fraction is not 0 for the ' //   &
4169                             'given type.'
4170                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0568',            &
4171                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4172                ENDIF
4173             ENDIF
4174!
4175!--          Check vegetation_pars. If vegetation_type is 0, all parameters
4176!--          need to be set, otherwise, single parameters set by
4177!--          vegetation_type can be overwritten.
4178             IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
4179                IF ( vegetation_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
4180                   IF ( ANY( vegetation_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==               &
4181                             vegetation_pars_f%fill ) )  THEN
4182                      message_string = 'If vegetation_type(y,x) = 0, all '  // &
4183                                       'parameters of vegetation_pars at '//   &
4184                                       'this location must be set.'
4185                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0569',         &
4186                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4187                   ENDIF
4188                ENDIF
4189             ENDIF
4190!
4191!--          Check root distribution. If vegetation_type is 0, all levels must
4192!--          be set.
4193             IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
4194                IF ( vegetation_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
4195                   IF ( ANY( root_area_density_lsm_f%var(:,j,i) ==             &
4196                             root_area_density_lsm_f%fill ) )  THEN
4197                      message_string = 'If vegetation_type(y,x) = 0, all ' //  &
4198                                       'levels of root_area_dens_s ' //        &
4199                                       'must be set at this location.'
4200                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0570',         &
4201                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4202                   ENDIF
4203                ENDIF
4204             ENDIF
4205!
4206!--          Check soil parameters. If soil_type is 0, all parameters
4207!--          must be set.
4208             IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
4209                check_passed = .TRUE.
4210                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
4211                   IF ( soil_type_f%var_2d(j,i) == 0 )  THEN
4212                      IF ( ANY( soil_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                  &
4213                                soil_pars_f%fill ) )  check_passed = .FALSE.
4214                   ENDIF
4215                ELSE
4216                   IF ( ANY( soil_type_f%var_3d(:,j,i) == 0 ) )  THEN
4217                      IF ( ANY( soil_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                  &
4218                                soil_pars_f%fill ) )  check_passed = .FALSE.
4219                   ENDIF
4220                ENDIF
4221                IF ( .NOT. check_passed )  THEN
4222                   message_string = 'If soil_type(y,x) = 0, all levels of '  //&
4223                                    'soil_pars at this location must be set.'
4224                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0571',            &
4225                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4226                ENDIF
4227             ENDIF
4228
4229!
4230!--          Check building parameters. If building_type is 0, all parameters
4231!--          must be set.
4232             IF ( building_type_f%from_file )  THEN
4233                IF ( building_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
4234                   IF ( ANY( building_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                 &
4235                             building_pars_f%fill ) )  THEN
4236                      message_string = 'If building_type(y,x) = 0, all ' //    &
4237                                       'parameters of building_pars at this '//&
4238                                       'location must be set.'
4239                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0572',         &
4240                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4241                   ENDIF
4242                ENDIF
4243             ENDIF
4244!
4245!--          Check if building_type is set at each building and vice versa.
4246             IF ( building_type_f%from_file  .AND.  buildings_f%from_file )  THEN
4247                IF ( buildings_f%lod == 1 )  THEN
4248                   IF ( buildings_f%var_2d(j,i)  /= buildings_f%fill1  .AND.   &
4249                        building_type_f%var(j,i) == building_type_f%fill )  THEN
4250                      WRITE( message_string, * ) 'Each location where a ' //   &
4251                                         'building is set requires a type ' // &
4252                                         '( and vice versa ) in case the ' //  &
4253                                         'urban-surface model is applied. ' // &
4254                                         'i, j = ', i, j
4255                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0573',         &
4256                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4257                   ENDIF
4258                ENDIF
4259                IF ( buildings_f%lod == 2 )  THEN
4260                   IF ( ANY( buildings_f%var_3d(:,j,i) == 1 )  .AND.           &
4261                        building_type_f%var(j,i) == building_type_f%fill )  THEN
4262                      WRITE( message_string, * ) 'Each location where a ' //   &
4263                                         'building is set requires a type ' // &
4264                                         '( and vice versa ) in case the ' //  &
4265                                         'urban-surface model is applied. ' // &
4266                                         'i, j = ', i, j
4267                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0573',         &
4268                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4269                   ENDIF
4270                ENDIF
4271             ENDIF
4272!
