source: palm/trunk/SOURCE/netcdf_data_input_mod.f90 @ 3885

Last change on this file since 3885 was 3885, checked in by kanani, 2 years ago

restructure/add location/debug messages

  • 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 3885 2019-04-11 11:29:34Z kanani $
27! Changes related to global restructuring of location messages and introduction
28! of additional debug messages
29!
30! 3864 2019-04-05 09:01:56Z monakurppa
31! get_variable_4d_to_3d_real modified to enable read in data of type
32! data(t,y,x,n) one timestep at a time + some routines made public
33!
34! 3855 2019-04-03 10:00:59Z suehring
35! Typo removed
36!
37! 3854 2019-04-02 16:59:33Z suehring
38! Bugfix in one of the checks. Typo removed.
39!
40! 3744 2019-02-15 18:38:58Z suehring
41! Enable mesoscale offline nesting for chemistry variables as well as
42! initialization of chemistry via dynamic input file.
43!
44! 3705 2019-01-29 19:56:39Z suehring
45! Interface for attribute input of 8-bit and 32-bit integer
46!
47! 3704 2019-01-29 19:51:41Z suehring
48! unused variables removed
49!
50! 3560 2018-11-23 09:20:21Z raasch
51! Some formatting adjustment
52!
53! 3556 2018-11-22 14:11:57Z suehring
54! variables documented and unused variables removed
55!
56! 3552 2018-11-22 10:28:35Z suehring
57! Revise ghost point exchange and resizing of input variables
58!
59! 3542 2018-11-20 17:04:13Z suehring
60! - read optional attributes from file
61! - set default origin_time
62!
63! 3518 2018-11-12 18:10:23Z suehring
64! Additional checks
65!
66! 3516 2018-11-12 15:49:39Z gronemeier
67! bugfix: - difference in z coordinate between file and PALM must be <1e-6
68!         - output of error 553 for all PEs
69!
70! 3498 2018-11-07 10:53:03Z gronemeier
71! Bugfix: print error message by processor which encounters the error
72!
73! 3485 2018-11-03 17:09:40Z gronemeier
74! - get central meridian from origin_lon if crs does not exist
75! - set default origin_lon to 0
76!
77! 3483 2018-11-02 14:19:26Z raasch
78! bugfix: misplaced directives for netCDF fixed
79!
80! 3474 2018-10-30 21:07:39Z kanani
81! Add UV exposure model input (Schrempf)
82!
83! 3472 2018-10-30 20:43:50Z suehring
84! Salsa implemented
85!
86! 3464 2018-10-30 18:08:55Z kanani
87! Define coordinate reference system (crs) and read from input dataset
88! Revise default values for reference coordinates
89!
90! 3459 2018-10-30 15:04:11Z gronemeier
91! from chemistry branch r3443, banzhafs, Russo:
92! Uncommented lines on dimension of surface_fractions
93! Removed par_emis_time_factor variable, moved to chem_emissions_mod
94! Initialized nspec and other emission variables at time of declaration
95! Modified EXPERT mode to PRE-PROCESSED mode
96! Introduced Chemistry static netcdf file
97! Added the routine for reading-in netcdf data for chemistry
98! Added routines to get_variable interface specific for chemistry files
99!
100! 3429 2018-10-25 13:04:23Z knoop
101! add default values of origin_x/y/z
102!
103! 3404 2018-10-23 13:29:11Z suehring
104! Consider time-dependent geostrophic wind components in offline nesting
105!
106! 3376 2018-10-19 10:15:32Z suehring
107! Additional check for consistent building initialization implemented
108!
109! 3347 2018-10-15 14:21:08Z suehring
110! Subroutine renamed
111!
112! 3257 2018-09-17 17:11:46Z suehring
113! (from branch resler)
114! Formatting
115!
116! 3298 2018-10-02 12:21:11Z kanani
117! Modified EXPERT mode to PRE-PROCESSED mode (Russo)
118! Introduced Chemistry static netcdf file (Russo)
119! Added the routine for reading-in netcdf data for chemistry (Russo)
120! Added routines to get_variable interface specific for chemistry files (Russo)
121!
122! 3257 2018-09-17 17:11:46Z suehring
123! Adjust checks for building_type and building_id, which is necessary after
124! topography filtering (building_type and id can be modified by the filtering).
125!
126! 3254 2018-09-17 10:53:57Z suehring
127! Additional check for surface_fractions and and checks for building_id and
128! building_type extended.
129!
130! 3241 2018-09-12 15:02:00Z raasch
131! unused variables removed
132!
133! 3215 2018-08-29 09:58:59Z suehring
134! - Separate input of soil properties from input of atmospheric data. This
135!   enables input of soil properties also in child domains without any
136!   dependence on atmospheric input
137! - Check for missing initial 1D/3D data in dynamic input file
138! - Revise checks for matching grid spacing in model and input file
139! - Bugfix, add netcdf4_parallel directive for collective read operation
140! - Revise error message numbers
141!
142! 3209 2018-08-27 16:58:37Z suehring
143! Read zsoil dimension length only if soil variables are provided
144!
145! 3183 2018-07-27 14:25:55Z suehring
146! Adjust input of dynamic driver according to revised Inifor version.
147! Replace simulated_time by time_since_reference_point.
148! Rename variables in mesoscale-offline nesting mode.
149!
150! 3182 2018-07-27 13:36:03Z suehring
151! Slightly revise check for surface_fraction in order to check only the relevant
152! fractions
153!
154! 3103 2018-07-04 17:30:52Z suehring
155! New check for negative terrain heights
156!
157! 3089 2018-06-27 13:20:38Z suehring
158! Revise call for message routine in case of local data inconsistencies.
159!
160! 3054 2018-06-01 16:08:59Z gronemeier
161! Bugfix: force an MPI abort if errors occur while reading building heights
162! from ASCII file
163!
164! 3053 2018-06-01 12:59:07Z suehring
165! Revise checks for variable surface_fraction
166!
167! 3051 2018-05-30 17:43:55Z suehring
168! - Speed-up NetCDF input
169! - Revise input routines and remove NetCDF input via IO-blocks since this is
170!   not working in parallel mode in case blocking collective read operations
171!   are done
172! - Temporarily revoke renaming of input variables in dynamic driver (tend_ug,
173!   tend_vg, zsoil) in order to keep dynamic input file working with current
174!   model version
175! - More detailed error messages created
176!
177! 3045 2018-05-28 07:55:41Z Giersch
178! Error messages revised
179!
180! 3041 2018-05-25 10:39:54Z gronemeier
181! Add data type for global file attributes
182! Add read of global attributes of static driver
183!
184! 3037 2018-05-24 10:39:29Z gronemeier
185! renamed 'depth' to 'zsoil'
186!
187! 3036 2018-05-24 10:18:26Z gronemeier
188! Revision of input vars according to UC2 data standard
189!  - renamed 'orography_2D' to 'zt'
190!  - renamed 'buildings_2D' to 'buildings_2d'
191!  - renamed 'buildings_3D' to 'buildings_3d'
192!  - renamed 'leaf_are_density' to 'lad'
193!  - renamed 'basal_are_density' to 'bad'
194!  - renamed 'root_are_density_lad' to 'root_area_dens_r'
195!  - renamed 'root_are_density_lsm' to 'root_area_dens_s'
196!  - renamed 'ls_forcing_ug' to 'tend_ug'
197!  - renamed 'ls_forcing_vg' to 'tend_vg'
198!
199! 3019 2018-05-13 07:05:43Z maronga
200! Improved reading speed of large NetCDF files
201!
202! 2963 2018-04-12 14:47:44Z suehring
203! - Revise checks for static input variables.
204! - Introduce index for vegetation/wall, pavement/green-wall and water/window
205!   surfaces, for clearer access of surface fraction, albedo, emissivity, etc. .
206!
207! 2958 2018-04-11 15:38:13Z suehring
208! Synchronize longitude and latitude between nested model domains, values are
209! taken from the root model.
210!
211! 2955 2018-04-09 15:14:01Z suehring
212! Extend checks for consistent setting of buildings, its ID and type.
213! Add log-points to measure CPU time of NetCDF data input.
214!
215! 2953 2018-04-09 11:26:02Z suehring
216! Bugfix in checks for initialization data
217!
218! 2947 2018-04-04 18:01:41Z suehring
219! Checks for dynamic input revised
220!
221! 2946 2018-04-04 17:01:23Z suehring
222! Bugfix for revision 2945, perform checks only if dynamic input file is
223! available.
224!
225! 2945 2018-04-04 16:27:14Z suehring
226! - Mimic for topography input slightly revised, in order to enable consistency
227!   checks
228! - Add checks for dimensions in dynamic input file and move already existing
229!   checks
230!
231! 2938 2018-03-27 15:52:42Z suehring
232! Initial read of geostrophic wind components from dynamic driver.
233!
234! 2773 2018-01-30 14:12:54Z suehring
235! Revise checks for surface_fraction.
236!
237! 2925 2018-03-23 14:54:11Z suehring
238! Check for further inconsistent settings of surface_fractions.
239! Some messages slightly rephrased and error numbers renamed.
240!
241! 2898 2018-03-15 13:03:01Z suehring
242! Check if each building has a type. Further, check if dimensions in static
243! input file match the model dimensions.
244!
245! 2897 2018-03-15 11:47:16Z suehring
246! Relax restrictions for topography input, terrain and building heights can be
247! input separately and are not mandatory any more.
248!
249! 2874 2018-03-13 10:55:42Z knoop
250! Bugfix: wrong placement of netcdf cpp-macros fixed
251!
252! 2794 2018-02-07 14:09:43Z knoop
253! Check if 3D building input is consistent to numeric grid.
254!
255! 2773 2018-01-30 14:12:54Z suehring
256! - Enable initialization with 3D topography.
257! - Move check for correct initialization in nesting mode to check_parameters.
258!
259! 2772 2018-01-29 13:10:35Z suehring
260! Initialization of simulation independent on land-surface model.
261!
262! 2746 2018-01-15 12:06:04Z suehring
263! Read plant-canopy variables independently on land-surface model usage
264!
265! 2718 2018-01-02 08:49:38Z maronga
266! Corrected "Former revisions" section
267!
268! 2711 2017-12-20 17:04:49Z suehring
269! Rename subroutine close_file to avoid double-naming.
270!
271! 2700 2017-12-15 14:12:35Z suehring
272!
273! 2696 2017-12-14 17:12:51Z kanani
274! Initial revision (suehring)
275!
276!
277!
278!
279! Authors:
280! --------
281! @author Matthias Suehring
282!
283! Description:
284! ------------
285!> Modulue contains routines to input data according to Palm input data
286!> standart using dynamic and static input files.
287!> @todo - Chemistry: revise reading of netcdf file and ajdust formatting according to standard!!!
288!> @todo - Order input alphabetically
289!> @todo - Revise error messages and error numbers
290!> @todo - Input of missing quantities (chemical species, emission rates)
291!> @todo - Defninition and input of still missing variable attributes
292!> @todo - Input of initial geostrophic wind profiles with cyclic conditions.
293!------------------------------------------------------------------------------!
294 MODULE netcdf_data_input_mod
295
296    USE control_parameters,                                                    &
297        ONLY:  coupling_char, io_blocks, io_group
298
299    USE cpulog,                                                                &
300        ONLY:  cpu_log, log_point_s
301
302    USE indices,                                                               &
303        ONLY:  nbgp
304
305    USE kinds
306
307#if defined ( __netcdf )
308    USE NETCDF
309#endif
310
311    USE pegrid
312
313    USE surface_mod,                                                           &
314        ONLY:  ind_pav_green, ind_veg_wall, ind_wat_win
315!
316!-- Define type for dimensions.
317    TYPE dims_xy
318       INTEGER(iwp) :: nx                             !< dimension length in x
319       INTEGER(iwp) :: ny                             !< dimension length in y
320       INTEGER(iwp) :: nz                             !< dimension length in z
321       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: x       !< dimension array in x
322       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: y       !< dimension array in y
323       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: z       !< dimension array in z
324    END TYPE dims_xy
325!
326!-- Define data type for nesting in larger-scale models like COSMO.
327!-- Data type comprises u, v, w, pt, and q at lateral and top boundaries.
328    TYPE nest_offl_type
329
330       CHARACTER(LEN=16) ::  char_l = 'ls_forcing_left_'  !< leading substring for variables at left boundary
331       CHARACTER(LEN=17) ::  char_n = 'ls_forcing_north_' !< leading substring for variables at north boundary 
332       CHARACTER(LEN=17) ::  char_r = 'ls_forcing_right_' !< leading substring for variables at right boundary 
333       CHARACTER(LEN=17) ::  char_s = 'ls_forcing_south_' !< leading substring for variables at south boundary
334       CHARACTER(LEN=15) ::  char_t = 'ls_forcing_top_'   !< leading substring for variables at top boundary
335   
336       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names         !< list of variable in dynamic input file
337       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names_chem_l  !< names of mesoscale nested chemistry variables at left boundary
338       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names_chem_n  !< names of mesoscale nested chemistry variables at north boundary
339       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names_chem_r  !< names of mesoscale nested chemistry variables at right boundary
340       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names_chem_s  !< names of mesoscale nested chemistry variables at south boundary
341       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names_chem_t  !< names of mesoscale nested chemistry variables at top boundary
342
343       INTEGER(iwp) ::  nt     !< number of time levels in dynamic input file
344       INTEGER(iwp) ::  nzu    !< number of vertical levels on scalar grid in dynamic input file
345       INTEGER(iwp) ::  nzw    !< number of vertical levels on w grid in dynamic input file
346       INTEGER(iwp) ::  tind   !< time index for reference time in mesoscale-offline nesting
347       INTEGER(iwp) ::  tind_p !< time index for following time in mesoscale-offline nesting
348
349       LOGICAL      ::  init         = .FALSE. !< flag indicating that offline nesting is already initialized
350       
351       LOGICAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  chem_from_file_l !< flags inidicating whether left boundary data for chemistry is in dynamic input file 
352       LOGICAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  chem_from_file_n !< flags inidicating whether north boundary data for chemistry is in dynamic input file
353       LOGICAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  chem_from_file_r !< flags inidicating whether right boundary data for chemistry is in dynamic input file
354       LOGICAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  chem_from_file_s !< flags inidicating whether south boundary data for chemistry is in dynamic input file
355       LOGICAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  chem_from_file_t !< flags inidicating whether top boundary data for chemistry is in dynamic input file
356
357       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  surface_pressure !< time dependent surface pressure
358       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  time             !< time levels in dynamic input file
359       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zu_atmos         !< vertical levels at scalar grid in dynamic input file
360       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zw_atmos         !< vertical levels at w grid in dynamic input file
361
362       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  ug         !< domain-averaged geostrophic component
363       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  vg         !< domain-averaged geostrophic component
364
365       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_left   !< u-component at left boundary
366       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_left   !< v-component at left boundary
367       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_left   !< w-component at left boundary
368       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_left   !< mixing ratio at left boundary
369       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_left  !< potentital temperautre at left boundary
370
371       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_north  !< u-component at north boundary
372       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_north  !< v-component at north boundary
373       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_north  !< w-component at north boundary
374       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_north  !< mixing ratio at north boundary
375       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_north !< potentital temperautre at north boundary
376
377       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_right  !< u-component at right boundary
378       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_right  !< v-component at right boundary
379       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_right  !< w-component at right boundary
380       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_right  !< mixing ratio at right boundary
381       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_right !< potentital temperautre at right boundary
382
383       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_south  !< u-component at south boundary
384       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_south  !< v-component at south boundary
385       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_south  !< w-component at south boundary
386       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_south  !< mixing ratio at south boundary
387       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_south !< potentital temperautre at south boundary
388
389       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_top    !< u-component at top boundary
390       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_top    !< v-component at top boundary
391       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_top    !< w-component at top boundary
392       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_top    !< mixing ratio at top boundary
393       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_top   !< potentital temperautre at top boundary
394       
395       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  chem_left   !< chemical species at left boundary
396       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  chem_north  !< chemical species at left boundary
397       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  chem_right  !< chemical species at left boundary
398       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  chem_south  !< chemical species at left boundary
399       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  chem_top    !< chemical species at left boundary
400
401    END TYPE nest_offl_type
402
403    TYPE init_type
404
405       CHARACTER(LEN=16) ::  init_char = 'init_atmosphere_'          !< leading substring for init variables
406       CHARACTER(LEN=23) ::  origin_time = '2000-01-01 00:00:00 +00' !< reference time of input data
407       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names_chem !< list of chemistry variable names that can potentially be on file
408
409       INTEGER(iwp) ::  lod_msoil !< level of detail - soil moisture
410       INTEGER(iwp) ::  lod_pt    !< level of detail - pt
411       INTEGER(iwp) ::  lod_q     !< level of detail - q
412       INTEGER(iwp) ::  lod_tsoil !< level of detail - soil temperature
413       INTEGER(iwp) ::  lod_u     !< level of detail - u-component
414       INTEGER(iwp) ::  lod_v     !< level of detail - v-component
415       INTEGER(iwp) ::  lod_w     !< level of detail - w-component
416       INTEGER(iwp) ::  nx        !< number of scalar grid points along x in dynamic input file
417       INTEGER(iwp) ::  nxu       !< number of u grid points along x in dynamic input file
418       INTEGER(iwp) ::  ny        !< number of scalar grid points along y in dynamic input file
419       INTEGER(iwp) ::  nyv       !< number of v grid points along y in dynamic input file
420       INTEGER(iwp) ::  nzs       !< number of vertical soil levels in dynamic input file
421       INTEGER(iwp) ::  nzu       !< number of vertical levels on scalar grid in dynamic input file
422       INTEGER(iwp) ::  nzw       !< number of vertical levels on w grid in dynamic input file
423       
424       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  lod_chem !< level of detail - chemistry variables
425
426       LOGICAL ::  from_file_msoil  = .FALSE. !< flag indicating whether soil moisture is already initialized from file
427       LOGICAL ::  from_file_pt     = .FALSE. !< flag indicating whether pt is already initialized from file
428       LOGICAL ::  from_file_q      = .FALSE. !< flag indicating whether q is already initialized from file
429       LOGICAL ::  from_file_tsoil  = .FALSE. !< flag indicating whether soil temperature is already initialized from file
430       LOGICAL ::  from_file_u      = .FALSE. !< flag indicating whether u is already initialized from file
431       LOGICAL ::  from_file_ug     = .FALSE. !< flag indicating whether ug is already initialized from file
432       LOGICAL ::  from_file_v      = .FALSE. !< flag indicating whether v is already initialized from file
433       LOGICAL ::  from_file_vg     = .FALSE. !< flag indicating whether ug is already initialized from file
434       LOGICAL ::  from_file_w      = .FALSE. !< flag indicating whether w is already initialized from file
435       
436       LOGICAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  from_file_chem !< flag indicating whether chemistry variable is read from file
437
438       REAL(wp) ::  fill_msoil              !< fill value for soil moisture
439       REAL(wp) ::  fill_pt                 !< fill value for pt
440       REAL(wp) ::  fill_q                  !< fill value for q
441       REAL(wp) ::  fill_tsoil              !< fill value for soil temperature
442       REAL(wp) ::  fill_u                  !< fill value for u
443       REAL(wp) ::  fill_v                  !< fill value for v
444       REAL(wp) ::  fill_w                  !< fill value for w
445       REAL(wp) ::  latitude = 0.0_wp       !< latitude of the lower left corner
446       REAL(wp) ::  longitude = 0.0_wp      !< longitude of the lower left corner
447       REAL(wp) ::  origin_x = 500000.0_wp  !< UTM easting of the lower left corner
448       REAL(wp) ::  origin_y = 0.0_wp       !< UTM northing of the lower left corner
449       REAL(wp) ::  origin_z = 0.0_wp       !< reference height of input data
450       REAL(wp) ::  rotation_angle = 0.0_wp !< rotation angle of input data
451
452       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  fill_chem    !< fill value - chemistry variables
453       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  msoil_1d     !< initial vertical profile of soil moisture
454       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  pt_init      !< initial vertical profile of pt
455       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  q_init       !< initial vertical profile of q
456       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  tsoil_1d     !< initial vertical profile of soil temperature
457       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  u_init       !< initial vertical profile of u
458       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  ug_init      !< initial vertical profile of ug
459       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  v_init       !< initial vertical profile of v
460       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  vg_init      !< initial vertical profile of ug
461       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  w_init       !< initial vertical profile of w
462       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  z_soil       !< vertical levels in soil in dynamic input file, used for interpolation
463       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zu_atmos     !< vertical levels at scalar grid in dynamic input file, used for interpolation
464       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zw_atmos     !< vertical levels at w grid in dynamic input file, used for interpolation
465       
466       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  chem_init  !< initial vertical profiles of chemistry variables
467
468
469       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  msoil_3d !< initial 3d soil moisture provide by Inifor and interpolated onto soil grid
470       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  tsoil_3d !< initial 3d soil temperature provide by Inifor and interpolated onto soil grid
471
472    END TYPE init_type
473
474!-- Data type for the general information of chemistry emissions, do not dependent on the particular chemical species
475    TYPE chem_emis_att_type
476
477       !-DIMENSIONS
478       INTEGER(iwp)                                 :: nspec=0                   !< number of chem species for which emission values are provided
479       INTEGER(iwp)                                 :: ncat=0                    !< number of emission categories
480       INTEGER(iwp)                                 :: nvoc=0                    !< number of VOCs components
481       INTEGER(iwp)                                 :: npm=0                     !< number of PMs components
482       INTEGER(iwp)                                 :: nnox=2                    !< number of NOx components: NO and NO2
483       INTEGER(iwp)                                 :: nsox=2                    !< number of SOx components: SO and SO4
484       INTEGER(iwp)                                 :: nhoursyear                !< number of hours of a specific year in the HOURLY mode
485                                                                                 !  of the default mode
486       INTEGER(iwp)                                 :: nmonthdayhour             !< number of month days and hours in the MDH mode
487                                                                                 !  of the default mode
488       INTEGER(iwp)                                 :: dt_emission               !< Number of emissions timesteps for one year
489                                                                                 !  in the pre-processed emissions case
490       !-- 1d emission input variables
491       CHARACTER (LEN=25),ALLOCATABLE, DIMENSION(:) :: pm_name                   !< Names of PMs components
492       CHARACTER (LEN=25),ALLOCATABLE, DIMENSION(:) :: cat_name                  !< Emission categories names
493       CHARACTER (LEN=25),ALLOCATABLE, DIMENSION(:) :: species_name              !< Names of emission chemical species
494       CHARACTER (LEN=25),ALLOCATABLE, DIMENSION(:) :: voc_name                  !< Names of VOCs components
495       CHARACTER (LEN=25)                           :: units                     !< Units
496
497       INTEGER(iwp)                                 :: i_hour                    !< indices for assigning the emission values at different timesteps
498       INTEGER(iwp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:)       :: cat_index                 !< Index of emission categories
499       INTEGER(iwp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:)       :: species_index             !< Index of emission chem species
500
501       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:)           :: xm                        !< Molecular masses of emission chem species
502
503       !-- 2d emission input variables
504       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: hourly_emis_time_factor   !< Time factors for HOURLY emissions (DEFAULT mode)
505       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: mdh_emis_time_factor      !< Time factors for MDH emissions (DEFAULT mode)
506       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: nox_comp                  !< Composition of NO and NO2
507       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: sox_comp                  !< Composition of SO2 and SO4
508       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: voc_comp                  !< Composition of different VOC components (number not fixed)
509
510       !-- 3d emission input variables
511       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:)       :: pm_comp                   !< Composition of different PMs components (number not fixed)
512 
513    END TYPE chem_emis_att_type
514
515
516!-- Data type for the values of chemistry emissions ERUSSO
517    TYPE chem_emis_val_type
518
519       !REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: stack_height              !< stack height
520
521       !-- 3d emission input variables
522       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:)     :: default_emission_data     !< Input Values emissions DEFAULT mode
523
524       !-- 4d emission input variables
525       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:,:)   :: preproc_emission_data      !< Input Values emissions PRE-PROCESSED mode
526
527    END TYPE chem_emis_val_type
528
529!