4273!--          Check if at each location where a building is present also an ID
4274!--          is set and vice versa.
4275             IF ( buildings_f%from_file )  THEN
4276                IF ( buildings_f%lod == 1 )  THEN
4277                   IF ( buildings_f%var_2d(j,i) /= buildings_f%fill1  .AND.    &
4278                        building_id_f%var(j,i)  == building_id_f%fill )  THEN
4279                      WRITE( message_string, * ) 'Each location where a ' //   &
4280                                         'building is set requires an ID ' //  &
4281                                         '( and vice versa ). i, j = ', i, j
4282                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0574',         &
4283                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4284                   ENDIF
4285                ELSEIF ( buildings_f%lod == 2 )  THEN
4286                   IF ( ANY( buildings_f%var_3d(:,j,i) == 1 )  .AND.           &
4287                        building_id_f%var(j,i) == building_id_f%fill )  THEN
4288                      WRITE( message_string, * ) 'Each location where a ' //   &
4289                                         'building is set requires an ID ' //  &
4290                                         '( and vice versa ). i, j = ', i, j
4291                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0574',         &
4292                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4293                   ENDIF
4294                ENDIF
4295             ENDIF
4296!
4297!--          Check if building ID is set where a bulding is defined.
4298             IF ( buildings_f%from_file )  THEN
4299                IF ( buildings_f%lod == 1 )  THEN
4300                   IF ( buildings_f%var_2d(j,i) /= buildings_f%fill1  .AND.   &
4301                        building_id_f%var(j,i)  == building_id_f%fill )  THEN
4302                      WRITE( message_string, * ) 'Each building grid point '// &
4303                                                 'requires an ID.', i, j
4304                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0575',         &
4305                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4306                   ENDIF
4307                ELSEIF ( buildings_f%lod == 2 )  THEN
4308                   IF ( ANY( buildings_f%var_3d(:,j,i) == 1 )  .AND.           &
4309                        building_id_f%var(j,i) == building_id_f%fill )  THEN
4310                      WRITE( message_string, * ) 'Each building grid point '// &
4311                                                 'requires an ID.', i, j
4312                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0575',         &
4313                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4314                   ENDIF
4315                ENDIF
4316             ENDIF
4317!
4318!--          Check albedo parameters. If albedo_type is 0, all parameters
4319!--          must be set.
4320             IF ( albedo_type_f%from_file )  THEN
4321                IF ( albedo_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
4322                   IF ( ANY( albedo_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                   &
4323                             albedo_pars_f%fill ) )  THEN
4324                      message_string = 'If albedo_type(y,x) = 0, all ' //      &
4325                                       'parameters of albedo_pars at this ' // &
4326                                       'location must be set.'
4327                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0576',         &
4328                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4329                   ENDIF
4330                ENDIF
4331             ENDIF
4332
4333!
4334!--          Check pavement parameters. If pavement_type is 0, all parameters
4335!--          of pavement_pars must be set at this location.
4336             IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
4337                IF ( pavement_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
4338                   IF ( ANY( pavement_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                 &
4339                             pavement_pars_f%fill ) )  THEN
4340                      message_string = 'If pavement_type(y,x) = 0, all ' //    &
4341                                       'parameters of pavement_pars at this '//&
4342                                       'location must be set.'
4343                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0577',         &
4344                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4345                   ENDIF
4346                ENDIF
4347             ENDIF
4348!
4349!--          Check pavement-subsurface parameters. If pavement_type is 0,
4350!--          all parameters of pavement_subsurface_pars must be set  at this
4351!--          location.
4352             IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
4353                IF ( pavement_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
4354                   IF ( ANY( pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,j,i) ==   &
4355                             pavement_subsurface_pars_f%fill ) )  THEN
4356                      message_string = 'If pavement_type(y,x) = 0, all ' //    &
4357                                       'parameters of '                  //    &
4358                                       'pavement_subsurface_pars at this '//   &
4359                                       'location must be set.'
4360                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0578',         &
4361                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4362                   ENDIF
4363                ENDIF
4364             ENDIF
4365
4366!