530!-- Define data structures for different input data types.
531!-- 8-bit Integer 2D
532    TYPE int_2d_8bit
533       INTEGER(KIND=1) ::  fill = -127                      !< fill value
534       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var !< respective variable
535
536       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
537    END TYPE int_2d_8bit
538!
539!-- 8-bit Integer 3D
540    TYPE int_3d_8bit
541       INTEGER(KIND=1) ::  fill = -127                           !< fill value
542       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_3d !< respective variable
543
544       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
545    END TYPE int_3d_8bit
546!
547!-- 32-bit Integer 2D
548    TYPE int_2d_32bit
549       INTEGER(iwp) ::  fill = -9999                      !< fill value
550       INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var  !< respective variable
551
552       LOGICAL ::  from_file = .FALSE. !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
553    END TYPE int_2d_32bit
554
555!
556!-- Define data type to read 2D real variables
557    TYPE real_2d
558       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
559
560       REAL(wp) ::  fill = -9999.9_wp                !< fill value
561       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var !< respective variable
562    END TYPE real_2d
563
564!
565!-- Define data type to read 3D real variables
566    TYPE real_3d
567       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
568
569       INTEGER(iwp) ::  nz   !< number of grid points along vertical dimension
570
571       REAL(wp) ::  fill = -9999.9_wp                  !< fill value
572       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var !< respective variable
573    END TYPE real_3d
574!
575!-- Define data structure where the dimension and type of the input depends
576!-- on the given level of detail.
577!-- For buildings, the input is either 2D float, or 3d byte.
578    TYPE build_in
579       INTEGER(iwp)    ::  lod = 1                               !< level of detail
580       INTEGER(KIND=1) ::  fill2 = -127                          !< fill value for lod = 2
581       INTEGER(iwp)    ::  nz                                    !< number of vertical layers in file
582       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_3d !< 3d variable (lod = 2)
583
584       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  z                 !< vertical coordinate for 3D building, used for consistency check
585
586       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
587
588       REAL(wp)                              ::  fill1 = -9999.9_wp !< fill values for lod = 1
589       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var_2d             !< 2d variable (lod = 1)
590    END TYPE build_in
591
592!
593!-- For soil_type, the input is either 2D or 3D one-byte integer.
594    TYPE soil_in
595       INTEGER(iwp)                                   ::  lod = 1      !< level of detail
596       INTEGER(KIND=1)                                ::  fill = -127  !< fill value for lod = 2
597       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  var_2d       !< 2d variable (lod = 1)
598       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_3d       !< 3d variable (lod = 2)
599
600       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
601    END TYPE soil_in
602
603!
604!-- Define data type for fractions between surface types
605    TYPE fracs
606       INTEGER(iwp)                            ::  nf             !< total number of fractions
607       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  nfracs         !< dimension array for fraction
608
609       LOGICAL ::  from_file = .FALSE. !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
610
611       REAL(wp)                                ::  fill = -9999.9_wp !< fill value
612       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  frac              !< respective fraction between different surface types
613    END TYPE fracs
614!
615!-- Data type for parameter lists, Depending on the given level of detail,
616!-- the input is 3D or 4D
617    TYPE pars
618       INTEGER(iwp)                            ::  lod = 1         !< level of detail
619       INTEGER(iwp)                            ::  np              !< total number of parameters
620       INTEGER(iwp)                            ::  nz              !< vertical dimension - number of soil layers
621       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  layers          !< dimension array for soil layers
622       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  pars            !< dimension array for parameters
623
624       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
625
626       REAL(wp)                                  ::  fill = -9999.9_wp !< fill value
627       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE   ::  pars_xy           !< respective parameters, level of detail = 1
628       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  pars_xyz          !< respective parameters, level of detail = 2
629    END TYPE pars
630!
631!-- Define type for global file attributes
632!-- Please refer to the PALM data standard for a detailed description of each
633!-- attribute.
634    TYPE global_atts_type
635       CHARACTER(LEN=12 ) ::  acronym                            !< acronym of institution
636       CHARACTER(LEN=7)   ::  acronym_char = 'acronym'           !< name of attribute
637       CHARACTER(LEN=200) ::  author                             !< first name, last name, email adress
638       CHARACTER(LEN=6)   ::  author_char = 'author'             !< name of attribute
639       CHARACTER(LEN=12 ) ::  campaign = 'PALM-4U'               !< name of campaign
640       CHARACTER(LEN=8)   ::  campaign_char = 'campaign'         !< name of attribute
641       CHARACTER(LEN=200) ::  comment                            !< comment to data
642       CHARACTER(LEN=7)   ::  comment_char = 'comment'           !< name of attribute
643       CHARACTER(LEN=200) ::  contact_person                     !< first name, last name, email adress
644       CHARACTER(LEN=14)  ::  contact_person_char = 'contact_person'  !< name of attribute
645       CHARACTER(LEN=200) ::  conventions = 'CF-1.7'             !< netCDF convention
646       CHARACTER(LEN=11)  ::  conventions_char = 'Conventions'   !< name of attribute
647       CHARACTER(LEN=23 ) ::  creation_time                      !< creation time of data set
648       CHARACTER(LEN=13)  ::  creation_time_char = 'creation_time'  !< name of attribute
649       CHARACTER(LEN=16 ) ::  data_content                       !< content of data set
650       CHARACTER(LEN=12)  ::  data_content_char = 'data_content' !< name of attribute
651       CHARACTER(LEN=200) ::  dependencies                       !< dependencies of data set
652       CHARACTER(LEN=12)  ::  dependencies_char = 'dependencies' !< name of attribute
653       CHARACTER(LEN=200) ::  history                            !< information about data processing
654       CHARACTER(LEN=7)   ::  history_char = 'history'           !< name of attribute
655       CHARACTER(LEN=200) ::  institution                        !< name of responsible institution
656       CHARACTER(LEN=11)  ::  institution_char = 'institution'   !< name of attribute
657       CHARACTER(LEN=200) ::  keywords                           !< keywords of data set
658       CHARACTER(LEN=8)   ::  keywords_char = 'keywords'         !< name of attribute
659       CHARACTER(LEN=200) ::  licence                            !< licence of data set
660       CHARACTER(LEN=7)   ::  licence_char = 'licence'           !< name of attribute
661       CHARACTER(LEN=200) ::  location                           !< place which refers to data set
662       CHARACTER(LEN=8)   ::  location_char = 'location'         !< name of attribute
663       CHARACTER(LEN=10)  ::  origin_lat_char = 'origin_lat'     !< name of attribute
664       CHARACTER(LEN=10)  ::  origin_lon_char = 'origin_lon'     !< name of attribute
665       CHARACTER(LEN=23 ) ::  origin_time = '2000-01-01 00:00:00 +00'  !< reference time
666       CHARACTER(LEN=11)  ::  origin_time_char = 'origin_time'   !< name of attribute
667       CHARACTER(LEN=8)   ::  origin_x_char = 'origin_x'         !< name of attribute
668       CHARACTER(LEN=8)   ::  origin_y_char = 'origin_y'         !< name of attribute
669       CHARACTER(LEN=8)   ::  origin_z_char = 'origin_z'         !< name of attribute
670       CHARACTER(LEN=12)  ::  palm_version_char = 'palm_version' !< name of attribute
671       CHARACTER(LEN=200) ::  references                         !< literature referring to data set
672       CHARACTER(LEN=10)  ::  references_char = 'references'     !< name of attribute
673       CHARACTER(LEN=14)  ::  rotation_angle_char = 'rotation_angle'  !< name of attribute
674       CHARACTER(LEN=12 ) ::  site                               !< name of model domain
675       CHARACTER(LEN=4)   ::  site_char = 'site'                 !< name of attribute
676       CHARACTER(LEN=200) ::  source                             !< source of data set
677       CHARACTER(LEN=6)   ::  source_char = 'source'             !< name of attribute
678       CHARACTER(LEN=200) ::  title                              !< title of data set
679       CHARACTER(LEN=5)   ::  title_char = 'title'               !< name of attribute
680       CHARACTER(LEN=7)   ::  version_char = 'version'           !< name of attribute
681
682       INTEGER(iwp) ::  version              !< version of data set
683
684       REAL(wp) ::  origin_lat               !< latitude of lower left corner
685       REAL(wp) ::  origin_lon               !< longitude of lower left corner
686       REAL(wp) ::  origin_x                 !< easting (UTM coordinate) of lower left corner
687       REAL(wp) ::  origin_y                 !< northing (UTM coordinate) of lower left corner
688       REAL(wp) ::  origin_z                 !< reference height
689       REAL(wp) ::  palm_version             !< PALM version of data set
690       REAL(wp) ::  rotation_angle           !< rotation angle of coordinate system of data set
691    END TYPE global_atts_type
692!
693!-- Define type for coordinate reference system (crs)
694    TYPE crs_type
695       CHARACTER(LEN=200) ::  epsg_code = 'EPSG:25831'                   !< EPSG code
696       CHARACTER(LEN=200) ::  grid_mapping_name = 'transverse_mercator'  !< name of grid mapping
697       CHARACTER(LEN=200) ::  long_name = 'coordinate reference system'  !< name of variable crs
698       CHARACTER(LEN=200) ::  units = 'm'                                !< unit of crs
699
700       REAL(wp) ::  false_easting = 500000.0_wp                  !< false easting
701       REAL(wp) ::  false_northing = 0.0_wp                      !< false northing
702       REAL(wp) ::  inverse_flattening = 298.257223563_wp        !< 1/f (default for WGS84)
703       REAL(wp) ::  latitude_of_projection_origin = 0.0_wp       !< latitude of projection origin
704       REAL(wp) ::  longitude_of_central_meridian = 3.0_wp       !< longitude of central meridian of UTM zone (default: zone 31)
705       REAL(wp) ::  longitude_of_prime_meridian = 0.0_wp         !< longitude of prime meridian
706       REAL(wp) ::  scale_factor_at_central_meridian = 0.9996_wp !< scale factor of UTM coordinates
707       REAL(wp) ::  semi_major_axis = 6378137.0_wp               !< length of semi major axis (default for WGS84)
708    END TYPE crs_type
709
710!
711!-- Define variables
712    TYPE(crs_type)   ::  coord_ref_sys  !< coordinate reference system
713
714    TYPE(dims_xy)    ::  dim_static     !< data structure for x, y-dimension in static input file
715
716    TYPE(nest_offl_type) ::  nest_offl  !< data structure for data input at lateral and top boundaries (provided by Inifor) 
717
718    TYPE(init_type) ::  init_3d    !< data structure for the initialization of the 3D flow and soil fields
719    TYPE(init_type) ::  init_model !< data structure for the initialization of the model
720
721!
722!-- Define 2D variables of type NC_BYTE
723    TYPE(int_2d_8bit)  ::  albedo_type_f     !< input variable for albedo type
724    TYPE(int_2d_8bit)  ::  building_type_f   !< input variable for building type
725    TYPE(int_2d_8bit)  ::  pavement_type_f   !< input variable for pavenment type
726    TYPE(int_2d_8bit)  ::  street_crossing_f !< input variable for water type
727    TYPE(int_2d_8bit)  ::  street_type_f     !< input variable for water type
728    TYPE(int_2d_8bit)  ::  vegetation_type_f !< input variable for vegetation type
729    TYPE(int_2d_8bit)  ::  water_type_f      !< input variable for water type
730!
731!-- Define 3D variables of type NC_BYTE
732    TYPE(int_3d_8bit)  ::  building_obstruction_f    !< input variable for building obstruction
733    TYPE(int_3d_8bit)  ::  building_obstruction_full !< input variable for building obstruction
734!
735!-- Define 2D variables of type NC_INT
736    TYPE(int_2d_32bit) ::  building_id_f     !< input variable for building ID
737!
738!-- Define 2D variables of type NC_FLOAT
739    TYPE(real_2d) ::  terrain_height_f       !< input variable for terrain height
740    TYPE(real_2d) ::  uvem_irradiance_f      !< input variable for uvem irradiance lookup table
741    TYPE(real_2d) ::  uvem_integration_f     !< input variable for uvem integration
742!
743!-- Define 3D variables of type NC_FLOAT
744    TYPE(real_3d) ::  basal_area_density_f    !< input variable for basal area density - resolved vegetation
745    TYPE(real_3d) ::  leaf_area_density_f     !< input variable for leaf area density - resolved vegetation
746    TYPE(real_3d) ::  root_area_density_lad_f !< input variable for root area density - resolved vegetation
747    TYPE(real_3d) ::  root_area_density_lsm_f !< input variable for root area density - parametrized vegetation
748    TYPE(real_3d) ::  uvem_radiance_f         !< input variable for uvem radiance lookup table
749    TYPE(real_3d) ::  uvem_projarea_f         !< input variable for uvem projection area lookup table
750!
751!-- Define input variable for buildings
752    TYPE(build_in) ::  buildings_f           !< input variable for buildings
753!
754!-- Define input variables for soil_type
755    TYPE(soil_in)  ::  soil_type_f           !< input variable for soil type
756
757    TYPE(fracs) ::  surface_fraction_f       !< input variable for surface fraction
758
759    TYPE(pars)  ::  albedo_pars_f              !< input variable for albedo parameters
760    TYPE(pars)  ::  building_pars_f            !< input variable for building parameters
761    TYPE(pars)  ::  pavement_pars_f            !< input variable for pavement parameters
762    TYPE(pars)  ::  pavement_subsurface_pars_f !< input variable for pavement parameters
763    TYPE(pars)  ::  soil_pars_f                !< input variable for soil parameters
764    TYPE(pars)  ::  vegetation_pars_f          !< input variable for vegetation parameters
765    TYPE(pars)  ::  water_pars_f               !< input variable for water parameters
766
767    TYPE(chem_emis_att_type)                             ::  chem_emis_att    !< Input Information of Chemistry Emission Data from netcdf 
768    TYPE(chem_emis_val_type), ALLOCATABLE, DIMENSION(:)  ::  chem_emis        !< Input Chemistry Emission Data from netcdf 
769
770    CHARACTER(LEN=3)  ::  char_lod  = 'lod'         !< name of level-of-detail attribute in NetCDF file
771
772    CHARACTER(LEN=10) ::  char_fill = '_FillValue'        !< name of fill value attribute in NetCDF file
773
774    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_static  = 'PIDS_STATIC'  !< Name of file which comprises static input data
775    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_dynamic = 'PIDS_DYNAMIC' !< Name of file which comprises dynamic input data
776    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_chem    = 'PIDS_CHEM'    !< Name of file which comprises chemistry input data
777    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_uvem    = 'PIDS_UVEM'    !< Name of file which comprises static uv_exposure model input data
778    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_vm      = 'PIDS_VM'      !< Name of file which comprises virtual measurement data
779   
780    CHARACTER(LEN=25), ALLOCATABLE, DIMENSION(:)    ::  string_values  !< output of string variables read from netcdf input files
781
782    INTEGER(iwp)                                     ::  id_emis        !< NetCDF id of input file for chemistry emissions: TBD: It has to be removed
783
784    INTEGER(iwp) ::  nc_stat         !< return value of nf90 function call
785
786    LOGICAL ::  input_pids_static  = .FALSE.   !< Flag indicating whether Palm-input-data-standard file containing static information exists
787    LOGICAL ::  input_pids_dynamic = .FALSE.   !< Flag indicating whether Palm-input-data-standard file containing dynamic information exists
788    LOGICAL ::  input_pids_chem    = .FALSE.   !< Flag indicating whether Palm-input-data-standard file containing chemistry information exists
789    LOGICAL ::  input_pids_uvem    = .FALSE.   !< Flag indicating whether uv-expoure-model input file containing static information exists
790    LOGICAL ::  input_pids_vm      = .FALSE.   !< Flag indicating whether input file for virtual measurements exist
791
792    LOGICAL ::  collective_read = .FALSE.      !< Enable NetCDF collective read
793
794    TYPE(global_atts_type) ::  input_file_atts !< global attributes of input file
795
796    SAVE
797
798    PRIVATE
799
800    INTERFACE netcdf_data_input_interpolate
801       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_interpolate_1d
802       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_interpolate_1d_soil
803       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_interpolate_2d
804       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_interpolate_3d
805    END INTERFACE netcdf_data_input_interpolate
806
807    INTERFACE netcdf_data_input_check_dynamic
808       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_check_dynamic
809    END INTERFACE netcdf_data_input_check_dynamic
810
811    INTERFACE netcdf_data_input_check_static
812       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_check_static
813    END INTERFACE netcdf_data_input_check_static
814
815    INTERFACE netcdf_data_input_chemistry_data                       
816       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_chemistry_data
817    END INTERFACE netcdf_data_input_chemistry_data
818   
819    INTERFACE netcdf_data_input_get_dimension_length                       
820       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_get_dimension_length
821    END INTERFACE netcdf_data_input_get_dimension_length
822
823    INTERFACE netcdf_data_input_inquire_file
824       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_inquire_file
825    END INTERFACE netcdf_data_input_inquire_file
826
827    INTERFACE netcdf_data_input_init
828       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_init
829    END INTERFACE netcdf_data_input_init
830   
831    INTERFACE netcdf_data_input_att
832       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_att_int8
833       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_att_int32
834       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_att_real
835       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_att_string
836    END INTERFACE netcdf_data_input_att
837
838    INTERFACE netcdf_data_input_init_3d
839       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_init_3d
840    END INTERFACE netcdf_data_input_init_3d
841   
842    INTERFACE netcdf_data_input_init_lsm
843       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_init_lsm
844    END INTERFACE netcdf_data_input_init_lsm
845
846    INTERFACE netcdf_data_input_offline_nesting
847       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_offline_nesting
848    END INTERFACE netcdf_data_input_offline_nesting
849
850    INTERFACE netcdf_data_input_surface_data
851       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_surface_data
852    END INTERFACE netcdf_data_input_surface_data
853
854    INTERFACE netcdf_data_input_var
855       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_var_char
856       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_var_real_1d
857       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_var_real_2d
858    END INTERFACE netcdf_data_input_var
859
860    INTERFACE netcdf_data_input_uvem
861       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_uvem
862    END INTERFACE netcdf_data_input_uvem
863
864    INTERFACE get_variable
865       MODULE PROCEDURE get_variable_1d_char
866       MODULE PROCEDURE get_variable_1d_int
867       MODULE PROCEDURE get_variable_1d_real
868       MODULE PROCEDURE get_variable_2d_int8
869       MODULE PROCEDURE get_variable_2d_int32
870       MODULE PROCEDURE get_variable_2d_real
871       MODULE PROCEDURE get_variable_3d_int8
872       MODULE PROCEDURE get_variable_3d_real
873       MODULE PROCEDURE get_variable_3d_real_dynamic
874       MODULE PROCEDURE get_variable_4d_to_3d_real
875       MODULE PROCEDURE get_variable_4d_real
876       MODULE PROCEDURE get_variable_5d_to_4d_real
877       MODULE PROCEDURE get_variable_string       
878    END INTERFACE get_variable
879
880    INTERFACE get_variable_pr
881       MODULE PROCEDURE get_variable_pr
882    END INTERFACE get_variable_pr
883
884    INTERFACE get_attribute
885       MODULE PROCEDURE get_attribute_real
886       MODULE PROCEDURE get_attribute_int8
887       MODULE PROCEDURE get_attribute_int32
888       MODULE PROCEDURE get_attribute_string
889    END INTERFACE get_attribute
890
891!
892!-- Public variables
893    PUBLIC albedo_pars_f, albedo_type_f, basal_area_density_f, buildings_f,    &
894           building_id_f, building_pars_f, building_type_f,                    &
895           chem_emis, chem_emis_att, chem_emis_att_type, chem_emis_val_type,   &
896           coord_ref_sys,                                                      &
897           init_3d, init_model, input_file_atts, input_file_static,            &
898           input_pids_static,                                                  &
899           input_pids_dynamic, input_pids_vm, input_file_vm,                   &
900           leaf_area_density_f, nest_offl,                                     &
901           pavement_pars_f, pavement_subsurface_pars_f, pavement_type_f,       &
902           root_area_density_lad_f, root_area_density_lsm_f, soil_pars_f,      &
903           soil_type_f, street_crossing_f, street_type_f, surface_fraction_f,  &
904           terrain_height_f, vegetation_pars_f, vegetation_type_f,             &
905           water_pars_f, water_type_f
906!
907!-- Public uv exposure variables
908    PUBLIC building_obstruction_f, input_file_uvem, input_pids_uvem,           &
909           netcdf_data_input_uvem,                                             &
910           uvem_integration_f, uvem_irradiance_f,                              &
911           uvem_projarea_f, uvem_radiance_f
912
913!
914!-- Public subroutines
915    PUBLIC netcdf_data_input_check_dynamic, netcdf_data_input_check_static,    &
916           netcdf_data_input_chemistry_data,                                   &
917           netcdf_data_input_get_dimension_length,                             &
918           netcdf_data_input_inquire_file,                                     &
919           netcdf_data_input_init, netcdf_data_input_init_lsm,                 &
920           netcdf_data_input_init_3d, netcdf_data_input_att,                   &
921           netcdf_data_input_interpolate, netcdf_data_input_offline_nesting,   &
922           netcdf_data_input_surface_data, netcdf_data_input_topo,             &
923           netcdf_data_input_var, get_attribute, get_variable, open_read_file, &
924           check_existence, inquire_num_variables, inquire_variable_names
925
926
927 CONTAINS
928
929!------------------------------------------------------------------------------!
930! Description:
931! ------------
932!> Inquires whether NetCDF input files according to Palm-input-data standard
933!> exist. Moreover, basic checks are performed.
934!------------------------------------------------------------------------------!
935    SUBROUTINE netcdf_data_input_inquire_file
936
937       USE control_parameters,                                                 &
938           ONLY:  topo_no_distinct
939
940       IMPLICIT NONE
941
942#if defined ( __netcdf )
943       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_static )   // TRIM( coupling_char ),   &
944                EXIST = input_pids_static  )
945       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_dynamic ) // TRIM( coupling_char ),    &
946                EXIST = input_pids_dynamic )
947       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_chem )    // TRIM( coupling_char ),    &
948                EXIST = input_pids_chem )
949       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_uvem ) // TRIM( coupling_char ),       &
950                EXIST = input_pids_uvem  )
951       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_vm )      // TRIM( coupling_char ),    &
952                EXIST = input_pids_vm )
953#endif
954
955!
956!--    As long as topography can be input via ASCII format, no distinction
957!--    between building and terrain can be made. This case, classify all
958!--    surfaces as default type. Same in case land-surface and urban-surface
959!--    model are not applied.
960       IF ( .NOT. input_pids_static )  THEN
961          topo_no_distinct = .TRUE.
962       ENDIF
963
964    END SUBROUTINE netcdf_data_input_inquire_file
965
966!------------------------------------------------------------------------------!
967! Description:
968! ------------
969!> Reads global attributes and coordinate reference system required for
970!> initialization of the model.
971!------------------------------------------------------------------------------!
972    SUBROUTINE netcdf_data_input_init
973
974       IMPLICIT NONE
975
976       INTEGER(iwp) ::  id_mod     !< NetCDF id of input file
977       INTEGER(iwp) ::  var_id_crs !< NetCDF id of variable crs
978
979       IF ( .NOT. input_pids_static )  RETURN
980
981#if defined ( __netcdf )
982!
983!--    Open file in read-only mode
984       CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //                       &
985                            TRIM( coupling_char ), id_mod )
986!
987!--    Read global attributes
988       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_lat_char,            &
989                           input_file_atts%origin_lat, .TRUE. )
990
991       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_lon_char,            &
992                           input_file_atts%origin_lon, .TRUE. )
993
994       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_time_char,           &
995                           input_file_atts%origin_time, .TRUE. )
996
997       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_x_char,              &
998                           input_file_atts%origin_x, .TRUE. )
999
1000       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_y_char,              &
1001                           input_file_atts%origin_y, .TRUE. )
1002
1003       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_z_char,              &
1004                           input_file_atts%origin_z, .TRUE. )
1005
1006       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%rotation_angle_char,        &
1007                           input_file_atts%rotation_angle, .TRUE. )
1008
1009       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%author_char,                &
1010                           input_file_atts%author, .TRUE., no_abort=.FALSE. )
1011       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%contact_person_char,        &
1012                           input_file_atts%contact_person, .TRUE., no_abort=.FALSE. )
1013       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%institution_char,           &
1014                           input_file_atts%institution,    .TRUE., no_abort=.FALSE. )
1015       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%acronym_char,               &
1016                           input_file_atts%acronym,        .TRUE., no_abort=.FALSE. )
1017
1018       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%campaign_char,              &
1019                           input_file_atts%campaign, .TRUE., no_abort=.FALSE. )
1020       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%location_char,              &
1021                           input_file_atts%location, .TRUE., no_abort=.FALSE. )
1022       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%site_char,                  &
1023                           input_file_atts%site,     .TRUE., no_abort=.FALSE. )
1024
1025       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%source_char,                &
1026                           input_file_atts%source,     .TRUE., no_abort=.FALSE. )
1027       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%references_char,            &
1028                           input_file_atts%references, .TRUE., no_abort=.FALSE. )
1029       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%keywords_char,              &
1030                           input_file_atts%keywords,   .TRUE., no_abort=.FALSE. )
1031       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%licence_char,               &
1032                           input_file_atts%licence,    .TRUE., no_abort=.FALSE. )
1033       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%comment_char,               &
1034                           input_file_atts%comment,    .TRUE., no_abort=.FALSE. )
1035!
1036!--    Read coordinate reference system if available
1037       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id_mod, 'crs', var_id_crs )
1038       IF ( nc_stat == NF90_NOERR )  THEN
1039          CALL get_attribute( id_mod, 'epsg_code',                             &
1040                              coord_ref_sys%epsg_code,                         &
1041                              .FALSE., 'crs' )
1042          CALL get_attribute( id_mod, 'false_easting',                         &
1043                              coord_ref_sys%false_easting,                     &
1044                              .FALSE., 'crs' )
1045          CALL get_attribute( id_mod, 'false_northing',                        &
1046                              coord_ref_sys%false_northing,                    &
1047                              .FALSE., 'crs' )
1048          CALL get_attribute( id_mod, 'grid_mapping_name',                     &
1049                              coord_ref_sys%grid_mapping_name,                 &
1050                              .FALSE., 'crs' )
1051          CALL get_attribute( id_mod, 'inverse_flattening',                    &
1052                              coord_ref_sys%inverse_flattening,                &
1053                              .FALSE., 'crs' )
1054          CALL get_attribute( id_mod, 'latitude_of_projection_origin',         &
1055                              coord_ref_sys%latitude_of_projection_origin,     &
1056                              .FALSE., 'crs' )
1057          CALL get_attribute( id_mod, 'long_name',                             &
1058                              coord_ref_sys%long_name,                         &
1059                              .FALSE., 'crs' )
1060          CALL get_attribute( id_mod, 'longitude_of_central_meridian',         &
1061                              coord_ref_sys%longitude_of_central_meridian,     &
1062                              .FALSE., 'crs' )
1063          CALL get_attribute( id_mod, 'longitude_of_prime_meridian',           &
1064                              coord_ref_sys%longitude_of_prime_meridian,       &
1065                              .FALSE., 'crs' )
1066          CALL get_attribute( id_mod, 'scale_factor_at_central_meridian',      &
1067                              coord_ref_sys%scale_factor_at_central_meridian,  &
1068                              .FALSE., 'crs' )
1069          CALL get_attribute( id_mod, 'semi_major_axis',                       &
1070                              coord_ref_sys%semi_major_axis,                   &
1071                              .FALSE., 'crs' )
1072          CALL get_attribute( id_mod, 'units',                                 &
1073                              coord_ref_sys%units,                             &
1074                              .FALSE., 'crs' )
1075       ELSE
1076!
1077!--       Calculate central meridian from origin_lon
1078          coord_ref_sys%longitude_of_central_meridian = &
1079             CEILING( input_file_atts%origin_lon / 6.0_wp ) * 6.0_wp - 3.0_wp
1080       ENDIF
1081!
1082!--    Finally, close input file
1083       CALL close_input_file( id_mod )
1084#endif
1085!
1086!--    Copy latitude, longitude, origin_z, rotation angle on init type
1087       init_model%latitude        = input_file_atts%origin_lat
1088       init_model%longitude       = input_file_atts%origin_lon
1089       init_model%origin_time     = input_file_atts%origin_time 
1090       init_model%origin_x        = input_file_atts%origin_x
1091       init_model%origin_y        = input_file_atts%origin_y
1092       init_model%origin_z        = input_file_atts%origin_z 
1093       init_model%rotation_angle  = input_file_atts%rotation_angle 
1094           
1095!
1096!--    In case of nested runs, each model domain might have different longitude
1097!--    and latitude, which would result in different Coriolis parameters and
1098!--    sun-zenith angles. To avoid this, longitude and latitude in each model
1099!--    domain will be set to the values of the root model. Please note, this
1100!--    synchronization is required already here.
1101#if defined( __parallel )
1102       CALL MPI_BCAST( init_model%latitude,  1, MPI_REAL, 0,                   &
1103                       MPI_COMM_WORLD, ierr )
1104       CALL MPI_BCAST( init_model%longitude, 1, MPI_REAL, 0,                   &
1105                       MPI_COMM_WORLD, ierr )
1106#endif
1107
1108    END SUBROUTINE netcdf_data_input_init
1109   
1110!------------------------------------------------------------------------------!
1111! Description:
1112! ------------
1113!> Read an array of characters.
1114!------------------------------------------------------------------------------!
1115    SUBROUTINE netcdf_data_input_var_char( val, search_string, id_mod )
1116
1117       IMPLICIT NONE
1118
1119       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string     !< name of the variable
1120       CHARACTER(LEN=*), DIMENSION(:) ::  val !< variable which should be read
1121       
1122       INTEGER(iwp) ::  id_mod   !< NetCDF id of input file
1123
1124#if defined ( __netcdf )
1125!
1126!--    Read variable
1127       CALL get_variable( id_mod, search_string, val )
1128#endif           
1129
1130    END SUBROUTINE netcdf_data_input_var_char
1131   
1132!------------------------------------------------------------------------------!
1133! Description:
1134! ------------
1135!> Read an 1D array of REAL values.
1136!------------------------------------------------------------------------------!
1137    SUBROUTINE netcdf_data_input_var_real_1d( val, search_string, id_mod )
1138
1139       IMPLICIT NONE
1140
1141       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string     !< name of the variable     
1142       
1143       INTEGER(iwp) ::  id_mod        !< NetCDF id of input file
1144       
1145       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  val !< variable which should be read
1146
1147#if defined ( __netcdf )
1148!
1149!--    Read variable
1150       CALL get_variable( id_mod, search_string, val )
1151#endif           
1152
1153    END SUBROUTINE netcdf_data_input_var_real_1d
1154   
1155!------------------------------------------------------------------------------!
1156! Description:
1157! ------------
1158!> Read an 1D array of REAL values.
1159!------------------------------------------------------------------------------!
1160    SUBROUTINE netcdf_data_input_var_real_2d( val, search_string,              &
1161                                              id_mod, d1s, d1e, d2s, d2e )
1162
1163       IMPLICIT NONE
1164
1165       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string     !< name of the variable     
1166       
1167       INTEGER(iwp) ::  id_mod  !< NetCDF id of input file
1168       INTEGER(iwp) ::  d1e     !< end index of first dimension to be read
1169       INTEGER(iwp) ::  d2e     !< end index of second dimension to be read
1170       INTEGER(iwp) ::  d1s     !< start index of first dimension to be read
1171       INTEGER(iwp) ::  d2s     !< start index of second dimension to be read
1172       
1173       REAL(wp), DIMENSION(:,:) ::  val !< variable which should be read
1174
1175#if defined ( __netcdf )
1176!
1177!--    Read character variable
1178       CALL get_variable( id_mod, search_string, val, d1s, d1e, d2s, d2e )
1179#endif           
1180
1181    END SUBROUTINE netcdf_data_input_var_real_2d
1182   
1183!------------------------------------------------------------------------------!
1184! Description:
1185! ------------
1186!> Read a global string attribute
1187!------------------------------------------------------------------------------!
1188    SUBROUTINE netcdf_data_input_att_string( val, search_string, id_mod,       &
1189                                             input_file, global, openclose,    &
1190                                             variable_name )
1191
1192       IMPLICIT NONE
1193
1194       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string !< name of the attribue
1195       CHARACTER(LEN=*) ::  val           !< attribute
1196       
1197       CHARACTER(LEN=*) ::  input_file    !< name of input file
1198       CHARACTER(LEN=*) ::  openclose     !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1199       CHARACTER(LEN=*) ::  variable_name !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed 
1200       
1201       INTEGER(iwp) ::  id_mod   !< NetCDF id of input file
1202       
1203       LOGICAL ::  global                 !< flag indicating a global or a variable's attribute
1204
1205#if defined ( __netcdf )
1206!
1207!--    Open file in read-only mode if necessary
1208       IF ( openclose == 'open' )  THEN
1209          CALL open_read_file( TRIM( input_file ) // TRIM( coupling_char ), &
1210                                  id_mod )
1211       ENDIF
1212!
1213!--    Read global attribute
1214       IF ( global )  THEN
1215          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global )
1216!
1217!--    Read variable attribute
1218       ELSE
1219          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global, variable_name )
1220       ENDIF
1221!
1222!--    Close input file
1223       IF ( openclose == 'close' )  CALL close_input_file( id_mod )
1224#endif           
1225
1226    END SUBROUTINE netcdf_data_input_att_string
1227   
1228!------------------------------------------------------------------------------!
1229! Description:
1230! ------------
1231!> Read a global 8-bit integer attribute
1232!------------------------------------------------------------------------------!
1233    SUBROUTINE netcdf_data_input_att_int8( val, search_string, id_mod,         &
1234                                           input_file, global, openclose,      &
1235                                           variable_name )
1236
1237       IMPLICIT NONE
1238
1239       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string !< name of the attribue
1240       
1241       CHARACTER(LEN=*) ::  input_file    !< name of input file
1242       CHARACTER(LEN=*) ::  openclose     !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1243       CHARACTER(LEN=*) ::  variable_name !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1244       
1245       INTEGER(iwp) ::  id_mod   !< NetCDF id of input file
1246       INTEGER(KIND=1) ::  val      !< value of the attribute
1247       
1248       LOGICAL ::  global        !< flag indicating a global or a variable's attribute
1249
1250#if defined ( __netcdf )
1251!
1252!--    Open file in read-only mode
1253       IF ( openclose == 'open' )  THEN
1254          CALL open_read_file( TRIM( input_file ) // TRIM( coupling_char ), &
1255                                  id_mod )
1256       ENDIF
1257!
1258!--    Read global attribute
1259       IF ( global )  THEN
1260          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global )
1261!
1262!--    Read variable attribute
1263       ELSE
1264          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global, variable_name )
1265       ENDIF
1266!
1267!--    Finally, close input file
1268       IF ( openclose == 'close' )  CALL close_input_file( id_mod )
1269#endif           
1270
1271    END SUBROUTINE netcdf_data_input_att_int8
1272   
1273!------------------------------------------------------------------------------!
1274! Description:
1275! ------------
1276!> Read a global 32-bit integer attribute
1277!------------------------------------------------------------------------------!
1278    SUBROUTINE netcdf_data_input_att_int32( val, search_string, id_mod,        &
1279                                            input_file, global, openclose,     &
1280                                            variable_name )
1281
1282       IMPLICIT NONE
1283
1284       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string !< name of the attribue
1285       
1286       CHARACTER(LEN=*) ::  input_file    !< name of input file
1287       CHARACTER(LEN=*) ::  openclose     !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1288       CHARACTER(LEN=*) ::  variable_name !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1289       
1290       INTEGER(iwp) ::  id_mod   !< NetCDF id of input file
1291       INTEGER(iwp) ::  val      !< value of the attribute
1292       
1293       LOGICAL ::  global        !< flag indicating a global or a variable's attribute
1294
1295#if defined ( __netcdf )
1296!
1297!--    Open file in read-only mode
1298       IF ( openclose == 'open' )  THEN
1299          CALL open_read_file( TRIM( input_file ) // TRIM( coupling_char ), &
1300                                  id_mod )
1301       ENDIF
1302!
1303!--    Read global attribute
1304       IF ( global )  THEN
1305          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global )
1306!
1307!--    Read variable attribute
1308       ELSE
1309          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global, variable_name )
1310       ENDIF
1311!
1312!--    Finally, close input file
1313       IF ( openclose == 'close' )  CALL close_input_file( id_mod )
1314#endif           
1315
1316    END SUBROUTINE netcdf_data_input_att_int32
1317   
1318!------------------------------------------------------------------------------!
1319! Description:
1320! ------------
1321!> Read a global real attribute
1322!------------------------------------------------------------------------------!
1323    SUBROUTINE netcdf_data_input_att_real( val, search_string, id_mod,         &
1324                                           input_file, global, openclose,      &
1325                                           variable_name )
1326
1327       IMPLICIT NONE
1328
1329       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string !< name of the attribue
1330       
1331       CHARACTER(LEN=*) ::  input_file    !< name of input file
1332       CHARACTER(LEN=*) ::  openclose     !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1333       CHARACTER(LEN=*) ::  variable_name !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1334       
1335       INTEGER(iwp) ::  id_mod            !< NetCDF id of input file
1336       
1337       LOGICAL ::  global                 !< flag indicating a global or a variable's attribute
1338       
1339       REAL(wp) ::  val                   !< value of the attribute
1340
1341#if defined ( __netcdf )
1342!
1343!--    Open file in read-only mode
1344       IF ( openclose == 'open' )  THEN
1345          CALL open_read_file( TRIM( input_file ) // TRIM( coupling_char ), &
1346                                  id_mod )
1347       ENDIF
1348!
1349!--    Read global attribute
1350       IF ( global )  THEN
1351          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global )
1352!
1353!--    Read variable attribute
1354       ELSE
1355          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global, variable_name )
1356       ENDIF
1357!
1358!--    Finally, close input file
1359       IF ( openclose == 'close' )  CALL close_input_file( id_mod )
1360#endif           
1361
1362    END SUBROUTINE netcdf_data_input_att_real
1363
1364!------------------------------------------------------------------------------!
1365! Description:
1366! ------------
1367!> Reads Chemistry NETCDF Input data, such as emission values, emission species, etc. .
1368!------------------------------------------------------------------------------!