4367!--          Check water parameters. If water_type is 0, all parameters
4368!--          must be set  at this location.
4369             IF ( water_type_f%from_file )  THEN
4370                IF ( water_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
4371                   IF ( ANY( water_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                    &
4372                             water_pars_f%fill ) )  THEN
4373                      message_string = 'If water_type(y,x) = 0, all ' //       &
4374                                       'parameters of water_pars at this ' //  &
4375                                       'location must be set.'
4376                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0579',         &
4377                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4378                   ENDIF
4379                ENDIF
4380             ENDIF
4381
4382          ENDDO
4383       ENDDO
4384
4385    END SUBROUTINE netcdf_data_input_check_static
4386
4387!------------------------------------------------------------------------------!
4388! Description:
4389! ------------
4390!> Resize 8-bit 2D Integer array: (nys:nyn,nxl:nxr) -> (nysg:nyng,nxlg:nxrg)
4391!------------------------------------------------------------------------------!
4392    SUBROUTINE resize_array_2d_int8( var, js, je, is, ie )
4393   
4394       IMPLICIT NONE
4395
4396       INTEGER(iwp) ::  je !< upper index bound along y direction
4397       INTEGER(iwp) ::  js !< lower index bound along y direction
4398       INTEGER(iwp) ::  ie !< upper index bound along x direction
4399       INTEGER(iwp) ::  is !< lower index bound along x direction
4400       
4401       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var     !< treated variable
4402       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var_tmp !< temporary copy
4403!
4404!--    Allocate temporary variable
4405       ALLOCATE( var_tmp(js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4406!
4407!--    Temporary copy of the variable
4408       var_tmp(js:je,is:ie) = var(js:je,is:ie)
4409!
4410!--    Resize the array
4411       DEALLOCATE( var )
4412       ALLOCATE( var(js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4413!
4414!--    Transfer temporary copy back to original array
4415       var(js:je,is:ie) = var_tmp(js:je,is:ie)
4416
4417    END SUBROUTINE resize_array_2d_int8
4418   
4419!------------------------------------------------------------------------------!
4420! Description:
4421! ------------
4422!> Resize 32-bit 2D Integer array: (nys:nyn,nxl:nxr) -> (nysg:nyng,nxlg:nxrg)
4423!------------------------------------------------------------------------------!
4424    SUBROUTINE resize_array_2d_int32( var, js, je, is, ie )
4425
4426       IMPLICIT NONE
4427       
4428       INTEGER(iwp) ::  je !< upper index bound along y direction
4429       INTEGER(iwp) ::  js !< lower index bound along y direction
4430       INTEGER(iwp) ::  ie !< upper index bound along x direction
4431       INTEGER(iwp) ::  is !< lower index bound along x direction
4432
4433       INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var     !< treated variable
4434       INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var_tmp !< temporary copy
4435!
4436!--    Allocate temporary variable
4437       ALLOCATE( var_tmp(js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4438!
4439!--    Temporary copy of the variable
4440       var_tmp(js:je,is:ie) = var(js:je,is:ie)
4441!
4442!--    Resize the array
4443       DEALLOCATE( var )
4444       ALLOCATE( var(js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4445!
4446!--    Transfer temporary copy back to original array
4447       var(js:je,is:ie) = var_tmp(js:je,is:ie)
4448
4449    END SUBROUTINE resize_array_2d_int32
4450   
4451!------------------------------------------------------------------------------!
4452! Description:
4453! ------------
4454!> Resize 8-bit 3D Integer array: (:,nys:nyn,nxl:nxr) -> (:,nysg:nyng,nxlg:nxrg)
4455!------------------------------------------------------------------------------!
4456    SUBROUTINE resize_array_3d_int8( var, ks, ke, js, je, is, ie )
4457
4458       IMPLICIT NONE
4459
4460       INTEGER(iwp) ::  je !< upper index bound along y direction
4461       INTEGER(iwp) ::  js !< lower index bound along y direction
4462       INTEGER(iwp) ::  ie !< upper index bound along x direction
4463       INTEGER(iwp) ::  is !< lower index bound along x direction
4464       INTEGER(iwp) ::  ke !< upper bound of treated array in z-direction 
4465       INTEGER(iwp) ::  ks !< lower bound of treated array in z-direction 
4466       
4467       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var     !< treated variable
4468       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_tmp !< temporary copy
4469!