1369    SUBROUTINE netcdf_data_input_chemistry_data(emt_att,emt)
1370
1371       USE chem_modules,                                       &
1372           ONLY:  mode_emis, time_fac_type, surface_csflux_name
1373
1374       USE control_parameters,                                 &
1375           ONLY:  message_string
1376
1377       USE indices,                                            &
1378           ONLY:  nx, ny, nxl, nxr, nys, nyn
1379
1380       IMPLICIT NONE
1381
1382       TYPE(chem_emis_att_type), INTENT(INOUT)                                        :: emt_att
1383       TYPE(chem_emis_val_type), ALLOCATABLE, DIMENSION(:), INTENT(INOUT)             :: emt
1384   
1385       INTEGER(iwp)                                     :: ispec                 !< index for number of emission species in input
1386
1387       INTEGER(iwp)                                     :: num_vars              !< number of variables in netcdf input file
1388       INTEGER(iwp)                                     :: len_dims              !< Length of dimension
1389
1390       REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:)          :: dum_var_3d            !< variable for storing temporary data of 3-dimensional
1391                                                                                 !  variables read from netcdf for chemistry emissions
1392
1393       REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:,:)        :: dum_var_4d            !< variable for storing temporary data of 5-dimensional
1394                                                                                 !< variables read from netcdf for chemistry emissions
1395!--
1396       !> Start the processing of the data
1397
1398       !> Parameterized mode of the emissions
1399       IF (TRIM(mode_emis)=="PARAMETERIZED" .OR. TRIM(mode_emis)=="parameterized") THEN
1400
1401           ispec=1
1402           emt_att%nspec=0
1403
1404          !number of species
1405           DO  WHILE (TRIM( surface_csflux_name( ispec ) ) /= 'novalue' )
1406
1407             emt_att%nspec=emt_att%nspec+1
1408             ispec=ispec+1
1409
1410           ENDDO
1411
1412          !-- allocate emission values data type arrays
1413          ALLOCATE(emt(emt_att%nspec))
1414
1415          !-- Read EMISSION SPECIES NAMES
1416
1417          !Assign values
1418          ALLOCATE(emt_att%species_name(emt_att%nspec))
1419 
1420         DO ispec=1,emt_att%nspec
1421            emt_att%species_name(ispec) = TRIM(surface_csflux_name(ispec))
1422         ENDDO
1423
1424
1425       !> DEFAULT AND PRE-PROCESSED MODE
1426       ELSE
1427
1428#if defined ( __netcdf )       
1429          IF ( .NOT. input_pids_chem )  RETURN
1430
1431          !-- Open file in read-only mode
1432          CALL open_read_file( TRIM( input_file_chem ) //                       &
1433                               TRIM( coupling_char ), id_emis )
1434          !-- inquire number of variables
1435          CALL inquire_num_variables( id_emis, num_vars )
1436
1437          !-- Get General Dimension Lengths: only number of species and number of categories.
1438          !                                  the other dimensions depend on the mode of the emissions or on the presence of specific components
1439          !nspecies
1440          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_emis, emt_att%nspec, 'nspecies' )
1441
1442 
1443          !-- Allocate emission values data type arrays
1444          ALLOCATE(emt(1:emt_att%nspec))
1445
1446
1447          !-- Read EMISSION SPECIES NAMES
1448          !Allocate Arrays
1449          ALLOCATE(emt_att%species_name(emt_att%nspec)) 
1450
1451          !Call get Variable
1452          CALL get_variable( id_emis, 'emission_name', string_values, emt_att%nspec )
1453          emt_att%species_name=string_values
1454          ! If allocated, Deallocate var_string, an array only used for reading-in strings
1455          IF (ALLOCATED(string_values)) DEALLOCATE(string_values) 
1456
1457          !-- Read EMISSION SPECIES INDEX
1458          !Allocate Arrays
1459          ALLOCATE(emt_att%species_index(emt_att%nspec))
1460          !Call get Variable
1461          CALL get_variable( id_emis, 'emission_index', emt_att%species_index )
1462
1463
1464          !-- Now the routine has to distinguish between DEFAULT and PRE-PROCESSED chemistry emission modes
1465
1466          IF (TRIM(mode_emis)=="DEFAULT" .OR. TRIM(mode_emis)=="default") THEN
1467 
1468             !number of categories
1469             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_emis, emt_att%ncat, 'ncat' )
1470
1471             !-- Read EMISSION CATEGORIES INDEX
1472             !Allocate Arrays
1473             ALLOCATE(emt_att%cat_index(emt_att%ncat))
1474             !Call get Variable
1475             CALL get_variable( id_emis, 'emission_cat_index', emt_att%cat_index )
1476
1477 
1478             DO ispec=1,emt_att%nspec
1479                !-- EMISSION_VOC_NAME (1-DIMENSIONAL)
1480                IF (TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="VOC" .OR. TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="voc") THEN
1481                   !Allocate Array
1482                   CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_emis, emt_att%nvoc, 'nvoc' )
1483                   ALLOCATE(emt_att%voc_name(1:emt_att%nvoc))
1484                   !Read-in Variable
1485                   CALL get_variable( id_emis,"emission_voc_name",string_values, emt_att%nvoc)
1486                   emt_att%voc_name=string_values
1487                   IF (ALLOCATED(string_values)) DEALLOCATE(string_values)
1488 
1489                !-- COMPOSITION VOC (2-DIMENSIONAL)
1490                   !Allocate Array
1491                   ALLOCATE(emt_att%voc_comp(1:emt_att%ncat,1:emt_att%nvoc))
1492                   !Read-in Variable
1493!               CALL get_variable(id_emis,"composition_voc",emt%voc_comp,1,1,emt%ncat,emt%nvoc)
1494                   CALL get_variable(id_emis,"composition_voc",emt_att%voc_comp,1,emt_att%ncat,1,emt_att%nvoc)
1495                ENDIF
1496
1497                !-- EMISSION_PM_NAME (1-DIMENSIONAL)
1498                IF (TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="PM" .OR. TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="pm") THEN
1499                   CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_emis, emt_att%npm, 'npm' )
1500                   ALLOCATE(emt_att%pm_name(1:emt_att%npm))
1501                   !Read-in Variable
1502                   CALL get_variable( id_emis,"pm_name",string_values, emt_att%npm)
1503                   emt_att%pm_name=string_values
1504                   IF (ALLOCATED(string_values)) DEALLOCATE(string_values)     
1505
1506                !-- COMPOSITION PM (3-DIMENSIONAL)
1507                   !Allocate
1508                   len_dims=3  !> number of PMs: PM1, PM2.5 and PM10
1509                   ALLOCATE(emt_att%pm_comp(1:emt_att%ncat,1:emt_att%npm,1:len_dims))
1510                   !Read-in Variable
1511                   CALL get_variable(id_emis,"composition_pm",emt_att%pm_comp,1,emt_att%ncat,1,emt_att%npm,1,len_dims)                   
1512                ENDIF
1513
1514                !-- COMPOSITION_NOX (2-DIMENSIONAL)
1515                IF (TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="NOx" .OR. TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="nox") THEN
1516                   !Allocate array
1517                   ALLOCATE(emt_att%nox_comp(1:emt_att%ncat,1:emt_att%nnox))
1518                   !Read-in Variable
1519                   CALL get_variable(id_emis,"composition_nox",emt_att%nox_comp,1,emt_att%ncat,1,emt_att%nnox)
1520                ENDIF
1521
1522                !-- COMPOSITION-SOX (2-DIMENSIONAL)
1523                IF (TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="SOx" .OR. TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="sox") THEN
1524                   ALLOCATE(emt_att%sox_comp(1:emt_att%ncat,1:emt_att%nsox))
1525                   !Read-in Variable
1526                   CALL get_variable(id_emis,"composition_sox",emt_att%sox_comp,1,emt_att%ncat,1,emt_att%nsox)
1527                ENDIF
1528             ENDDO !>ispec
1529
1530!-- For reading the emission time factors, the distinction between HOUR and MDH data is necessary
1531     
1532             !-- EMISSION_TIME_SCALING_FACTORS
1533                !-- HOUR   
1534             IF (TRIM(time_fac_type)=="HOUR" .OR. TRIM(time_fac_type)=="hour") THEN
1535                !-- Allocate Array
1536                CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_emis, emt_att%nhoursyear, 'nhoursyear' )
1537                ALLOCATE(emt_att%hourly_emis_time_factor(1:emt_att%ncat,1:emt_att%nhoursyear))
1538                !Read-in Variable
1539                CALL get_variable(id_emis,"emission_time_factors",emt_att%hourly_emis_time_factor,1,   &
1540                                  emt_att%ncat,1,emt_att%nhoursyear)
1541
1542                !-- MDH
1543             ELSE IF (TRIM(time_fac_type) == "MDH" .OR. TRIM(time_fac_type) == "mdh") THEN
1544                !-- Allocate Array
1545                CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_emis, emt_att%nmonthdayhour, 'nmonthdayhour' )
1546                ALLOCATE(emt_att%mdh_emis_time_factor(1:emt_att%ncat,1:emt_att%nmonthdayhour))
1547                !-- Read-in Variable
1548                CALL get_variable(id_emis,"emission_time_factors",emt_att%mdh_emis_time_factor,1,       &
1549                                  emt_att%ncat,1,emt_att%nmonthdayhour)
1550
1551             ELSE
1552
1553             message_string = 'We are in the DEFAULT chemistry emissions mode: '            //          &
1554                              '     !no time-factor type specified!'                        //          &
1555                              'Please, specify the value of time_fac_type:'                 //          &
1556                              '         either "MDH" or "HOUR"'                 
1557             CALL message( 'netcdf_data_input_chemistry_data', 'CM0200', 2, 2, 0, 6, 0 ) 
1558 
1559
1560             ENDIF
1561
1562             !-- Finally read-in the emission values and their units (DEFAULT mode)
1563
1564             DO ispec=1,emt_att%nspec
1565
1566                IF ( .NOT. ALLOCATED( emt(ispec)%default_emission_data ) )                              &
1567                    ALLOCATE(emt(ispec)%default_emission_data(1:emt_att%ncat,1:ny+1,1:nx+1))
1568
1569                ALLOCATE(dum_var_3d(1:emt_att%ncat,nys+1:nyn+1,nxl+1:nxr+1))
1570
1571                CALL get_variable(id_emis,"emission_values",dum_var_3d,ispec,1,emt_att%ncat,nys,nyn,nxl,nxr)         
1572
1573                emt(ispec)%default_emission_data(:,nys+1:nyn+1,nxl+1:nxr+1) =                           &
1574                    dum_var_3d(1:emt_att%ncat,nys+1:nyn+1,nxl+1:nxr+1)
1575
1576                DEALLOCATE (dum_var_3d)
1577
1578             ENDDO
1579
1580             !-- UNITS
1581             CALL get_attribute(id_emis,"units",emt_att%units,.FALSE.,"emission_values")
1582
1583
1584          !-- PRE-PROCESSED MODE --
1585
1586          ELSE IF (TRIM(mode_emis)=="PRE-PROCESSED" .OR. TRIM(mode_emis)=="pre-processed") THEN
1587          !-- 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
1588
1589             DO ispec=1,emt_att%nspec
1590
1591             !-- EMISSION_VOC_NAME (1-DIMENSIONAL)
1592                IF (TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="VOC" .OR. TRIM(emt_att%species_name(ispec))=="voc") THEN
1593                   !Allocate Array
1594                   CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_emis, emt_att%nvoc, 'nvoc' )
1595                   ALLOCATE(emt_att%voc_name(1:emt_att%nvoc))
1596                   !Read-in Variable
1597                   CALL get_variable( id_emis,"emission_voc_name",string_values, emt_att%nvoc)
1598                   emt_att%voc_name=string_values
1599                   IF (ALLOCATED(string_values)) DEALLOCATE(string_values)
1600 
1601             !-- COMPOSITION VOC (2-DIMENSIONAL)
1602                   !Allocate Array
1603                   ALLOCATE(emt_att%voc_comp(1:emt_att%ncat,1:emt_att%nvoc))
1604                   !Read-in Variable
1605                   CALL get_variable(id_emis,"composition_voc",emt_att%voc_comp,1,emt_att%ncat,1,emt_att%nvoc)
1606                ENDIF
1607 
1608             ENDDO !> ispec
1609
1610             !-- EMISSION_VALUES (4-DIMENSIONAL)
1611             !Calculate temporal dimension length
1612             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_emis, emt_att%dt_emission, 'time' )   
1613         
1614
1615             DO ispec=1,emt_att%nspec
1616
1617                !Allocation for the entire domain has to be done only for the first processor between all the subdomains     
1618                IF ( .NOT. ALLOCATED( emt(ispec)%preproc_emission_data ) )                              &
1619                    ALLOCATE(emt(ispec)%preproc_emission_data(emt_att%dt_emission,1,1:ny+1,1:nx+1))
1620
1621                !> allocate variable where to pass emission values read from netcdf
1622                ALLOCATE(dum_var_4d(1:emt_att%dt_emission,1,nys+1:nyn+1,nxl+1:nxr+1))
1623
1624                !Read-in Variable
1625                CALL get_variable(id_emis,"emission_values",dum_var_4d,ispec,1,emt_att%dt_emission,1,1,nys,nyn,nxl,nxr)         
1626
1627     
1628                emt(ispec)%preproc_emission_data(:,1,nys+1:nyn+1,nxl+1:nxr+1) =                         &
1629                      dum_var_4d(1:emt_att%dt_emission,1,nys+1:nyn+1,nxl+1:nxr+1)
1630
1631                DEALLOCATE ( dum_var_4d )
1632
1633             ENDDO
1634
1635             !-- UNITS
1636             CALL get_attribute(id_emis,"units",emt_att%units,.FALSE.,"emission_values")
1637       
1638          ENDIF
1639
1640       CALL close_input_file( id_emis )
1641
1642#endif
1643       ENDIF
1644
1645    END SUBROUTINE netcdf_data_input_chemistry_data
1646
1647!------------------------------------------------------------------------------!
1648! Description:
1649! ------------
1650!> Reads surface classification data, such as vegetation and soil type, etc. .
1651!------------------------------------------------------------------------------!
1652    SUBROUTINE netcdf_data_input_surface_data
1653
1654       USE control_parameters,                                                 &
1655           ONLY:  land_surface, plant_canopy, urban_surface
1656
1657       USE indices,                                                            &
1658           ONLY:  nbgp, nxl, nxr, nyn, nys
1659
1660
1661       IMPLICIT NONE
1662
1663       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names  !< variable names in static input file
1664
1665       INTEGER(iwp) ::  id_surf   !< NetCDF id of input file
1666       INTEGER(iwp) ::  k         !< running index along z-direction
1667       INTEGER(iwp) ::  k2        !< running index
1668       INTEGER(iwp) ::  num_vars  !< number of variables in input file
1669       INTEGER(iwp) ::  nz_soil   !< number of soil layers in file
1670
1671!
1672!--    If not static input file is available, skip this routine
1673       IF ( .NOT. input_pids_static )  RETURN
1674!
1675!--    Measure CPU time
1676       CALL cpu_log( log_point_s(82), 'NetCDF input', 'start' )
1677!
1678!--    Read plant canopy variables.
1679       IF ( plant_canopy )  THEN
1680#if defined ( __netcdf )
1681!
1682!--       Open file in read-only mode
1683          CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //                    &
1684                               TRIM( coupling_char ) , id_surf )
1685!
1686!--       At first, inquire all variable names.
1687!--       This will be used to check whether an optional input variable
1688!--       exist or not.
1689          CALL inquire_num_variables( id_surf, num_vars )
1690
1691          ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
1692          CALL inquire_variable_names( id_surf, var_names )
1693
1694!
1695!--       Read leaf area density - resolved vegetation
1696          IF ( check_existence( var_names, 'lad' ) )  THEN
1697             leaf_area_density_f%from_file = .TRUE.
1698             CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                           &
1699                                 leaf_area_density_f%fill,                     &
1700                                 .FALSE., 'lad' )
1701!
1702!--          Inquire number of vertical vegetation layer
1703             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,             &
1704                                                 leaf_area_density_f%nz,       &
1705                                                 'zlad' )
1706!
1707!--          Allocate variable for leaf-area density
1708             ALLOCATE( leaf_area_density_f%var( 0:leaf_area_density_f%nz-1,    &
1709                                                nys:nyn,nxl:nxr) )
1710
1711             CALL get_variable( id_surf, 'lad', leaf_area_density_f%var,       &
1712                                nxl, nxr, nys, nyn,                            &
1713                                0, leaf_area_density_f%nz-1 )
1714
1715          ELSE
1716             leaf_area_density_f%from_file = .FALSE.
1717          ENDIF
1718
1719!
1720!--       Read basal area density - resolved vegetation
1721          IF ( check_existence( var_names, 'bad' ) )  THEN
1722             basal_area_density_f%from_file = .TRUE.
1723             CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                           &
1724                                 basal_area_density_f%fill,                    &
1725                                 .FALSE., 'bad' )
1726!
1727!--          Inquire number of vertical vegetation layer
1728             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,             &
1729                                                 basal_area_density_f%nz,      &
1730                                                 'zlad' )
1731!
1732!--          Allocate variable
1733             ALLOCATE( basal_area_density_f%var(0:basal_area_density_f%nz-1,   &
1734                                                nys:nyn,nxl:nxr) )
1735
1736             CALL get_variable( id_surf, 'bad', basal_area_density_f%var,      &
1737                                nxl, nxr, nys, nyn,                            &
1738                                0,  basal_area_density_f%nz-1 )
1739          ELSE
1740             basal_area_density_f%from_file = .FALSE.
1741          ENDIF
1742
1743!
1744!--       Read root area density - resolved vegetation
1745          IF ( check_existence( var_names, 'root_area_dens_r' ) )  THEN
1746             root_area_density_lad_f%from_file = .TRUE.
1747             CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                           &
1748                                 root_area_density_lad_f%fill,                 &
1749                                 .FALSE., 'root_area_dens_r' )
1750!
1751!--          Inquire number of vertical soil layers
1752             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,             &
1753                                                   root_area_density_lad_f%nz, &
1754                                                  'zsoil' )
1755!
1756!--          Allocate variable
1757             ALLOCATE( root_area_density_lad_f%var                             &
1758                                         (0:root_area_density_lad_f%nz-1,      &
1759                                          nys:nyn,nxl:nxr) )
1760
1761             CALL get_variable( id_surf, 'root_area_dens_r',                   &
1762                                root_area_density_lad_f%var,                   &
1763                                nxl, nxr, nys, nyn,                            &
1764                                0,  root_area_density_lad_f%nz-1 )
1765          ELSE
1766             root_area_density_lad_f%from_file = .FALSE.
1767          ENDIF
1768!
1769!--       Finally, close input file
1770          CALL close_input_file( id_surf )
1771#endif
1772       ENDIF
1773!
1774!--    Deallocate variable list. Will be re-allocated in case further
1775!--    variables are read from file.
1776       IF ( ALLOCATED( var_names ) )  DEALLOCATE( var_names )
1777!
1778!--    Skip the following if no land-surface or urban-surface module are
1779!--    applied. This case, no one of the following variables is used anyway.
1780       IF (  .NOT. land_surface  .AND.  .NOT. urban_surface )  RETURN
1781
1782#if defined ( __netcdf )
1783!
1784!--    Open file in read-only mode
1785       CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //                       &
1786                            TRIM( coupling_char ) , id_surf )
1787!
1788!--    Inquire all variable names.
1789!--    This will be used to check whether an optional input variable exist
1790!--    or not.
1791       CALL inquire_num_variables( id_surf, num_vars )
1792
1793       ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
1794       CALL inquire_variable_names( id_surf, var_names )
1795!
1796!--    Read vegetation type and required attributes
1797       IF ( check_existence( var_names, 'vegetation_type' ) )  THEN
1798          vegetation_type_f%from_file = .TRUE.
1799          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1800                              vegetation_type_f%fill,                          &
1801                              .FALSE., 'vegetation_type' )
1802
1803          ALLOCATE ( vegetation_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1804
1805          CALL get_variable( id_surf, 'vegetation_type',                       &
1806                             vegetation_type_f%var, nxl, nxr, nys, nyn )
1807       ELSE
1808          vegetation_type_f%from_file = .FALSE.
1809       ENDIF
1810
1811!
1812!--    Read soil type and required attributes
1813       IF ( check_existence( var_names, 'soil_type' ) )  THEN
1814             soil_type_f%from_file = .TRUE.
1815!
1816!--       Note, lod is currently not on file; skip for the moment
1817!           CALL get_attribute( id_surf, char_lod,                       &
1818!                                      soil_type_f%lod,                  &
1819!                                      .FALSE., 'soil_type' )
1820          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1821                              soil_type_f%fill,                                &
1822                              .FALSE., 'soil_type' )
1823
1824          IF ( soil_type_f%lod == 1 )  THEN
1825
1826             ALLOCATE ( soil_type_f%var_2d(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1827
1828             CALL get_variable( id_surf, 'soil_type', soil_type_f%var_2d,      &
1829                                nxl, nxr, nys, nyn )
1830
1831          ELSEIF ( soil_type_f%lod == 2 )  THEN
1832!
1833!--          Obtain number of soil layers from file.
1834             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf, nz_soil,    &
1835                                                          'zsoil' )
1836
1837             ALLOCATE ( soil_type_f%var_3d(0:nz_soil,nys:nyn,nxl:nxr) )
1838
1839             CALL get_variable( id_surf, 'soil_type', soil_type_f%var_3d,      &
1840                                nxl, nxr, nys, nyn, 0, nz_soil )
1841 
1842          ENDIF
1843       ELSE
1844          soil_type_f%from_file = .FALSE.
1845       ENDIF
1846
1847!
1848!--    Read pavement type and required attributes
1849       IF ( check_existence( var_names, 'pavement_type' ) )  THEN
1850          pavement_type_f%from_file = .TRUE.
1851          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1852                              pavement_type_f%fill, .FALSE.,                   &
1853                              'pavement_type' )
1854
1855          ALLOCATE ( pavement_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1856
1857          CALL get_variable( id_surf, 'pavement_type', pavement_type_f%var,    &
1858                             nxl, nxr, nys, nyn )
1859       ELSE
1860          pavement_type_f%from_file = .FALSE.
1861       ENDIF
1862
1863!
1864!--    Read water type and required attributes
1865       IF ( check_existence( var_names, 'water_type' ) )  THEN
1866          water_type_f%from_file = .TRUE.
1867          CALL get_attribute( id_surf, char_fill, water_type_f%fill,           &
1868                              .FALSE., 'water_type' )
1869
1870          ALLOCATE ( water_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1871
1872          CALL get_variable( id_surf, 'water_type', water_type_f%var,          &
1873                             nxl, nxr, nys, nyn )
1874
1875       ELSE
1876          water_type_f%from_file = .FALSE.
1877       ENDIF
1878!
1879!--    Read relative surface fractions of vegetation, pavement and water.
1880       IF ( check_existence( var_names, 'surface_fraction' ) )  THEN
1881          surface_fraction_f%from_file = .TRUE.
1882          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1883                              surface_fraction_f%fill,                         &
1884                              .FALSE., 'surface_fraction' )
1885!
1886!--       Inquire number of surface fractions
1887          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
1888                                                       surface_fraction_f%nf,  &
1889                                                       'nsurface_fraction' )
1890!
1891!--       Allocate dimension array and input array for surface fractions
1892          ALLOCATE( surface_fraction_f%nfracs(0:surface_fraction_f%nf-1) )
1893          ALLOCATE( surface_fraction_f%frac(0:surface_fraction_f%nf-1,         &
1894                                            nys:nyn,nxl:nxr) )
1895!
1896!--       Get dimension of surface fractions
1897          CALL get_variable( id_surf, 'nsurface_fraction',                     &
1898                             surface_fraction_f%nfracs )
1899!
1900!--       Read surface fractions
1901          CALL get_variable( id_surf, 'surface_fraction',                      &
1902                             surface_fraction_f%frac, nxl, nxr, nys, nyn,      &
1903                             0, surface_fraction_f%nf-1 )
1904       ELSE
1905          surface_fraction_f%from_file = .FALSE.
1906       ENDIF
1907!
1908!--    Read building parameters and related information
1909       IF ( check_existence( var_names, 'building_pars' ) )  THEN
1910          building_pars_f%from_file = .TRUE.
1911          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1912                              building_pars_f%fill,                            &
1913                              .FALSE., 'building_pars' )
1914!
1915!--       Inquire number of building parameters
1916          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
1917                                                       building_pars_f%np,     &
1918                                                       'nbuilding_pars' )
1919!
1920!--       Allocate dimension array and input array for building parameters
1921          ALLOCATE( building_pars_f%pars(0:building_pars_f%np-1) )
1922          ALLOCATE( building_pars_f%pars_xy(0:building_pars_f%np-1,            &
1923                                            nys:nyn,nxl:nxr) )
1924!
1925!--       Get dimension of building parameters
1926          CALL get_variable( id_surf, 'nbuilding_pars',                        &
1927                             building_pars_f%pars )
1928!
1929!--       Read building_pars
1930          CALL get_variable( id_surf, 'building_pars',                         &
1931                             building_pars_f%pars_xy, nxl, nxr, nys, nyn,      &
1932                             0, building_pars_f%np-1 )
1933       ELSE
1934          building_pars_f%from_file = .FALSE.
1935       ENDIF
1936
1937!
1938!--    Read albedo type and required attributes
1939       IF ( check_existence( var_names, 'albedo_type' ) )  THEN
1940          albedo_type_f%from_file = .TRUE.
1941          CALL get_attribute( id_surf, char_fill, albedo_type_f%fill,          &
1942                              .FALSE.,  'albedo_type' )
1943
1944          ALLOCATE ( albedo_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1945         
1946          CALL get_variable( id_surf, 'albedo_type', albedo_type_f%var,        &
1947                             nxl, nxr, nys, nyn )
1948       ELSE
1949          albedo_type_f%from_file = .FALSE.
1950       ENDIF
1951!
1952!--    Read albedo parameters and related information
1953       IF ( check_existence( var_names, 'albedo_pars' ) )  THEN
1954          albedo_pars_f%from_file = .TRUE.
1955          CALL get_attribute( id_surf, char_fill, albedo_pars_f%fill,          &
1956                              .FALSE., 'albedo_pars' )
1957!
1958!--       Inquire number of albedo parameters
1959          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
1960                                                       albedo_pars_f%np,       &
1961                                                       'nalbedo_pars' )
1962!
1963!--       Allocate dimension array and input array for albedo parameters
1964          ALLOCATE( albedo_pars_f%pars(0:albedo_pars_f%np-1) )
1965          ALLOCATE( albedo_pars_f%pars_xy(0:albedo_pars_f%np-1,                &
1966                                          nys:nyn,nxl:nxr) )
1967!
1968!--       Get dimension of albedo parameters
1969          CALL get_variable( id_surf, 'nalbedo_pars', albedo_pars_f%pars )
1970
1971          CALL get_variable( id_surf, 'albedo_pars', albedo_pars_f%pars_xy,    &
1972                             nxl, nxr, nys, nyn,                               &
1973                             0, albedo_pars_f%np-1 )
1974       ELSE
1975          albedo_pars_f%from_file = .FALSE.
1976       ENDIF
1977
1978!
1979!--    Read pavement parameters and related information
1980       IF ( check_existence( var_names, 'pavement_pars' ) )  THEN
1981          pavement_pars_f%from_file = .TRUE.
1982          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1983                              pavement_pars_f%fill,                            &
1984                              .FALSE., 'pavement_pars' )
1985!
1986!--       Inquire number of pavement parameters
1987          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
1988                                                       pavement_pars_f%np,     &
1989                                                       'npavement_pars' )
1990!
1991!--       Allocate dimension array and input array for pavement parameters
1992          ALLOCATE( pavement_pars_f%pars(0:pavement_pars_f%np-1) )
1993          ALLOCATE( pavement_pars_f%pars_xy(0:pavement_pars_f%np-1,            &
1994                                            nys:nyn,nxl:nxr) )
1995!
1996!--       Get dimension of pavement parameters
1997          CALL get_variable( id_surf, 'npavement_pars', pavement_pars_f%pars )
1998
1999          CALL get_variable( id_surf, 'pavement_pars', pavement_pars_f%pars_xy,&
2000                             nxl, nxr, nys, nyn,                               &
2001                             0, pavement_pars_f%np-1 )
2002       ELSE
2003          pavement_pars_f%from_file = .FALSE.
2004       ENDIF
2005
2006!
2007!--    Read pavement subsurface parameters and related information
2008       IF ( check_existence( var_names, 'pavement_subsurface_pars' ) )         &
2009       THEN
2010          pavement_subsurface_pars_f%from_file = .TRUE.
2011          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2012                              pavement_subsurface_pars_f%fill,                 &
2013                              .FALSE., 'pavement_subsurface_pars' )
2014!
2015!--       Inquire number of parameters
2016          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2017                                                pavement_subsurface_pars_f%np, &
2018                                               'npavement_subsurface_pars' )
2019!
2020!--       Inquire number of soil layers
2021          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2022                                                pavement_subsurface_pars_f%nz, &
2023                                                'zsoil' )
2024!
2025!--       Allocate dimension array and input array for pavement parameters
2026          ALLOCATE( pavement_subsurface_pars_f%pars                            &
2027                            (0:pavement_subsurface_pars_f%np-1) )
2028          ALLOCATE( pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz                        &
2029                            (0:pavement_subsurface_pars_f%np-1,                &
2030                             0:pavement_subsurface_pars_f%nz-1,                &
2031                             nys:nyn,nxl:nxr) )
2032!
2033!--       Get dimension of pavement parameters
2034          CALL get_variable( id_surf, 'npavement_subsurface_pars',             &
2035                             pavement_subsurface_pars_f%pars )
2036
2037          CALL get_variable( id_surf, 'pavement_subsurface_pars',              &
2038                             pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz,              &
2039                             nxl, nxr, nys, nyn,                               &
2040                             0, pavement_subsurface_pars_f%nz-1,               &
2041                             0, pavement_subsurface_pars_f%np-1 )
2042       ELSE
2043          pavement_subsurface_pars_f%from_file = .FALSE.
2044       ENDIF
2045
2046
2047!
2048!--    Read vegetation parameters and related information
2049       IF ( check_existence( var_names, 'vegetation_pars' ) )  THEN
2050          vegetation_pars_f%from_file = .TRUE.
2051          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2052                              vegetation_pars_f%fill,                          &
2053                              .FALSE.,  'vegetation_pars' )
2054!
2055!--       Inquire number of vegetation parameters
2056          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2057                                                       vegetation_pars_f%np,   &
2058                                                       'nvegetation_pars' )
2059!
2060!--       Allocate dimension array and input array for surface fractions
2061          ALLOCATE( vegetation_pars_f%pars(0:vegetation_pars_f%np-1) )
2062          ALLOCATE( vegetation_pars_f%pars_xy(0:vegetation_pars_f%np-1,        &
2063                                              nys:nyn,nxl:nxr) )
2064!
2065!--       Get dimension of the parameters
2066          CALL get_variable( id_surf, 'nvegetation_pars',                      &
2067                             vegetation_pars_f%pars )
2068
2069          CALL get_variable( id_surf, 'vegetation_pars',                       &
2070                             vegetation_pars_f%pars_xy, nxl, nxr, nys, nyn,    &
2071                             0, vegetation_pars_f%np-1 )
2072       ELSE
2073          vegetation_pars_f%from_file = .FALSE.
2074       ENDIF
2075
2076!
2077!--    Read root parameters/distribution and related information
2078       IF ( check_existence( var_names, 'soil_pars' ) )  THEN
2079          soil_pars_f%from_file = .TRUE.
2080          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2081                              soil_pars_f%fill,                                &
2082                              .FALSE., 'soil_pars' )
2083
2084          CALL get_attribute( id_surf, char_lod,                               &
2085                              soil_pars_f%lod,                                 &
2086                              .FALSE., 'soil_pars' )
2087
2088!
2089!--       Inquire number of soil parameters
2090          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2091                                                       soil_pars_f%np,         &
2092                                                       'nsoil_pars' )
2093!
2094!--       Read parameters array
2095          ALLOCATE( soil_pars_f%pars(0:soil_pars_f%np-1) )
2096          CALL get_variable( id_surf, 'nsoil_pars', soil_pars_f%pars )
2097
2098!
2099!--       In case of level of detail 2, also inquire number of vertical
2100!--       soil layers, allocate memory and read the respective dimension
2101          IF ( soil_pars_f%lod == 2 )  THEN
2102             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,             &
2103                                                          soil_pars_f%nz,      &
2104                                                          'zsoil' )
2105
2106             ALLOCATE( soil_pars_f%layers(0:soil_pars_f%nz-1) )
2107             CALL get_variable( id_surf, 'zsoil', soil_pars_f%layers )
2108
2109          ENDIF
2110
2111!
2112!--       Read soil parameters, depending on level of detail
2113          IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN
2114             ALLOCATE( soil_pars_f%pars_xy(0:soil_pars_f%np-1,                 &
2115                                           nys:nyn,nxl:nxr) )
2116                 
2117             CALL get_variable( id_surf, 'soil_pars', soil_pars_f%pars_xy,     &
2118                                nxl, nxr, nys, nyn, 0, soil_pars_f%np-1 )
2119
2120          ELSEIF ( soil_pars_f%lod == 2 )  THEN
2121             ALLOCATE( soil_pars_f%pars_xyz(0:soil_pars_f%np-1,                &
2122                                            0:soil_pars_f%nz-1,                &
2123                                            nys:nyn,nxl:nxr) )
2124             CALL get_variable( id_surf, 'soil_pars',                          &
2125                                soil_pars_f%pars_xyz,                          &
2126                                nxl, nxr, nys, nyn, 0, soil_pars_f%nz-1,       &
2127                                0, soil_pars_f%np-1 )
2128
2129          ENDIF
2130       ELSE
2131          soil_pars_f%from_file = .FALSE.
2132       ENDIF
2133
2134!
2135!--    Read water parameters and related information
2136       IF ( check_existence( var_names, 'water_pars' ) )  THEN
2137          water_pars_f%from_file = .TRUE.
2138          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2139                              water_pars_f%fill,                               &
2140                              .FALSE., 'water_pars' )
2141!
2142!--       Inquire number of water parameters
2143          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2144                                                       water_pars_f%np,        &
2145                                                       'nwater_pars' )
2146!
2147!--       Allocate dimension array and input array for water parameters
2148          ALLOCATE( water_pars_f%pars(0:water_pars_f%np-1) )
2149          ALLOCATE( water_pars_f%pars_xy(0:water_pars_f%np-1,                  &
2150                                         nys:nyn,nxl:nxr) )
2151!
2152!--       Get dimension of water parameters
2153          CALL get_variable( id_surf, 'nwater_pars', water_pars_f%pars )
2154
2155          CALL get_variable( id_surf, 'water_pars', water_pars_f%pars_xy,      &
2156                             nxl, nxr, nys, nyn, 0, water_pars_f%np-1 )
2157       ELSE
2158          water_pars_f%from_file = .FALSE.
2159       ENDIF
2160!
2161!--    Read root area density - parametrized vegetation
2162       IF ( check_existence( var_names, 'root_area_dens_s' ) )  THEN
2163          root_area_density_lsm_f%from_file = .TRUE.
2164          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2165                              root_area_density_lsm_f%fill,                    &
2166                              .FALSE., 'root_area_dens_s' )
2167!
2168!--       Obtain number of soil layers from file and allocate variable
2169          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2170                                                   root_area_density_lsm_f%nz, &
2171                                                   'zsoil' )
2172          ALLOCATE( root_area_density_lsm_f%var                                &
2173                                        (0:root_area_density_lsm_f%nz-1,       &
2174                                         nys:nyn,nxl:nxr) )
2175
2176!
2177!--       Read root-area density
2178          CALL get_variable( id_surf, 'root_area_dens_s',                      &
2179                             root_area_density_lsm_f%var,                      &
2180                             nxl, nxr, nys, nyn,                               &
2181                             0, root_area_density_lsm_f%nz-1 )
2182
2183       ELSE
2184          root_area_density_lsm_f%from_file = .FALSE.
2185       ENDIF
2186!
2187!--    Read street type and street crossing
2188       IF ( check_existence( var_names, 'street_type' ) )  THEN
2189          street_type_f%from_file = .TRUE.
2190          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2191                              street_type_f%fill, .FALSE.,                     &
2192                              'street_type' )
2193
2194          ALLOCATE ( street_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
2195         
2196          CALL get_variable( id_surf, 'street_type', street_type_f%var,        &
2197                             nxl, nxr, nys, nyn )
2198       ELSE
2199          street_type_f%from_file = .FALSE.
2200       ENDIF
2201
2202       IF ( check_existence( var_names, 'street_crossing' ) )  THEN
2203          street_crossing_f%from_file = .TRUE.
2204          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2205                              street_crossing_f%fill, .FALSE.,                 &
2206                              'street_crossing' )
2207
2208          ALLOCATE ( street_crossing_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
2209
2210          CALL get_variable( id_surf, 'street_crossing',                       &
2211                             street_crossing_f%var, nxl, nxr, nys, nyn )
2212
2213       ELSE
2214          street_crossing_f%from_file = .FALSE.
2215       ENDIF
2216!
2217!--    Still missing: root_resolved and building_surface_pars.
2218!--    Will be implemented as soon as they are available.
2219
2220!
2221!--    Finally, close input file
2222       CALL close_input_file( id_surf )
2223#endif
2224!
2225!--    End of CPU measurement
2226       CALL cpu_log( log_point_s(82), 'NetCDF input', 'stop' )
2227!
2228!--    Exchange ghost points for surface variables. Therefore, resize
2229!--    variables.
2230       IF ( albedo_type_f%from_file )  THEN
2231          CALL resize_array_2d_int8( albedo_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr )
2232          CALL exchange_horiz_2d_byte( albedo_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr,  &
2233                                       nbgp )
2234       ENDIF
2235       IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
2236          CALL resize_array_2d_int8( pavement_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr )
2237          CALL exchange_horiz_2d_byte( pavement_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr,&
2238                                       nbgp )
2239       ENDIF
2240       IF ( soil_type_f%from_file  .AND.  ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
2241          CALL resize_array_2d_int8( soil_type_f%var_2d, nys, nyn, nxl, nxr )
2242          CALL exchange_horiz_2d_byte( soil_type_f%var_2d, nys, nyn, nxl, nxr, &
2243                                       nbgp )
2244       ENDIF
2245       IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
2246          CALL resize_array_2d_int8( vegetation_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr )
2247          CALL exchange_horiz_2d_byte( vegetation_type_f%var, nys, nyn, nxl,   &
2248                                       nxr, nbgp )
2249       ENDIF
2250       IF ( water_type_f%from_file )  THEN
2251          CALL resize_array_2d_int8( water_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr )
2252          CALL exchange_horiz_2d_byte( water_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr,   &
2253                                       nbgp )
2254       ENDIF
2255!
2256!--    Exchange ghost points for 3/4-D variables. For the sake of simplicity,
2257!--    loop further dimensions to use 2D exchange routines. Unfortunately this
2258!--    is necessary, else new MPI-data types need to be introduced just for
2259!--    2 variables.
2260       IF ( soil_type_f%from_file  .AND.  ALLOCATED( soil_type_f%var_3d ) )    &
2261       THEN
2262          CALL resize_array_3d_int8( soil_type_f%var_3d, 0, nz_soil,           &
2263                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2264          DO  k = 0, nz_soil
2265             CALL exchange_horiz_2d_int(                                       & 
2266                        soil_type_f%var_3d(k,:,:), nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
2267          ENDDO
2268       ENDIF
2269
2270       IF ( surface_fraction_f%from_file )  THEN
2271          CALL resize_array_3d_real( surface_fraction_f%frac,                  &
2272                                     0, surface_fraction_f%nf-1,               &
2273                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2274          DO  k = 0, surface_fraction_f%nf-1
2275             CALL exchange_horiz_2d( surface_fraction_f%frac(k,:,:), nbgp )
2276          ENDDO
2277       ENDIF
2278
2279       IF ( building_pars_f%from_file )  THEN         
2280          CALL resize_array_3d_real( building_pars_f%pars_xy,                  &
2281                                     0, building_pars_f%np-1,                  &
2282                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2283          DO  k = 0, building_pars_f%np-1
2284             CALL exchange_horiz_2d( building_pars_f%pars_xy(k,:,:), nbgp )
2285          ENDDO
2286       ENDIF
2287
2288       IF ( albedo_pars_f%from_file )  THEN         
2289          CALL resize_array_3d_real( albedo_pars_f%pars_xy,                    &
2290                                     0, albedo_pars_f%np-1,                    &
2291                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2292          DO  k = 0, albedo_pars_f%np-1
2293             CALL exchange_horiz_2d( albedo_pars_f%pars_xy(k,:,:), nbgp )
2294          ENDDO
2295       ENDIF
2296
2297       IF ( pavement_pars_f%from_file )  THEN         
2298          CALL resize_array_3d_real( pavement_pars_f%pars_xy,                  &
2299                                     0, pavement_pars_f%np-1,                  &
2300                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2301          DO  k = 0, pavement_pars_f%np-1
2302             CALL exchange_horiz_2d( pavement_pars_f%pars_xy(k,:,:), nbgp )
2303          ENDDO
2304       ENDIF
2305
2306       IF ( vegetation_pars_f%from_file )  THEN
2307          CALL resize_array_3d_real( vegetation_pars_f%pars_xy,                &
2308                                     0, vegetation_pars_f%np-1,                &
2309                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2310          DO  k = 0, vegetation_pars_f%np-1
2311             CALL exchange_horiz_2d( vegetation_pars_f%pars_xy(k,:,:), nbgp )
2312          ENDDO
2313       ENDIF
2314
2315       IF ( water_pars_f%from_file )  THEN
2316          CALL resize_array_3d_real( water_pars_f%pars_xy,                     &
2317                                     0, water_pars_f%np-1,                     &
2318                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2319          DO  k = 0, water_pars_f%np-1
2320             CALL exchange_horiz_2d( water_pars_f%pars_xy(k,:,:), nbgp )
2321          ENDDO
2322       ENDIF
2323
2324       IF ( root_area_density_lsm_f%from_file )  THEN
2325          CALL resize_array_3d_real( root_area_density_lsm_f%var,              &
2326                                     0, root_area_density_lsm_f%nz-1,          &
2327                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2328          DO  k = 0, root_area_density_lsm_f%nz-1
2329             CALL exchange_horiz_2d( root_area_density_lsm_f%var(k,:,:), nbgp )
2330          ENDDO
2331       ENDIF
2332
2333       IF ( soil_pars_f%from_file )  THEN
2334          IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN
2335         
2336             CALL resize_array_3d_real( soil_pars_f%pars_xy,                   &
2337                                        0, soil_pars_f%np-1,                   &
2338                                        nys, nyn, nxl, nxr )
2339             DO  k = 0, soil_pars_f%np-1
2340                CALL exchange_horiz_2d( soil_pars_f%pars_xy(k,:,:), nbgp )
2341             ENDDO
2342             
2343          ELSEIF ( soil_pars_f%lod == 2 )  THEN
2344             CALL resize_array_4d_real( soil_pars_f%pars_xyz,                  &
2345                                        0, soil_pars_f%np-1,                   &
2346                                        0, soil_pars_f%nz-1,                   &
2347                                        nys, nyn, nxl, nxr )
2348
2349             DO  k2 = 0, soil_pars_f%nz-1
2350                DO  k = 0, soil_pars_f%np-1
2351                   CALL exchange_horiz_2d( soil_pars_f%pars_xyz(k,k2,:,:),     &
2352                                           nbgp )
2353                ENDDO
2354             ENDDO
2355          ENDIF
2356       ENDIF
2357
2358       IF ( pavement_subsurface_pars_f%from_file )  THEN         
2359          CALL resize_array_4d_real( pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz,      &
2360                                     0, pavement_subsurface_pars_f%np-1,       &
2361                                     0, pavement_subsurface_pars_f%nz-1,       &
2362                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2363
2364          DO  k2 = 0, pavement_subsurface_pars_f%nz-1
2365             DO  k = 0, pavement_subsurface_pars_f%np-1
2366                CALL exchange_horiz_2d(                                        &
2367                           pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(k,k2,:,:), nbgp )
2368             ENDDO
2369          ENDDO
2370       ENDIF
2371
2372    END SUBROUTINE netcdf_data_input_surface_data
2373
2374!------------------------------------------------------------------------------!