4470!--    Allocate temporary variable
4471       ALLOCATE( var_tmp(ks:ke,js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4472!
4473!--    Temporary copy of the variable
4474       var_tmp(ks:ke,js:je,is:ie) = var(ks:ke,js:je,is:ie)
4475!
4476!--    Resize the array
4477       DEALLOCATE( var )
4478       ALLOCATE( var(ks:ke,js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4479!
4480!--    Transfer temporary copy back to original array
4481       var(ks:ke,js:je,is:ie) = var_tmp(ks:ke,js:je,is:ie)
4482
4483    END SUBROUTINE resize_array_3d_int8
4484   
4485!------------------------------------------------------------------------------!
4486! Description:
4487! ------------
4488!> Resize 3D Real array: (:,nys:nyn,nxl:nxr) -> (:,nysg:nyng,nxlg:nxrg)
4489!------------------------------------------------------------------------------!
4490    SUBROUTINE resize_array_3d_real( var, ks, ke, js, je, is, ie )
4491
4492       IMPLICIT NONE
4493
4494       INTEGER(iwp) ::  je !< upper index bound along y direction
4495       INTEGER(iwp) ::  js !< lower index bound along y direction
4496       INTEGER(iwp) ::  ie !< upper index bound along x direction
4497       INTEGER(iwp) ::  is !< lower index bound along x direction
4498       INTEGER(iwp) ::  ke !< upper bound of treated array in z-direction 
4499       INTEGER(iwp) ::  ks !< lower bound of treated array in z-direction 
4500       
4501       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var     !< treated variable
4502       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_tmp !< temporary copy
4503!
4504!--    Allocate temporary variable
4505       ALLOCATE( var_tmp(ks:ke,js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4506!
4507!--    Temporary copy of the variable
4508       var_tmp(ks:ke,js:je,is:ie) = var(ks:ke,js:je,is:ie)
4509!
4510!--    Resize the array
4511       DEALLOCATE( var )
4512       ALLOCATE( var(ks:ke,js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4513!
4514!--    Transfer temporary copy back to original array
4515       var(ks:ke,js:je,is:ie) = var_tmp(ks:ke,js:je,is:ie)
4516
4517    END SUBROUTINE resize_array_3d_real
4518   
4519!------------------------------------------------------------------------------!
4520! Description:
4521! ------------
4522!> Resize 4D Real array: (:,:,nys:nyn,nxl:nxr) -> (:,nysg:nyng,nxlg:nxrg)
4523!------------------------------------------------------------------------------!
4524    SUBROUTINE resize_array_4d_real( var, k1s, k1e, k2s, k2e, js, je, is, ie )
4525
4526       IMPLICIT NONE
4527       
4528       INTEGER(iwp) ::  je  !< upper index bound along y direction
4529       INTEGER(iwp) ::  js  !< lower index bound along y direction
4530       INTEGER(iwp) ::  ie  !< upper index bound along x direction
4531       INTEGER(iwp) ::  is  !< lower index bound along x direction
4532       INTEGER(iwp) ::  k1e !< upper bound of treated array in z-direction 
4533       INTEGER(iwp) ::  k1s !< lower bound of treated array in z-direction
4534       INTEGER(iwp) ::  k2e !< upper bound of treated array along parameter space 
4535       INTEGER(iwp) ::  k2s !< lower bound of treated array along parameter space 
4536       
4537       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  var     !< treated variable
4538       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_tmp !< temporary copy
4539!
4540!--    Allocate temporary variable
4541       ALLOCATE( var_tmp(k1s:k1e,k2s:k2e,js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4542!
4543!--    Temporary copy of the variable
4544       var_tmp(k1s:k1e,k2s:k2e,js:je,is:ie) = var(k1s:k1e,k2s:k2e,js:je,is:ie)
4545!
4546!--    Resize the array
4547       DEALLOCATE( var )
4548       ALLOCATE( var(k1s:k1e,k2s:k2e,js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4549!
4550!--    Transfer temporary copy back to original array
4551       var(k1s:k1e,k2s:k2e,js:je,is:ie) = var_tmp(k1s:k1e,k2s:k2e,js:je,is:ie)
4552
4553    END SUBROUTINE resize_array_4d_real
4554   
4555!------------------------------------------------------------------------------!
4556! Description:
4557! ------------
4558!> Vertical interpolation and extrapolation of 1D variables.
4559!------------------------------------------------------------------------------!
4560    SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_1d( var, z_grid, z_file)
4561
4562       IMPLICIT NONE
4563
4564       INTEGER(iwp) ::  k       !< running index z-direction file
4565       INTEGER(iwp) ::  kk      !< running index z-direction stretched model grid
4566       INTEGER(iwp) ::  kl      !< lower index bound along z-direction
4567       INTEGER(iwp) ::  ku      !< upper index bound along z-direction
4568
4569       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_grid                  !< grid levels on numeric grid
4570       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_file                  !< grid levels on file grid
4571       REAL(wp), DIMENSION(:), INTENT(INOUT) ::  var      !< treated variable
4572       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE   ::  var_tmp  !< temporary variable
4573
4574
4575       kl = LBOUND(var,1)
4576       ku = UBOUND(var,1)
4577       ALLOCATE( var_tmp(kl:ku) )
4578
4579       DO  k = kl, ku
4580
4581          kk = MINLOC( ABS( z_file - z_grid(k) ), DIM = 1 )
4582
4583          IF ( kk < ku )  THEN
4584             IF ( z_file(kk) - z_grid(k) <= 0.0_wp )  THEN
4585                var_tmp(k) = var(kk) +                                         &
4586                                       ( var(kk+1)        - var(kk)    ) /     &
4587                                       ( z_file(kk+1)     - z_file(kk) ) *     &
4588                                       ( z_grid(k)        - z_file(kk) )
4589
4590             ELSEIF ( z_file(kk) - z_grid(k) > 0.0_wp )  THEN
4591                var_tmp(k) = var(kk-1) +                                       &
4592                                         ( var(kk)     - var(kk-1)    ) /      &
4593                                         ( z_file(kk)  - z_file(kk-1) ) *      &
4594                                         ( z_grid(k)   - z_file(kk-1) )
4595             ENDIF
4596!
4597!--       Extrapolate
4598          ELSE
4599
4600             var_tmp(k) = var(ku) +   ( var(ku)    - var(ku-1)      ) /        &
4601                                      ( z_file(ku) - z_file(ku-1)   ) *        &
4602                                      ( z_grid(k)  - z_file(ku)     )
4603
4604          ENDIF
4605
4606       ENDDO
4607       var(:) = var_tmp(:)
4608
4609       DEALLOCATE( var_tmp )
4610
4611
4612    END SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_1d
4613
4614
4615!------------------------------------------------------------------------------!
4616! Description:
4617! ------------
4618!> Vertical interpolation and extrapolation of 1D variables from Inifor grid
4619!> onto Palm grid, where both have same dimension. Please note, the passed
4620!> paramter list in 1D version is different compared to 2D version.
4621!------------------------------------------------------------------------------!
4622    SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_1d_soil( var, var_file,           &
4623                                                      z_grid, z_file,          &
4624                                                      nzb_var, nzt_var,        &
4625                                                      nzb_file, nzt_file )
4626
4627       IMPLICIT NONE
4628
4629       INTEGER(iwp) ::  k        !< running index z-direction file
4630       INTEGER(iwp) ::  kk       !< running index z-direction stretched model grid
4631       INTEGER(iwp) ::  ku       !< upper index bound along z-direction for varialbe from file
4632       INTEGER(iwp) ::  nzb_var  !< lower bound of final array
4633       INTEGER(iwp) ::  nzt_var  !< upper bound of final array
4634       INTEGER(iwp) ::  nzb_file !< lower bound of file array
4635       INTEGER(iwp) ::  nzt_file !< upper bound of file array
4636
4637!        LOGICAL, OPTIONAL ::  zsoil !< flag indicating reverse z-axis, i.e. zsoil instead of height, e.g. in case of ocean or soil
4638
4639       REAL(wp), DIMENSION(nzb_var:nzt_var)   ::  z_grid   !< grid levels on numeric grid
4640       REAL(wp), DIMENSION(nzb_file:nzt_file) ::  z_file   !< grid levels on file grid
4641       REAL(wp), DIMENSION(nzb_var:nzt_var)   ::  var      !< treated variable
4642       REAL(wp), DIMENSION(nzb_file:nzt_file) ::  var_file !< temporary variable
4643
4644       ku = nzt_file
4645
4646       DO  k = nzb_var, nzt_var
4647!