2375! Description:
2376! ------------
2377!> Reads uvem lookup table information.
2378!------------------------------------------------------------------------------!
2379    SUBROUTINE netcdf_data_input_uvem
2380       
2381       USE indices,                                                            &
2382           ONLY:  nxl, nxr, nyn, nys
2383
2384       IMPLICIT NONE
2385
2386       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names  !< variable names in static input file
2387
2388
2389       INTEGER(iwp) ::  id_uvem       !< NetCDF id of uvem lookup table input file
2390       INTEGER(iwp) ::  nli = 35      !< dimension length of lookup table in x
2391       INTEGER(iwp) ::  nlj =  9      !< dimension length of lookup table in y
2392       INTEGER(iwp) ::  nlk = 90      !< dimension length of lookup table in z
2393       INTEGER(iwp) ::  num_vars      !< number of variables in netcdf input file
2394!
2395!--    Input via uv exposure model lookup table input
2396       IF ( input_pids_uvem )  THEN
2397
2398#if defined ( __netcdf )
2399!
2400!--       Open file in read-only mode
2401          CALL open_read_file( TRIM( input_file_uvem ) //                    &
2402                               TRIM( coupling_char ), id_uvem )
2403!
2404!--       At first, inquire all variable names.
2405!--       This will be used to check whether an input variable exist or not.
2406          CALL inquire_num_variables( id_uvem, num_vars )
2407!
2408!--       Allocate memory to store variable names and inquire them.
2409          ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
2410          CALL inquire_variable_names( id_uvem, var_names )
2411!
2412!--       uvem integration
2413          IF ( check_existence( var_names, 'int_factors' ) )  THEN
2414             uvem_integration_f%from_file = .TRUE.
2415!
2416!--          Input 2D uvem integration.
2417             ALLOCATE ( uvem_integration_f%var(0:nlj,0:nli)  )
2418             
2419             CALL get_variable( id_uvem, 'int_factors', uvem_integration_f%var, 0, nli, 0, nlj )
2420          ELSE
2421             uvem_integration_f%from_file = .FALSE.
2422          ENDIF
2423!
2424!--       uvem irradiance
2425          IF ( check_existence( var_names, 'irradiance' ) )  THEN
2426             uvem_irradiance_f%from_file = .TRUE.
2427!
2428!--          Input 2D uvem irradiance.
2429             ALLOCATE ( uvem_irradiance_f%var(0:nlk, 0:2)  )
2430             
2431             CALL get_variable( id_uvem, 'irradiance', uvem_irradiance_f%var, 0, 2, 0, nlk )
2432          ELSE
2433             uvem_irradiance_f%from_file = .FALSE.
2434          ENDIF
2435!
2436!--       uvem porjection areas
2437          IF ( check_existence( var_names, 'projarea' ) )  THEN
2438             uvem_projarea_f%from_file = .TRUE.
2439!
2440!--          Input 3D uvem projection area (human geometgry)
2441             ALLOCATE ( uvem_projarea_f%var(0:2,0:nlj,0:nli)  )
2442           
2443             CALL get_variable( id_uvem, 'projarea', uvem_projarea_f%var, 0, nli, 0, nlj, 0, 2 )
2444          ELSE
2445             uvem_projarea_f%from_file = .FALSE.
2446          ENDIF
2447!
2448!--       uvem radiance
2449          IF ( check_existence( var_names, 'radiance' ) )  THEN
2450             uvem_radiance_f%from_file = .TRUE.
2451!
2452!--          Input 3D uvem radiance
2453             ALLOCATE ( uvem_radiance_f%var(0:nlk,0:nlj,0:nli)  )
2454             
2455             CALL get_variable( id_uvem, 'radiance', uvem_radiance_f%var, 0, nli, 0, nlj, 0, nlk )
2456          ELSE
2457             uvem_radiance_f%from_file = .FALSE.
2458          ENDIF
2459!
2460!--       Read building obstruction
2461          IF ( check_existence( var_names, 'obstruction' ) )  THEN
2462             building_obstruction_full%from_file = .TRUE.
2463!--          Input 3D uvem building obstruction
2464              ALLOCATE ( building_obstruction_full%var_3d(0:44,0:2,0:2) )
2465              CALL get_variable( id_uvem, 'obstruction', building_obstruction_full%var_3d,0, 2, 0, 2, 0, 44 )       
2466          ELSE
2467             building_obstruction_full%from_file = .FALSE.
2468          ENDIF
2469!
2470          IF ( check_existence( var_names, 'obstruction' ) )  THEN
2471             building_obstruction_f%from_file = .TRUE.
2472!
2473!--          Input 3D uvem building obstruction
2474             ALLOCATE ( building_obstruction_f%var_3d(0:44,nys:nyn,nxl:nxr) )
2475!
2476             CALL get_variable( id_uvem, 'obstruction', building_obstruction_f%var_3d,      &
2477                                nxl, nxr, nys, nyn, 0, 44 )       
2478          ELSE
2479             building_obstruction_f%from_file = .FALSE.
2480          ENDIF
2481!
2482!--       Close uvem lookup table input file
2483          CALL close_input_file( id_uvem )
2484#else
2485          CONTINUE
2486#endif
2487       ENDIF
2488    END SUBROUTINE netcdf_data_input_uvem
2489
2490!------------------------------------------------------------------------------!
2491! Description:
2492! ------------
2493!> Reads orography and building information.
2494!------------------------------------------------------------------------------!
2495    SUBROUTINE netcdf_data_input_topo
2496
2497       USE control_parameters,                                                 &
2498           ONLY:  message_string, topography
2499
2500       USE indices,                                                            &
2501           ONLY:  nbgp, nxl, nxr, ny, nyn, nys, nzb
2502
2503
2504       IMPLICIT NONE
2505
2506       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names  !< variable names in static input file
2507
2508
2509       INTEGER(iwp) ::  i             !< running index along x-direction
2510       INTEGER(iwp) ::  ii            !< running index for IO blocks
2511       INTEGER(iwp) ::  id_topo       !< NetCDF id of topograhy input file
2512       INTEGER(iwp) ::  j             !< running index along y-direction
2513       INTEGER(iwp) ::  num_vars      !< number of variables in netcdf input file
2514       INTEGER(iwp) ::  skip_n_rows   !< counting variable to skip rows while reading topography file
2515
2516       REAL(wp) ::  dum           !< dummy variable to skip columns while reading topography file
2517!
2518!--    CPU measurement
2519       CALL cpu_log( log_point_s(83), 'NetCDF/ASCII input topo', 'start' )
2520
2521!
2522!--    Input via palm-input data standard
2523       IF ( input_pids_static )  THEN
2524#if defined ( __netcdf )
2525!
2526!--       Open file in read-only mode
2527          CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //                    &
2528                               TRIM( coupling_char ), id_topo )
2529!
2530!--       At first, inquire all variable names.
2531!--       This will be used to check whether an  input variable exist
2532!--       or not.
2533          CALL inquire_num_variables( id_topo, num_vars )
2534!
2535!--       Allocate memory to store variable names and inquire them.
2536          ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
2537          CALL inquire_variable_names( id_topo, var_names )
2538!
2539!--       Read x, y - dimensions. Only required for consistency checks.
2540          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_topo, dim_static%nx, 'x' )
2541          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_topo, dim_static%ny, 'y' )
2542          ALLOCATE( dim_static%x(0:dim_static%nx-1) )
2543          ALLOCATE( dim_static%y(0:dim_static%ny-1) )
2544          CALL get_variable( id_topo, 'x', dim_static%x )
2545          CALL get_variable( id_topo, 'y', dim_static%y )
2546!
2547!--       Terrain height. First, get variable-related _FillValue attribute
2548          IF ( check_existence( var_names, 'zt' ) )  THEN
2549             terrain_height_f%from_file = .TRUE.
2550             CALL get_attribute( id_topo, char_fill, terrain_height_f%fill,    &
2551                                 .FALSE., 'zt' )
2552!
2553!--          Input 2D terrain height.
2554             ALLOCATE ( terrain_height_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
2555             
2556             CALL get_variable( id_topo, 'zt', terrain_height_f%var,           &
2557                                nxl, nxr, nys, nyn )
2558
2559          ELSE
2560             terrain_height_f%from_file = .FALSE.
2561          ENDIF
2562
2563!
2564!--       Read building height. First, read its _FillValue attribute,
2565!--       as well as lod attribute
2566          buildings_f%from_file = .FALSE.
2567          IF ( check_existence( var_names, 'buildings_2d' ) )  THEN
2568             buildings_f%from_file = .TRUE.
2569             CALL get_attribute( id_topo, char_lod, buildings_f%lod,           &
2570                                 .FALSE., 'buildings_2d' )
2571
2572             CALL get_attribute( id_topo, char_fill, buildings_f%fill1,        &
2573                                 .FALSE., 'buildings_2d' )
2574
2575!
2576!--          Read 2D buildings
2577             IF ( buildings_f%lod == 1 )  THEN
2578                ALLOCATE ( buildings_f%var_2d(nys:nyn,nxl:nxr) )
2579
2580                CALL get_variable( id_topo, 'buildings_2d',                    &
2581                                   buildings_f%var_2d,                         &
2582                                   nxl, nxr, nys, nyn )
2583             ELSE
2584                message_string = 'NetCDF attribute lod ' //                    &
2585                                 '(level of detail) is not set ' //            &
2586                                 'properly for buildings_2d.'
2587                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0540',               &
2588                               1, 2, 0, 6, 0 )
2589             ENDIF
2590          ENDIF
2591!
2592!--       If available, also read 3D building information. If both are
2593!--       available, use 3D information.
2594          IF ( check_existence( var_names, 'buildings_3d' ) )  THEN
2595             buildings_f%from_file = .TRUE.
2596             CALL get_attribute( id_topo, char_lod, buildings_f%lod,           &
2597                                 .FALSE., 'buildings_3d' )     
2598
2599             CALL get_attribute( id_topo, char_fill, buildings_f%fill2,        &
2600                                 .FALSE., 'buildings_3d' )
2601
2602             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_topo,             &
2603                                                          buildings_f%nz, 'z' )
2604!
2605!--          Read 3D buildings
2606             IF ( buildings_f%lod == 2 )  THEN
2607                ALLOCATE( buildings_f%z(nzb:buildings_f%nz-1) )
2608                CALL get_variable( id_topo, 'z', buildings_f%z )
2609
2610                ALLOCATE( buildings_f%var_3d(nzb:buildings_f%nz-1,             &
2611                                             nys:nyn,nxl:nxr) )
2612                buildings_f%var_3d = 0
2613               
2614                CALL get_variable( id_topo, 'buildings_3d',                    &
2615                                   buildings_f%var_3d,                         &
2616                                   nxl, nxr, nys, nyn, 0, buildings_f%nz-1 )
2617             ELSE
2618                message_string = 'NetCDF attribute lod ' //                    &
2619                                 '(level of detail) is not set ' //            &
2620                                 'properly for buildings_3d.'
2621                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0541',               &
2622                               1, 2, 0, 6, 0 )
2623             ENDIF
2624          ENDIF
2625!
2626!--       Read building IDs and its FillValue attribute. Further required
2627!--       for mapping buildings on top of orography.
2628          IF ( check_existence( var_names, 'building_id' ) )  THEN
2629             building_id_f%from_file = .TRUE.
2630             CALL get_attribute( id_topo, char_fill,                           &
2631                                 building_id_f%fill, .FALSE.,                  &
2632                                 'building_id' )
2633
2634             ALLOCATE ( building_id_f%var(nys:nyn,nxl:nxr) )
2635             
2636             CALL get_variable( id_topo, 'building_id', building_id_f%var,     &
2637                                nxl, nxr, nys, nyn )
2638          ELSE
2639             building_id_f%from_file = .FALSE.
2640          ENDIF
2641!
2642!--       Read building_type and required attributes.
2643          IF ( check_existence( var_names, 'building_type' ) )  THEN
2644             building_type_f%from_file = .TRUE.
2645             CALL get_attribute( id_topo, char_fill,                           &
2646                                 building_type_f%fill, .FALSE.,                &
2647                                 'building_type' )
2648
2649             ALLOCATE ( building_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr) )
2650
2651             CALL get_variable( id_topo, 'building_type', building_type_f%var, &
2652                                nxl, nxr, nys, nyn )
2653
2654          ELSE
2655             building_type_f%from_file = .FALSE.
2656          ENDIF
2657!
2658!--       Close topography input file
2659          CALL close_input_file( id_topo )
2660#else
2661          CONTINUE
2662#endif
2663!
2664!--    ASCII input
2665       ELSEIF ( TRIM( topography ) == 'read_from_file' )  THEN
2666             
2667          DO  ii = 0, io_blocks-1
2668             IF ( ii == io_group )  THEN
2669
2670                OPEN( 90, FILE='TOPOGRAPHY_DATA'//TRIM( coupling_char ),       &
2671                      STATUS='OLD', FORM='FORMATTED', ERR=10 )
2672!
2673!--             Read topography PE-wise. Rows are read from nyn to nys, columns
2674!--             are read from nxl to nxr. At first, ny-nyn rows need to be skipped.
2675                skip_n_rows = 0
2676                DO WHILE ( skip_n_rows < ny - nyn )
2677                   READ( 90, * )
2678                   skip_n_rows = skip_n_rows + 1
2679                ENDDO
2680!
2681!--             Read data from nyn to nys and nxl to nxr. Therefore, skip
2682!--             column until nxl-1 is reached
2683                ALLOCATE ( buildings_f%var_2d(nys:nyn,nxl:nxr) )
2684                DO  j = nyn, nys, -1
2685                   READ( 90, *, ERR=11, END=11 )                               &
2686                                   ( dum, i = 0, nxl-1 ),                      &
2687                                   ( buildings_f%var_2d(j,i), i = nxl, nxr )
2688                ENDDO
2689
2690                GOTO 12
2691
2692 10             message_string = 'file TOPOGRAPHY_DATA'//                      &
2693                                 TRIM( coupling_char )// ' does not exist'
2694                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0208', 1, 2, 0, 6, 0 )
2695
2696 11             message_string = 'errors in file TOPOGRAPHY_DATA'//            &
2697                                 TRIM( coupling_char )
2698                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0209', 2, 2, 0, 6, 0 )
2699
2700 12             CLOSE( 90 )
2701                buildings_f%from_file = .TRUE.
2702
2703             ENDIF
2704#if defined( __parallel )
2705             CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
2706#endif
2707          ENDDO
2708
2709       ENDIF
2710!
2711!--    End of CPU measurement
2712       CALL cpu_log( log_point_s(83), 'NetCDF/ASCII input topo', 'stop' )
2713!
2714!--    Check for minimum requirement to setup building topography. If buildings
2715!--    are provided, also an ID and a type are required.
2716!--    Note, doing this check in check_parameters
2717!--    will be too late (data will be used for grid inititialization before).
2718       IF ( input_pids_static )  THEN
2719          IF ( buildings_f%from_file  .AND.                                    &
2720               .NOT. building_id_f%from_file )  THEN
2721             message_string = 'If building heights are prescribed in ' //      &
2722                              'static input file, also an ID is required.'
2723             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0542', 1, 2, 0, 6, 0 )
2724          ENDIF
2725       ENDIF
2726!
2727!--    In case no terrain height is provided by static input file, allocate
2728!--    array nevertheless and set terrain height to 0, which simplifies
2729!--    topography initialization.
2730       IF ( .NOT. terrain_height_f%from_file )  THEN
2731          ALLOCATE ( terrain_height_f%var(nys:nyn,nxl:nxr) )
2732          terrain_height_f%var = 0.0_wp
2733       ENDIF
2734!
2735!--    Finally, exchange 1 ghost point for building ID and type.
2736!--    In case of non-cyclic boundary conditions set Neumann conditions at the
2737!--    lateral boundaries.
2738       IF ( building_id_f%from_file )  THEN
2739          CALL resize_array_2d_int32( building_id_f%var, nys, nyn, nxl, nxr )
2740          CALL exchange_horiz_2d_int( building_id_f%var, nys, nyn, nxl, nxr,   &
2741                                      nbgp )
2742       ENDIF
2743
2744       IF ( building_type_f%from_file )  THEN
2745          CALL resize_array_2d_int8( building_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr )
2746          CALL exchange_horiz_2d_byte( building_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr,   &
2747                                       nbgp )
2748       ENDIF
2749
2750    END SUBROUTINE netcdf_data_input_topo
2751
2752!------------------------------------------------------------------------------!
2753! Description:
2754! ------------
2755!> Reads initialization data of u, v, w, pt, q, geostrophic wind components,
2756!> as well as soil moisture and soil temperature, derived from larger-scale
2757!> model (COSMO) by Inifor.
2758!------------------------------------------------------------------------------!
2759    SUBROUTINE netcdf_data_input_init_3d
2760
2761       USE arrays_3d,                                                          &
2762           ONLY:  q, pt, u, v, w, zu, zw
2763
2764       USE control_parameters,                                                 &
2765           ONLY:  air_chemistry, bc_lr_cyc, bc_ns_cyc, humidity,               &
2766                  message_string, neutral
2767
2768       USE indices,                                                            &
2769           ONLY:  nx, nxl, nxlu, nxr, ny, nyn, nys, nysv, nzb, nz, nzt
2770
2771       IMPLICIT NONE
2772
2773       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names
2774
2775       LOGICAL      ::  dynamic_3d = .TRUE. !< flag indicating that 3D data is read from dynamic file
2776       
2777       INTEGER(iwp) ::  id_dynamic !< NetCDF id of dynamic input file
2778       INTEGER(iwp) ::  n          !< running index for chemistry variables
2779       INTEGER(iwp) ::  num_vars   !< number of variables in netcdf input file
2780
2781       LOGICAL      ::  check_passed !< flag indicating if a check passed
2782
2783!
2784!--    Skip routine if no input file with dynamic input data is available.
2785       IF ( .NOT. input_pids_dynamic )  RETURN
2786!
2787!--    Please note, Inifor is designed to provide initial data for u and v for
2788!--    the prognostic grid points in case of lateral Dirichlet conditions.
2789!--    This means that Inifor provides data from nxlu:nxr (for u) and
2790!--    from nysv:nyn (for v) at the left and south domain boundary, respectively.
2791!--    However, as work-around for the moment, PALM will run with cyclic
2792!--    conditions and will be initialized with data provided by Inifor
2793!--    boundaries in case of Dirichlet.
2794!--    Hence, simply set set nxlu/nysv to 1 (will be reset to its original value
2795!--    at the end of this routine.
2796       IF ( bc_lr_cyc  .AND.  nxl == 0 )  nxlu = 1
2797       IF ( bc_ns_cyc  .AND.  nys == 0 )  nysv = 1
2798
2799!
2800!--    CPU measurement
2801       CALL cpu_log( log_point_s(85), 'NetCDF input init', 'start' )
2802
2803#if defined ( __netcdf )
2804!
2805!--    Open file in read-only mode
2806       CALL open_read_file( TRIM( input_file_dynamic ) //                      &
2807                            TRIM( coupling_char ), id_dynamic )
2808
2809!
2810!--    At first, inquire all variable names.