4648!--       Determine index on Inifor grid which is closest to the actual height
4649          kk = MINLOC( ABS( z_file - z_grid(k) ), DIM = 1 )
4650!
4651!--       If closest index on Inifor grid is smaller than top index,
4652!--       interpolate the data
4653          IF ( kk < nzt_file )  THEN
4654             IF ( z_file(kk) - z_grid(k) <= 0.0_wp )  THEN
4655                var(k) = var_file(kk) + ( var_file(kk+1) - var_file(kk) ) /    &
4656                                        ( z_file(kk+1)   - z_file(kk)   ) *    &
4657                                        ( z_grid(k)      - z_file(kk)   )
4658
4659             ELSEIF ( z_file(kk) - z_grid(k) > 0.0_wp )  THEN
4660                var(k) = var_file(kk-1) + ( var_file(kk) - var_file(kk-1) ) /  &
4661                                          ( z_file(kk)   - z_file(kk-1)   ) *  &
4662                                          ( z_grid(k)    - z_file(kk-1)   )
4663             ENDIF
4664!
4665!--       Extrapolate if actual height is above the highest Inifor level
4666          ELSE
4667             var(k) = var_file(ku) + ( var_file(ku) - var_file(ku-1) ) /       &
4668                                     ( z_file(ku)   - z_file(ku-1)   ) *       &
4669                                     ( z_grid(k)    - z_file(ku)     )
4670
4671          ENDIF
4672
4673       ENDDO
4674
4675    END SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_1d_soil
4676
4677!------------------------------------------------------------------------------!
4678! Description:
4679! ------------
4680!> Vertical interpolation and extrapolation of 2D variables at lateral boundaries.
4681!------------------------------------------------------------------------------!
4682    SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_2d( var, z_grid, z_file)
4683
4684       IMPLICIT NONE
4685
4686       INTEGER(iwp) ::  i       !< running index x- or y -direction
4687       INTEGER(iwp) ::  il      !< lower index bound along x- or y-direction
4688       INTEGER(iwp) ::  iu      !< upper index bound along x- or y-direction
4689       INTEGER(iwp) ::  k       !< running index z-direction file
4690       INTEGER(iwp) ::  kk      !< running index z-direction stretched model grid
4691       INTEGER(iwp) ::  kl      !< lower index bound along z-direction
4692       INTEGER(iwp) ::  ku      !< upper index bound along z-direction
4693
4694       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_grid                  !< grid levels on numeric grid
4695       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_file                  !< grid levels on file grid
4696       REAL(wp), DIMENSION(:,:), INTENT(INOUT) ::  var    !< treated variable
4697       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE   ::  var_tmp  !< temporary variable
4698
4699
4700       il = LBOUND(var,2)
4701       iu = UBOUND(var,2)
4702       kl = LBOUND(var,1)
4703       ku = UBOUND(var,1)
4704       ALLOCATE( var_tmp(kl:ku) )
4705
4706       DO  i = il, iu
4707          DO  k = kl, ku
4708
4709             kk = MINLOC( ABS( z_file - z_grid(k) ), DIM = 1 )
4710
4711             IF ( kk < ku )  THEN
4712                IF ( z_file(kk) - z_grid(k) <= 0.0_wp )  THEN
4713                   var_tmp(k) = var(kk,i) +                                    &
4714                                          ( var(kk+1,i)      - var(kk,i)  ) /  &
4715                                          ( z_file(kk+1)     - z_file(kk) ) *  &
4716                                          ( z_grid(k)        - z_file(kk) )
4717
4718                ELSEIF ( z_file(kk) - z_grid(k) > 0.0_wp )  THEN
4719                   var_tmp(k) = var(kk-1,i) +                                  &
4720                                            ( var(kk,i)   - var(kk-1,i)  ) /   &
4721                                            ( z_file(kk)  - z_file(kk-1) ) *   &
4722                                            ( z_grid(k)   - z_file(kk-1) )
4723                ENDIF
4724!
4725!--          Extrapolate
4726             ELSE
4727
4728                var_tmp(k) = var(ku,i) + ( var(ku,i)  - var(ku-1,i)    ) /     &
4729                                         ( z_file(ku) - z_file(ku-1)   ) *     &
4730                                         ( z_grid(k)  - z_file(ku)     )
4731
4732             ENDIF
4733
4734          ENDDO
4735          var(:,i) = var_tmp(:)
4736
4737       ENDDO
4738
4739       DEALLOCATE( var_tmp )
4740
4741
4742    END SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_2d
4743
4744!------------------------------------------------------------------------------!
4745! Description:
4746! ------------
4747!> Vertical interpolation and extrapolation of 3D variables.
4748!------------------------------------------------------------------------------!
4749    SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_3d( var, z_grid, z_file )
4750
4751       IMPLICIT NONE
4752
4753       INTEGER(iwp) ::  i       !< running index x-direction
4754       INTEGER(iwp) ::  il      !< lower index bound along x-direction
4755       INTEGER(iwp) ::  iu      !< upper index bound along x-direction
4756       INTEGER(iwp) ::  j       !< running index y-direction
4757       INTEGER(iwp) ::  jl      !< lower index bound along x-direction
4758       INTEGER(iwp) ::  ju      !< upper index bound along x-direction
4759       INTEGER(iwp) ::  k       !< running index z-direction file
4760       INTEGER(iwp) ::  kk      !< running index z-direction stretched model grid
4761       INTEGER(iwp) ::  kl      !< lower index bound along z-direction
4762       INTEGER(iwp) ::  ku      !< upper index bound along z-direction
4763
4764       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_grid                      !< grid levels on numeric grid
4765       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_file                      !< grid levels on file grid
4766       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(INOUT) ::  var      !< treated variable
4767       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE       ::  var_tmp  !< temporary variable
4768
4769       il = LBOUND(var,3)
4770       iu = UBOUND(var,3)
4771       jl = LBOUND(var,2)
4772       ju = UBOUND(var,2)
4773       kl = LBOUND(var,1)
4774       ku = UBOUND(var,1)
4775
4776       ALLOCATE( var_tmp(kl:ku) )
4777
4778       DO  i = il, iu
4779          DO  j = jl, ju
4780             DO  k = kl, ku
4781
4782                kk = MINLOC( ABS( z_file - z_grid(k) ), DIM = 1 )
4783
4784                IF ( kk < ku )  THEN
4785                   IF ( z_file(kk) - z_grid(k) <= 0.0_wp )  THEN
4786                      var_tmp(k) = var(kk,j,i) +                               &
4787                                             ( var(kk+1,j,i) - var(kk,j,i) ) / &
4788                                             ( z_file(kk+1)  - z_file(kk)  ) * &
4789                                             ( z_grid(k)     - z_file(kk)  )
4790
4791                   ELSEIF ( z_file(kk) - z_grid(k) > 0.0_wp )  THEN
4792                      var_tmp(k) = var(kk-1,j,i) +                             &
4793                                             ( var(kk,j,i) - var(kk-1,j,i) ) / &
4794                                             ( z_file(kk)  - z_file(kk-1)  ) * &
4795                                             ( z_grid(k)   - z_file(kk-1)  )
4796                   ENDIF
4797!
4798!--             Extrapolate
4799                ELSE
4800                   var_tmp(k) = var(ku,j,i) +                                  &
4801                                       ( var(ku,j,i)  - var(ku-1,j,i)   ) /    &
4802                                       ( z_file(ku)   - z_file(ku-1)    ) *    &
4803                                       ( z_grid(k)    - z_file(ku)      )
4804
4805                ENDIF
4806             ENDDO
4807             var(:,j,i) = var_tmp(:)
4808          ENDDO
4809       ENDDO
4810
4811       DEALLOCATE( var_tmp )
4812
4813
4814    END SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_3d
4815
4816!------------------------------------------------------------------------------!
4817! Description:
4818! ------------
4819!> Checks if a given variables is on file
4820!------------------------------------------------------------------------------!