2811       CALL inquire_num_variables( id_dynamic, num_vars )
2812!
2813!--    Allocate memory to store variable names.
2814       ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
2815       CALL inquire_variable_names( id_dynamic, var_names )
2816!
2817!--    Read vertical dimension of scalar und w grid.
2818       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nzu, 'z'     )
2819       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nzw, 'zw'    )
2820!
2821!--    Read also the horizontal dimensions. These are used just used fo
2822!--    checking the compatibility with the PALM grid before reading.
2823       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nx,  'x'  )
2824       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nxu, 'xu' )
2825       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%ny,  'y'  )
2826       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nyv, 'yv' )
2827
2828!
2829!--    Check for correct horizontal and vertical dimension. Please note,
2830!--    checks are performed directly here and not called from
2831!--    check_parameters as some varialbes are still not allocated there.
2832!--    Moreover, please note, u- and v-grid has 1 grid point less on
2833!--    Inifor grid.
2834       IF ( init_3d%nx-1 /= nx  .OR.  init_3d%nxu-1 /= nx - 1  .OR.            &
2835            init_3d%ny-1 /= ny  .OR.  init_3d%nyv-1 /= ny - 1 )  THEN
2836          message_string = 'Number of inifor horizontal grid points  '//       &
2837                           'does not match the number of numeric grid '//      &
2838                           'points.'
2839          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0543', 1, 2, 0, 6, 0 )
2840       ENDIF
2841
2842       IF ( init_3d%nzu /= nz )  THEN
2843          message_string = 'Number of inifor vertical grid points ' //         &
2844                           'does not match the number of numeric grid '//      &
2845                           'points.'
2846          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0543', 1, 2, 0, 6, 0 )
2847       ENDIF
2848!
2849!--    Read vertical dimensions. Later, these are required for eventual
2850!--    inter- and extrapolations of the initialization data.
2851       IF ( check_existence( var_names, 'z' ) )  THEN
2852          ALLOCATE( init_3d%zu_atmos(1:init_3d%nzu) )
2853          CALL get_variable( id_dynamic, 'z', init_3d%zu_atmos )
2854       ENDIF
2855       IF ( check_existence( var_names, 'zw' ) )  THEN
2856          ALLOCATE( init_3d%zw_atmos(1:init_3d%nzw) )
2857          CALL get_variable( id_dynamic, 'zw', init_3d%zw_atmos )
2858       ENDIF
2859!
2860!--    Check for consistency between vertical coordinates in dynamic
2861!--    driver and numeric grid.
2862!--    Please note, depending on compiler options both may be
2863!--    equal up to a certain threshold, and differences between
2864!--    the numeric grid and vertical coordinate in the driver can built-
2865!--    up to 10E-1-10E-0 m. For this reason, the check is performed not
2866!--    for exactly matching values.
2867       IF ( ANY( ABS( zu(1:nzt)   - init_3d%zu_atmos(1:init_3d%nzu) )    &
2868                      > 10E-1 )  .OR.                                    &
2869            ANY( ABS( zw(1:nzt-1) - init_3d%zw_atmos(1:init_3d%nzw) )    &
2870                      > 10E-1 ) )  THEN
2871          message_string = 'Vertical grid in dynamic driver does not '// &
2872                           'match the numeric grid.'
2873          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0543', 1, 2, 0, 6, 0 )
2874       ENDIF
2875!
2876!--    Read initial geostrophic wind components at
2877!--    t = 0 (index 1 in file).
2878       IF ( check_existence( var_names, 'ls_forcing_ug' ) )  THEN
2879          ALLOCATE( init_3d%ug_init(nzb:nzt+1) )
2880          init_3d%ug_init = 0.0_wp
2881
2882          CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_ug', 1,          &
2883                                init_3d%ug_init(1:nzt) )
2884!
2885!--       Set top-boundary condition (Neumann)
2886          init_3d%ug_init(nzt+1) = init_3d%ug_init(nzt)
2887
2888          init_3d%from_file_ug = .TRUE.
2889       ELSE
2890          init_3d%from_file_ug = .FALSE.
2891       ENDIF
2892       IF ( check_existence( var_names, 'ls_forcing_vg' ) )  THEN
2893          ALLOCATE( init_3d%vg_init(nzb:nzt+1) )
2894          init_3d%vg_init = 0.0_wp
2895
2896          CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_vg', 1,          &
2897                                init_3d%vg_init(1:nzt) )
2898!
2899!--       Set top-boundary condition (Neumann)
2900          init_3d%vg_init(nzt+1) = init_3d%vg_init(nzt)
2901
2902          init_3d%from_file_vg = .TRUE.
2903       ELSE
2904          init_3d%from_file_vg = .FALSE.
2905       ENDIF
2906!
2907!--    Read inital 3D data of u, v, w, pt and q,
2908!--    derived from COSMO model. Read PE-wise yz-slices.
2909!--    Please note, the u-, v- and w-component are defined on different
2910!--    grids with one element less in the x-, y-,
2911!--    and z-direction, respectively. Hence, reading is subdivided
2912!--    into separate loops. 
2913!--    Read u-component
2914       IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_u' ) )  THEN
2915!
2916!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
2917          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_u,           &
2918                              .FALSE., 'init_atmosphere_u' )
2919          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_u,             &
2920                              .FALSE., 'init_atmosphere_u' )
2921!
2922!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
2923          IF ( init_3d%lod_u == 1 )  THEN
2924             ALLOCATE( init_3d%u_init(nzb:nzt+1) )
2925             init_3d%u_init = 0.0_wp
2926
2927             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_u',               &
2928                                init_3d%u_init(nzb+1:nzt) )
2929!
2930!--          Set top-boundary condition (Neumann)
2931             init_3d%u_init(nzt+1) = init_3d%u_init(nzt)
2932!
2933!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
2934          ELSEIF ( init_3d%lod_u == 2 )  THEN
2935             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_u',               &
2936                                u(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxlu:nxr),                 &
2937                                nxlu, nys+1, nzb+1,                            &
2938                                nxr-nxlu+1, nyn-nys+1, init_3d%nzu,            &
2939                                dynamic_3d )
2940!
2941!--          Set value at leftmost model grid point nxl = 0. This is because
2942!--          Inifor provides data only from 1:nx-1 since it assumes non-cyclic
2943!--          conditions.
2944             IF ( nxl == 0 )                                                   &
2945                u(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl) = u(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxlu)
2946!
2947!--          Set bottom and top-boundary
2948             u(nzb,:,:)   = u(nzb+1,:,:)
2949             u(nzt+1,:,:) = u(nzt,:,:)
2950             
2951          ENDIF
2952          init_3d%from_file_u = .TRUE.
2953       ELSE
2954          message_string = 'Missing initial data for u-component'
2955          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
2956       ENDIF
2957!
2958!--    Read v-component
2959       IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_v' ) )  THEN
2960!
2961!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
2962          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_v,           &
2963                              .FALSE., 'init_atmosphere_v' )
2964          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_v,             &
2965                              .FALSE., 'init_atmosphere_v' )
2966!
2967!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
2968          IF ( init_3d%lod_v == 1 )  THEN
2969             ALLOCATE( init_3d%v_init(nzb:nzt+1) )
2970             init_3d%v_init = 0.0_wp
2971
2972             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_v',               &
2973                                init_3d%v_init(nzb+1:nzt) )
2974!
2975!--          Set top-boundary condition (Neumann)
2976             init_3d%v_init(nzt+1) = init_3d%v_init(nzt)
2977!
2978!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
2979          ELSEIF ( init_3d%lod_v == 2 )  THEN
2980         
2981             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_v',               &
2982                                v(nzb+1:nzt,nysv:nyn,nxl:nxr),                 &
2983                                nxl+1, nysv, nzb+1,                            &
2984                                nxr-nxl+1, nyn-nysv+1, init_3d%nzu,            &
2985                                dynamic_3d )
2986!
2987!--          Set value at southmost model grid point nys = 0. This is because
2988!--          Inifor provides data only from 1:ny-1 since it assumes non-cyclic
2989!--          conditions.
2990             IF ( nys == 0 )                                                   &
2991                v(nzb+1:nzt,nys,nxl:nxr) = v(nzb+1:nzt,nysv,nxl:nxr)                               
2992!
2993!--          Set bottom and top-boundary
2994             v(nzb,:,:)   = v(nzb+1,:,:)
2995             v(nzt+1,:,:) = v(nzt,:,:)
2996             
2997          ENDIF
2998          init_3d%from_file_v = .TRUE.
2999       ELSE
3000          message_string = 'Missing initial data for v-component'
3001          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
3002       ENDIF
3003!
3004!--    Read w-component
3005       IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_w' ) )  THEN
3006!
3007!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
3008          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_w,           &
3009                              .FALSE., 'init_atmosphere_w' )
3010          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_w,             &
3011                              .FALSE., 'init_atmosphere_w' )
3012!
3013!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
3014          IF ( init_3d%lod_w == 1 )  THEN
3015             ALLOCATE( init_3d%w_init(nzb:nzt+1) )
3016             init_3d%w_init = 0.0_wp
3017
3018             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_w',               &
3019                                init_3d%w_init(nzb+1:nzt-1) )
3020!
3021!--          Set top-boundary condition (Neumann)
3022             init_3d%w_init(nzt:nzt+1) = init_3d%w_init(nzt-1)
3023!
3024!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3025          ELSEIF ( init_3d%lod_w == 2 )  THEN
3026
3027             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_w',                &
3028                                w(nzb+1:nzt-1,nys:nyn,nxl:nxr),                 &
3029                                nxl+1, nys+1, nzb+1,                            &
3030                                nxr-nxl+1, nyn-nys+1, init_3d%nzw,              &
3031                                dynamic_3d )
3032!
3033!--          Set bottom and top-boundary                               
3034             w(nzb,:,:)   = 0.0_wp 
3035             w(nzt,:,:)   = w(nzt-1,:,:)
3036             w(nzt+1,:,:) = w(nzt-1,:,:)
3037
3038          ENDIF
3039          init_3d%from_file_w = .TRUE.
3040       ELSE
3041          message_string = 'Missing initial data for w-component'
3042          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
3043       ENDIF
3044!
3045!--    Read potential temperature
3046       IF ( .NOT. neutral )  THEN
3047          IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_pt' ) )  THEN
3048!
3049!--          Read attributes for the fill value and level-of-detail
3050             CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_pt,       &
3051                                 .FALSE., 'init_atmosphere_pt' )
3052             CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_pt,         &
3053                                 .FALSE., 'init_atmosphere_pt' )
3054!
3055!--          level-of-detail 1 - read initialization profile
3056             IF ( init_3d%lod_pt == 1 )  THEN
3057                ALLOCATE( init_3d%pt_init(nzb:nzt+1) )
3058
3059                CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_pt',           &
3060                                   init_3d%pt_init(nzb+1:nzt) )
3061!
3062!--             Set Neumann top and surface boundary condition for initial
3063!--             profil
3064                init_3d%pt_init(nzb)   = init_3d%pt_init(nzb+1)
3065                init_3d%pt_init(nzt+1) = init_3d%pt_init(nzt)
3066!
3067!--          level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3068             ELSEIF ( init_3d%lod_pt == 2 )  THEN
3069
3070                CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_pt',           &
3071                                   pt(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl:nxr),              &
3072                                   nxl+1, nys+1, nzb+1,                        &
3073                                   nxr-nxl+1, nyn-nys+1, init_3d%nzu,          &
3074                                   dynamic_3d )
3075                                   
3076!
3077!--             Set bottom and top-boundary
3078                pt(nzb,:,:)   = pt(nzb+1,:,:)
3079                pt(nzt+1,:,:) = pt(nzt,:,:)             
3080
3081             ENDIF
3082             init_3d%from_file_pt = .TRUE.
3083          ELSE
3084             message_string = 'Missing initial data for ' //                   &
3085                              'potential temperature'
3086             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
3087          ENDIF
3088       ENDIF
3089!
3090!--    Read mixing ratio
3091       IF ( humidity )  THEN
3092          IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_qv' ) )  THEN
3093!
3094!--          Read attributes for the fill value and level-of-detail
3095             CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_q,        &
3096                                 .FALSE., 'init_atmosphere_qv' )
3097             CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_q,          &
3098                                 .FALSE., 'init_atmosphere_qv' )
3099!
3100!--          level-of-detail 1 - read initialization profile
3101             IF ( init_3d%lod_q == 1 )  THEN
3102                ALLOCATE( init_3d%q_init(nzb:nzt+1) )
3103
3104                CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_qv',           &
3105                                    init_3d%q_init(nzb+1:nzt) )
3106!
3107!--             Set bottom and top boundary condition (Neumann)
3108                init_3d%q_init(nzb)   = init_3d%q_init(nzb+1)
3109                init_3d%q_init(nzt+1) = init_3d%q_init(nzt)
3110!
3111!--          level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3112             ELSEIF ( init_3d%lod_q == 2 )  THEN
3113             
3114                CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_qv',           &
3115                                   q(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl:nxr),               &
3116                                   nxl+1, nys+1, nzb+1,                        &
3117                                   nxr-nxl+1, nyn-nys+1, init_3d%nzu,          &
3118                                   dynamic_3d )
3119                                   
3120!
3121!--             Set bottom and top-boundary
3122                q(nzb,:,:)   = q(nzb+1,:,:)
3123                q(nzt+1,:,:) = q(nzt,:,:)
3124               
3125             ENDIF
3126             init_3d%from_file_q = .TRUE.
3127          ELSE
3128             message_string = 'Missing initial data for ' //                   &
3129                              'mixing ratio'
3130             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
3131          ENDIF
3132       ENDIF       
3133!
3134!--    Read chemistry variables.
3135!--    Please note, for the moment, only LOD=1 is allowed
3136       IF ( air_chemistry )  THEN
3137!
3138!--       Allocate chemistry input profiles, as well as arrays for fill values
3139!--       and LOD's.
3140          ALLOCATE( init_3d%chem_init(nzb:nzt+1,                               &
3141                                      1:UBOUND(init_3d%var_names_chem, 1 )) )
3142          ALLOCATE( init_3d%fill_chem(1:UBOUND(init_3d%var_names_chem, 1)) )   
3143          ALLOCATE( init_3d%lod_chem(1:UBOUND(init_3d%var_names_chem, 1))  ) 
3144         
3145          DO  n = 1, UBOUND(init_3d%var_names_chem, 1)
3146             IF ( check_existence( var_names,                                  &
3147                                   TRIM( init_3d%var_names_chem(n) ) ) )  THEN
3148!
3149!--             Read attributes for the fill value and level-of-detail
3150                CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill,                     &
3151                                    init_3d%fill_chem(n),                      &
3152                                    .FALSE.,                                   &
3153                                    TRIM( init_3d%var_names_chem(n) ) )
3154                CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod,                      &
3155                                    init_3d%lod_chem(n),                       &
3156                                    .FALSE.,                                   &
3157                                    TRIM( init_3d%var_names_chem(n) ) )
3158!
3159!--             Give message that only LOD=1 is allowed.
3160                IF ( init_3d%lod_chem(n) /= 1 )  THEN               
3161                   message_string = 'For chemistry variables only LOD=1 is ' //&
3162                                    'allowed.'
3163                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0586',            &
3164                                 1, 2, 0, 6, 0 )
3165                ENDIF
3166!
3167!--             level-of-detail 1 - read initialization profile
3168                CALL get_variable( id_dynamic,                                 &
3169                                   TRIM( init_3d%var_names_chem(n) ),          &
3170                                   init_3d%chem_init(nzb+1:nzt,n) )
3171!
3172!--             Set bottom and top boundary condition (Neumann)
3173                init_3d%chem_init(nzb,n)   = init_3d%chem_init(nzb+1,n)
3174                init_3d%chem_init(nzt+1,n) = init_3d%chem_init(nzt,n)
3175               
3176                init_3d%from_file_chem(n) = .TRUE.
3177             ENDIF
3178          ENDDO
3179       ENDIF
3180!
3181!--    Close input file
3182       CALL close_input_file( id_dynamic )
3183#endif
3184!
3185!--    End of CPU measurement
3186       CALL cpu_log( log_point_s(85), 'NetCDF input init', 'stop' )
3187!
3188!--    Finally, check if the input data has any fill values. Please note,
3189!--    checks depend on the LOD of the input data.
3190       IF ( init_3d%from_file_u )  THEN
3191          check_passed = .TRUE.
3192          IF ( init_3d%lod_u == 1 )  THEN
3193             IF ( ANY( init_3d%u_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_u ) )       &
3194                check_passed = .FALSE.
3195          ELSEIF ( init_3d%lod_u == 2 )  THEN
3196             IF ( ANY( u(nzb+1:nzt+1,nys:nyn,nxlu:nxr) == init_3d%fill_u ) )   &
3197                check_passed = .FALSE.
3198          ENDIF
3199          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3200             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_u must ' //    &
3201                              'not contain any _FillValues'
3202             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
3203          ENDIF
3204       ENDIF
3205
3206       IF ( init_3d%from_file_v )  THEN
3207          check_passed = .TRUE.
3208          IF ( init_3d%lod_v == 1 )  THEN
3209             IF ( ANY( init_3d%v_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_v ) )       &
3210                check_passed = .FALSE.
3211          ELSEIF ( init_3d%lod_v == 2 )  THEN
3212             IF ( ANY( v(nzb+1:nzt+1,nysv:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_v ) )   &
3213                check_passed = .FALSE.
3214          ENDIF
3215          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3216             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_v must ' //    &
3217                              'not contain any _FillValues'
3218             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
3219          ENDIF
3220       ENDIF
3221
3222       IF ( init_3d%from_file_w )  THEN
3223          check_passed = .TRUE.
3224          IF ( init_3d%lod_w == 1 )  THEN
3225             IF ( ANY( init_3d%w_init(nzb+1:nzt) == init_3d%fill_w ) )         &
3226                check_passed = .FALSE.
3227          ELSEIF ( init_3d%lod_w == 2 )  THEN
3228             IF ( ANY( w(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_w ) )      &
3229                check_passed = .FALSE.
3230          ENDIF
3231          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3232             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_w must ' //    &
3233                              'not contain any _FillValues'
3234             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
3235          ENDIF
3236       ENDIF
3237
3238       IF ( init_3d%from_file_pt )  THEN
3239          check_passed = .TRUE.
3240          IF ( init_3d%lod_pt == 1 )  THEN
3241             IF ( ANY( init_3d%pt_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_pt ) )     &
3242                check_passed = .FALSE.
3243          ELSEIF ( init_3d%lod_pt == 2 )  THEN
3244             IF ( ANY( pt(nzb+1:nzt+1,nys:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_pt ) )  &
3245                check_passed = .FALSE.
3246          ENDIF
3247          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3248             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_pt must ' //   &
3249                              'not contain any _FillValues'
3250             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
3251          ENDIF
3252       ENDIF
3253
3254       IF ( init_3d%from_file_q )  THEN
3255          check_passed = .TRUE.
3256          IF ( init_3d%lod_q == 1 )  THEN
3257             IF ( ANY( init_3d%q_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_q ) )       &
3258                check_passed = .FALSE.
3259          ELSEIF ( init_3d%lod_q == 2 )  THEN
3260             IF ( ANY( q(nzb+1:nzt+1,nys:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_q ) )    &
3261                check_passed = .FALSE.
3262          ENDIF
3263          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3264             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_q must ' //    &
3265                              'not contain any _FillValues'
3266             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
3267          ENDIF
3268       ENDIF
3269!
3270!--    Workaround for cyclic conditions. Please see above for further explanation.
3271       IF ( bc_lr_cyc  .AND.  nxl == 0 )  nxlu = nxl
3272       IF ( bc_ns_cyc  .AND.  nys == 0 )  nysv = nys
3273
3274    END SUBROUTINE netcdf_data_input_init_3d
3275   
3276!------------------------------------------------------------------------------!
3277! Description:
3278! ------------
3279!> Reads initialization data of u, v, w, pt, q, geostrophic wind components,
3280!> as well as soil moisture and soil temperature, derived from larger-scale
3281!> model (COSMO) by Inifor.
3282!------------------------------------------------------------------------------!
3283    SUBROUTINE netcdf_data_input_init_lsm
3284
3285       USE control_parameters,                                                 &
3286           ONLY:  message_string
3287
3288       USE indices,                                                            &
3289           ONLY:  nx, nxl, nxr, ny, nyn, nys
3290
3291       IMPLICIT NONE
3292
3293       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names !< string containing all variables on file
3294     
3295       INTEGER(iwp) ::  id_dynamic !< NetCDF id of dynamic input file
3296       INTEGER(iwp) ::  num_vars   !< number of variables in netcdf input file
3297
3298!
3299!--    Skip routine if no input file with dynamic input data is available.
3300       IF ( .NOT. input_pids_dynamic )  RETURN
3301!
3302!--    CPU measurement
3303       CALL cpu_log( log_point_s(85), 'NetCDF input init', 'start' )
3304
3305#if defined ( __netcdf )
3306!
3307!--    Open file in read-only mode
3308       CALL open_read_file( TRIM( input_file_dynamic ) //                      &
3309                            TRIM( coupling_char ), id_dynamic )
3310
3311!