4821    FUNCTION check_existence( vars_in_file, var_name )
4822
4823       IMPLICIT NONE
4824
4825       CHARACTER(LEN=*) ::  var_name                   !< variable to be checked
4826       CHARACTER(LEN=*), DIMENSION(:) ::  vars_in_file !< list of variables in file
4827
4828       INTEGER(iwp) ::  i                              !< loop variable
4829
4830       LOGICAL ::  check_existence                     !< flag indicating whether a variable exist or not - actual return value
4831
4832       i = 1
4833       check_existence = .FALSE.
4834       DO  WHILE ( i <= SIZE( vars_in_file ) )
4835          check_existence = TRIM( vars_in_file(i) ) == TRIM( var_name )  .OR.  &
4836                            check_existence
4837          i = i + 1
4838       ENDDO
4839
4840       RETURN
4841
4842    END FUNCTION check_existence
4843
4844
4845!------------------------------------------------------------------------------!
4846! Description:
4847! ------------
4848!> Closes an existing netCDF file.
4849!------------------------------------------------------------------------------!
4850    SUBROUTINE close_input_file( id )
4851#if defined( __netcdf )
4852
4853       USE pegrid
4854
4855       IMPLICIT NONE
4856
4857       INTEGER(iwp), INTENT(INOUT)        ::  id        !< file id
4858
4859       nc_stat = NF90_CLOSE( id )
4860       CALL handle_error( 'close', 540 )
4861#endif
4862    END SUBROUTINE close_input_file
4863
4864!------------------------------------------------------------------------------!
4865! Description:
4866! ------------
4867!> Opens an existing netCDF file for reading only and returns its id.
4868!------------------------------------------------------------------------------!
4869    SUBROUTINE open_read_file( filename, id )
4870#if defined( __netcdf )
4871
4872       USE pegrid
4873
4874       IMPLICIT NONE
4875
4876       CHARACTER (LEN=*), INTENT(IN) ::  filename  !< filename
4877       INTEGER(iwp), INTENT(INOUT)   ::  id        !< file id
4878
4879#if defined( __netcdf4_parallel )
4880!      if __netcdf4_parallel is defined, parrallel NetCDF will be used unconditionally
4881       nc_stat = NF90_OPEN( filename, IOR( NF90_WRITE, NF90_MPIIO ), id,  &
4882                            COMM = comm2d, INFO = MPI_INFO_NULL )
4883       IF(nc_stat /= NF90_NOERR )  THEN                                       !possible NetCDF 3 file
4884           nc_stat = NF90_OPEN( filename, NF90_NOWRITE, id )
4885           collective_read = .FALSE.
4886       ELSE
4887           collective_read = .TRUE.
4888       END IF
4889#else
4890!      All MPI processes open und read
4891       nc_stat = NF90_OPEN( filename, NF90_NOWRITE, id )
4892#endif
4893
4894       CALL handle_error( 'open_read_file', 539 )
4895
4896#endif
4897    END SUBROUTINE open_read_file
4898
4899!------------------------------------------------------------------------------!
4900! Description:
4901! ------------
4902!> Reads global or variable-related attributes of type INTEGER (32-bit)
4903!------------------------------------------------------------------------------!
4904     SUBROUTINE get_attribute_int32( id, attribute_name, value, global,        &
4905                                     variable_name )
4906
4907       USE pegrid
4908
4909       IMPLICIT NONE
4910
4911       CHARACTER(LEN=*)            ::  attribute_name   !< attribute name
4912       CHARACTER(LEN=*), OPTIONAL  ::  variable_name    !< variable name
4913
4914       INTEGER(iwp), INTENT(IN)    ::  id               !< file id
4915       INTEGER(iwp)                ::  id_var           !< variable id
4916       INTEGER(iwp), INTENT(INOUT) ::  value            !< read value
4917
4918       LOGICAL, INTENT(IN) ::  global                   !< flag indicating global attribute
4919#if defined( __netcdf )
4920
4921!
4922!--    Read global attribute
4923       IF ( global )  THEN
4924          nc_stat = NF90_GET_ATT( id, NF90_GLOBAL, TRIM( attribute_name ), value )
4925          CALL handle_error( 'get_attribute_int32 global'