3312!--    At first, inquire all variable names.
3313       CALL inquire_num_variables( id_dynamic, num_vars )
3314!
3315!--    Allocate memory to store variable names.
3316       ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
3317       CALL inquire_variable_names( id_dynamic, var_names )
3318!
3319!--    Read vertical dimension for soil depth.
3320       IF ( check_existence( var_names, 'zsoil' ) )                            &
3321          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nzs,&
3322                                                       'zsoil' )
3323!
3324!--    Read also the horizontal dimensions required for soil initialization.
3325!--    Please note, in case of non-nested runs or in case of root domain,
3326!--    these data is already available, but will be read again for the sake
3327!--    of clearness.
3328       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nx,    &
3329                                                    'x'  )
3330       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%ny,    &
3331                                                    'y'  )
3332!
3333!--    Check for correct horizontal and vertical dimension. Please note,
3334!--    in case of non-nested runs or in case of root domain, these checks
3335!--    are already performed
3336       IF ( init_3d%nx-1 /= nx  .OR.  init_3d%ny-1 /= ny )  THEN
3337          message_string = 'Number of inifor horizontal grid points  '//       &
3338                           'does not match the number of numeric grid points.'
3339          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0543', 1, 2, 0, 6, 0 )
3340       ENDIF
3341!
3342!--    Read vertical dimensions. Later, these are required for eventual
3343!--    inter- and extrapolations of the initialization data.
3344       IF ( check_existence( var_names, 'zsoil' ) )  THEN
3345          ALLOCATE( init_3d%z_soil(1:init_3d%nzs) )
3346          CALL get_variable( id_dynamic, 'zsoil', init_3d%z_soil )
3347       ENDIF
3348!
3349!--    Read initial data for soil moisture
3350       IF ( check_existence( var_names, 'init_soil_m' ) )  THEN
3351!
3352!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
3353          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill,                           &
3354                              init_3d%fill_msoil,                              &
3355                              .FALSE., 'init_soil_m' )
3356          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod,                            &
3357                              init_3d%lod_msoil,                               &
3358                              .FALSE., 'init_soil_m' )
3359!
3360!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
3361          IF ( init_3d%lod_msoil == 1 )  THEN
3362             ALLOCATE( init_3d%msoil_1d(0:init_3d%nzs-1) )
3363
3364             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_soil_m',                     &
3365                                init_3d%msoil_1d(0:init_3d%nzs-1) )
3366!
3367!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3368          ELSEIF ( init_3d%lod_msoil == 2 )  THEN
3369             ALLOCATE ( init_3d%msoil_3d(0:init_3d%nzs-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
3370
3371            CALL get_variable( id_dynamic, 'init_soil_m',                      &   
3372                             init_3d%msoil_3d(0:init_3d%nzs-1,nys:nyn,nxl:nxr),&
3373                             nxl, nxr, nys, nyn, 0, init_3d%nzs-1 )
3374
3375          ENDIF
3376          init_3d%from_file_msoil = .TRUE.
3377       ENDIF
3378!
3379!--    Read soil temperature
3380       IF ( check_existence( var_names, 'init_soil_t' ) )  THEN
3381!
3382!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
3383          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill,                           &
3384                              init_3d%fill_tsoil,                              &
3385                              .FALSE., 'init_soil_t' )
3386          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod,                            &
3387                              init_3d%lod_tsoil,                               &
3388                              .FALSE., 'init_soil_t' )
3389!
3390!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
3391          IF ( init_3d%lod_tsoil == 1 )  THEN
3392             ALLOCATE( init_3d%tsoil_1d(0:init_3d%nzs-1) )
3393
3394             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_soil_t',                     &
3395                                init_3d%tsoil_1d(0:init_3d%nzs-1) )
3396
3397!
3398!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3399          ELSEIF ( init_3d%lod_tsoil == 2 )  THEN
3400             ALLOCATE ( init_3d%tsoil_3d(0:init_3d%nzs-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
3401             
3402             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_soil_t',                     &   
3403                             init_3d%tsoil_3d(0:init_3d%nzs-1,nys:nyn,nxl:nxr),&
3404                             nxl, nxr, nys, nyn, 0, init_3d%nzs-1 )
3405          ENDIF
3406          init_3d%from_file_tsoil = .TRUE.
3407       ENDIF
3408!
3409!--    Close input file
3410       CALL close_input_file( id_dynamic )
3411#endif
3412!
3413!--    End of CPU measurement
3414       CALL cpu_log( log_point_s(85), 'NetCDF input init', 'stop' )
3415
3416    END SUBROUTINE netcdf_data_input_init_lsm   
3417
3418!------------------------------------------------------------------------------!
3419! Description:
3420! ------------
3421!> Reads data at lateral and top boundaries derived from larger-scale model
3422!> (COSMO) by Inifor.
3423!------------------------------------------------------------------------------!
3424    SUBROUTINE netcdf_data_input_offline_nesting
3425
3426       USE control_parameters,                                                 &
3427           ONLY:  air_chemistry, bc_dirichlet_l, bc_dirichlet_n,               &
3428                  bc_dirichlet_r, bc_dirichlet_s, humidity, neutral,           &
3429                  nesting_offline, time_since_reference_point
3430
3431       USE indices,                                                            &
3432           ONLY:  nxl, nxlu, nxr, nyn, nys, nysv, nzb, nzt
3433
3434       IMPLICIT NONE
3435       
3436       INTEGER(iwp) ::  id_dynamic !< NetCDF id of dynamic input file
3437       INTEGER(iwp) ::  n          !< running index for chemistry variables
3438       INTEGER(iwp) ::  num_vars   !< number of variables in netcdf input file
3439       INTEGER(iwp) ::  t          !< running index time dimension
3440!
3441!--    Skip input if no forcing from larger-scale models is applied.
3442       IF ( .NOT. nesting_offline )  RETURN
3443
3444!
3445!--    CPU measurement
3446       CALL cpu_log( log_point_s(86), 'NetCDF input forcing', 'start' )
3447
3448#if defined ( __netcdf )
3449!
3450!--    Open file in read-only mode
3451       CALL open_read_file( TRIM( input_file_dynamic ) //                      &
3452                            TRIM( coupling_char ), id_dynamic )
3453!
3454!--    Initialize INIFOR forcing.
3455       IF ( .NOT. nest_offl%init )  THEN
3456!
3457!--       At first, inquire all variable names.
3458          CALL inquire_num_variables( id_dynamic, num_vars )
3459!
3460!--       Allocate memory to store variable names.
3461          ALLOCATE( nest_offl%var_names(1:num_vars) )
3462          CALL inquire_variable_names( id_dynamic, nest_offl%var_names )
3463!
3464!--       Read time dimension, allocate memory and finally read time array
3465          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic,             &
3466                                                       nest_offl%nt, 'time' )
3467
3468          IF ( check_existence( nest_offl%var_names, 'time' ) )  THEN
3469             ALLOCATE( nest_offl%time(0:nest_offl%nt-1) )
3470             CALL get_variable( id_dynamic, 'time', nest_offl%time )
3471          ENDIF
3472!
3473!--       Read vertical dimension of scalar und w grid
3474          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic,             &
3475                                                       nest_offl%nzu, 'z' )
3476          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic,             &
3477                                                       nest_offl%nzw, 'zw' )
3478
3479          IF ( check_existence( nest_offl%var_names, 'z' ) )  THEN
3480             ALLOCATE( nest_offl%zu_atmos(1:nest_offl%nzu) )
3481             CALL get_variable( id_dynamic, 'z', nest_offl%zu_atmos )
3482          ENDIF
3483          IF ( check_existence( nest_offl%var_names, 'zw' ) )  THEN
3484             ALLOCATE( nest_offl%zw_atmos(1:nest_offl%nzw) )
3485             CALL get_variable( id_dynamic, 'zw', nest_offl%zw_atmos )
3486          ENDIF
3487
3488!
3489!--       Read surface pressure
3490          IF ( check_existence( nest_offl%var_names,                           &
3491                                'surface_forcing_surface_pressure' ) )  THEN
3492             ALLOCATE( nest_offl%surface_pressure(0:nest_offl%nt-1) )
3493             CALL get_variable( id_dynamic,                                    &
3494                                'surface_forcing_surface_pressure',            &
3495                                nest_offl%surface_pressure )
3496          ENDIF
3497!
3498!--       Set control flag to indicate that initialization is already done
3499          nest_offl%init = .TRUE.
3500
3501       ENDIF
3502
3503!
3504!--    Obtain time index for current input starting at 0.
3505!--    @todo: At the moment INIFOR and simulated time correspond
3506!--           to each other. If required, adjust to daytime.
3507       nest_offl%tind = MINLOC( ABS( nest_offl%time -                          &
3508                                     time_since_reference_point ), DIM = 1 )   &
3509                        - 1
3510       nest_offl%tind_p = nest_offl%tind + 1       
3511!
3512!--    Read geostrophic wind components
3513       DO  t = nest_offl%tind, nest_offl%tind_p
3514          CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_ug', t+1,              &
3515                                nest_offl%ug(t-nest_offl%tind,nzb+1:nzt) )
3516          CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_vg', t+1,              &
3517                                nest_offl%vg(t-nest_offl%tind,nzb+1:nzt) )
3518       ENDDO
3519!
3520!--    Read data at lateral and top boundaries. Please note, at left and
3521!--    right domain boundary, yz-layers are read for u, v, w, pt and q.
3522!--    For the v-component, the data starts at nysv, while for the other
3523!--    quantities the data starts at nys. This is equivalent at the north
3524!--    and south domain boundary for the u-component.
3525!--    Further, lateral data is not accessed by parallel IO, indicated by the
3526!--    last passed flag in the subroutine get_variable(). This is because
3527!--    not every PE participates in this collective blocking read operation.
3528       IF ( bc_dirichlet_l )  THEN
3529          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_u',                  &
3530                           nest_offl%u_left(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn),            &
3531                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3532                           nyn-nys+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3533     
3534          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_v',                  &
3535                           nest_offl%v_left(0:1,nzb+1:nzt,nysv:nyn),           &
3536                           nysv, nzb+1, nest_offl%tind+1,                      &
3537                           nyn-nysv+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3538
3539          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_w',                  &
3540                           nest_offl%w_left(0:1,nzb+1:nzt-1,nys:nyn),          &
3541                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3542                           nyn-nys+1, nest_offl%nzw, 2, .FALSE. )
3543
3544          IF ( .NOT. neutral )  THEN
3545             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_pt',              &
3546                           nest_offl%pt_left(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn),           &
3547                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3548                           nyn-nys+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3549          ENDIF
3550
3551          IF ( humidity )  THEN
3552             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_qv',              &
3553                           nest_offl%q_left(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn),            &
3554                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3555                           nyn-nys+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3556          ENDIF
3557         
3558          IF ( air_chemistry )  THEN
3559             DO  n = 1, UBOUND(nest_offl%var_names_chem_l, 1)
3560                IF ( check_existence( nest_offl%var_names,                     &
3561                                      nest_offl%var_names_chem_l(n) ) )        &
3562                THEN
3563                   CALL get_variable( id_dynamic,                              &
3564                              TRIM( nest_offl%var_names_chem_l(n) ),           &
3565                              nest_offl%chem_left(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn,n),    &
3566                              nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                  &
3567                              nyn-nys+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3568                   nest_offl%chem_from_file_l(n) = .TRUE.
3569                ENDIF
3570             ENDDO
3571          ENDIF
3572
3573       ENDIF
3574
3575       IF ( bc_dirichlet_r )  THEN
3576          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_u',                 &
3577                           nest_offl%u_right(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn),           &
3578                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3579                           nyn-nys+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3580                           
3581          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_v',                 &
3582                           nest_offl%v_right(0:1,nzb+1:nzt,nysv:nyn),          &
3583                           nysv, nzb+1, nest_offl%tind+1,                      &
3584                           nyn-nysv+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3585                           
3586          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_w',                 &
3587                           nest_offl%w_right(0:1,nzb+1:nzt-1,nys:nyn),         &
3588                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3589                           nyn-nys+1, nest_offl%nzw, 2, .FALSE. )
3590                           
3591          IF ( .NOT. neutral )  THEN
3592             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_pt',             &
3593                           nest_offl%pt_right(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn),          &
3594                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3595                           nyn-nys+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3596          ENDIF
3597          IF ( humidity )  THEN
3598             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_qv',             &
3599                           nest_offl%q_right(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn),           &
3600                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3601                           nyn-nys+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3602          ENDIF
3603         
3604          IF ( air_chemistry )  THEN
3605             DO  n = 1, UBOUND(nest_offl%var_names_chem_r, 1)
3606                IF ( check_existence( nest_offl%var_names,                     &
3607                                      nest_offl%var_names_chem_r(n) ) )        &
3608                THEN
3609                   CALL get_variable( id_dynamic,                              &
3610                              TRIM( nest_offl%var_names_chem_r(n) ),           &
3611                              nest_offl%chem_right(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn,n),   &
3612                              nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                  &
3613                              nyn-nys+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3614                   nest_offl%chem_from_file_r(n) = .TRUE.
3615                ENDIF
3616             ENDDO
3617          ENDIF
3618       ENDIF
3619
3620       IF ( bc_dirichlet_n )  THEN
3621       
3622          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_u',                 &
3623                           nest_offl%u_north(0:1,nzb+1:nzt,nxlu:nxr),          &
3624                           nxlu, nzb+1, nest_offl%tind+1,                      &
3625                           nxr-nxlu+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3626                           
3627          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_v',                 &
3628                           nest_offl%v_north(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr),           &
3629                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3630                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3631                           
3632          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_w',                 &
3633                           nest_offl%w_north(0:1,nzb+1:nzt-1,nxl:nxr),         &
3634                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3635                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzw, 2, .FALSE. )
3636                           
3637          IF ( .NOT. neutral )  THEN
3638             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_pt',             &
3639                           nest_offl%pt_north(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr),          &
3640                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3641                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3642          ENDIF
3643          IF ( humidity )  THEN
3644             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_qv',             &
3645                           nest_offl%q_north(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr),           &
3646                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3647                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3648          ENDIF
3649         
3650          IF ( air_chemistry )  THEN
3651             DO  n = 1, UBOUND(nest_offl%var_names_chem_n, 1)
3652                IF ( check_existence( nest_offl%var_names,                     &
3653                                      nest_offl%var_names_chem_n(n) ) )        &
3654                THEN
3655                   CALL get_variable( id_dynamic,                              &
3656                              TRIM( nest_offl%var_names_chem_n(n) ),           &
3657                              nest_offl%chem_north(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr,n),   &
3658                              nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                  &
3659                              nxr-nxl+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3660                   nest_offl%chem_from_file_n(n) = .TRUE.
3661                ENDIF
3662             ENDDO
3663          ENDIF
3664       ENDIF
3665
3666       IF ( bc_dirichlet_s )  THEN
3667          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_u',                 &
3668                           nest_offl%u_south(0:1,nzb+1:nzt,nxlu:nxr),          &
3669                           nxlu, nzb+1, nest_offl%tind+1,                      &
3670                           nxr-nxlu+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3671
3672          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_v',                 &
3673                           nest_offl%v_south(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr),           &
3674                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3675                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3676                           
3677          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_w',                 &
3678                           nest_offl%w_south(0:1,nzb+1:nzt-1,nxl:nxr),         &
3679                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3680                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzw, 2, .FALSE. )
3681                           
3682          IF ( .NOT. neutral )  THEN
3683             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_pt',             &
3684                           nest_offl%pt_south(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr),          &
3685                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3686                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3687          ENDIF
3688          IF ( humidity )  THEN
3689             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_qv',             &
3690                           nest_offl%q_south(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr),           &
3691                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3692                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3693          ENDIF
3694         
3695          IF ( air_chemistry )  THEN
3696             DO  n = 1, UBOUND(nest_offl%var_names_chem_s, 1)
3697                IF ( check_existence( nest_offl%var_names,                     &
3698                                      nest_offl%var_names_chem_s(n) ) )        &
3699                THEN
3700                   CALL get_variable( id_dynamic,                              &
3701                              TRIM( nest_offl%var_names_chem_s(n) ),           &
3702                              nest_offl%chem_south(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr,n),   &
3703                              nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                  &
3704                              nxr-nxl+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3705                   nest_offl%chem_from_file_s(n) = .TRUE.
3706                ENDIF
3707             ENDDO
3708          ENDIF
3709       ENDIF
3710
3711!
3712!--    Top boundary
3713       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_u',                      &
3714                             nest_offl%u_top(0:1,nys:nyn,nxlu:nxr),            &
3715                             nxlu, nys+1, nest_offl%tind+1,                    &
3716                             nxr-nxlu+1, nyn-nys+1, 2, .TRUE. )
3717
3718       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_v',                      &
3719                             nest_offl%v_top(0:1,nysv:nyn,nxl:nxr),            &
3720                             nxl+1, nysv, nest_offl%tind+1,                    &
3721                             nxr-nxl+1, nyn-nysv+1, 2, .TRUE. )
3722                             
3723       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_w',                      &
3724                             nest_offl%w_top(0:1,nys:nyn,nxl:nxr),             &
3725                             nxl+1, nys+1, nest_offl%tind+1,                   &
3726                             nxr-nxl+1, nyn-nys+1, 2, .TRUE. )
3727                             
3728       IF ( .NOT. neutral )  THEN
3729          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_pt',                  &
3730                                nest_offl%pt_top(0:1,nys:nyn,nxl:nxr),         &
3731                                nxl+1, nys+1, nest_offl%tind+1,                &
3732                                nxr-nxl+1, nyn-nys+1, 2, .TRUE. )
3733       ENDIF
3734       IF ( humidity )  THEN
3735          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_qv',                  &
3736                                nest_offl%q_top(0:1,nys:nyn,nxl:nxr),          &
3737                                nxl+1, nys+1, nest_offl%tind+1,                &
3738                                nxr-nxl+1, nyn-nys+1, 2, .TRUE. )
3739       ENDIF
3740       
3741       IF ( air_chemistry )  THEN
3742          DO  n = 1, UBOUND(nest_offl%var_names_chem_t, 1)
3743             IF ( check_existence( nest_offl%var_names,                     &
3744                                   nest_offl%var_names_chem_t(n) ) )  THEN     
3745                CALL get_variable( id_dynamic,                                 &
3746                              TRIM( nest_offl%var_names_chem_t(n) ),           &
3747                              nest_offl%chem_top(0:1,nys:nyn,nxl:nxr,n),       &
3748                              nxl+1, nys+1, nest_offl%tind+1,                  &
3749                              nxr-nxl+1, nyn-nys+1, 2, .TRUE. )
3750                nest_offl%chem_from_file_t(n) = .TRUE.
3751             ENDIF
3752          ENDDO
3753       ENDIF
3754
3755!
3756!--    Close input file
3757       CALL close_input_file( id_dynamic )
3758#endif
3759!
3760!--    End of CPU measurement
3761       CALL cpu_log( log_point_s(86), 'NetCDF input forcing', 'stop' )
3762
3763    END SUBROUTINE netcdf_data_input_offline_nesting
3764
3765
3766!------------------------------------------------------------------------------!
3767! Description:
3768! ------------
3769!> Checks input file for consistency and minimum requirements.
3770!------------------------------------------------------------------------------!
3771    SUBROUTINE netcdf_data_input_check_dynamic
3772
3773       USE control_parameters,                                                 &
3774           ONLY:  initializing_actions, message_string, nesting_offline
3775
3776       IMPLICIT NONE
3777
3778!
3779!--    In case of forcing, check whether dynamic input file is present
3780       IF ( .NOT. input_pids_dynamic  .AND.  nesting_offline  )  THEN
3781          message_string = 'nesting_offline = .TRUE. requires dynamic '  //    &
3782                            'input file ' //                                   &
3783                            TRIM( input_file_dynamic ) // TRIM( coupling_char )
3784          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0546', 1, 2, 0, 6, 0 )
3785       ENDIF
3786!
3787!--    Dynamic input file must also be present if initialization via inifor is
3788!--    prescribed.
3789       IF ( .NOT. input_pids_dynamic  .AND.                                    &
3790            TRIM( initializing_actions ) == 'inifor' )  THEN
3791          message_string = 'initializing_actions = inifor requires dynamic ' //&
3792                           'input file ' // TRIM( input_file_dynamic ) //      &
3793                           TRIM( coupling_char )
3794          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0547', 1, 2, 0, 6, 0 )
3795       ENDIF
3796
3797    END SUBROUTINE netcdf_data_input_check_dynamic
3798
3799!------------------------------------------------------------------------------!
3800! Description:
3801! ------------
3802!> Checks input file for consistency and minimum requirements.
3803!------------------------------------------------------------------------------!
3804    SUBROUTINE netcdf_data_input_check_static
3805
3806       USE arrays_3d,                                                          &
3807           ONLY:  zu
3808
3809       USE control_parameters,                                                 &
3810           ONLY:  land_surface, message_string, urban_surface
3811
3812       USE grid_variables,                                                     &
3813           ONLY:  dx, dy
3814
3815       USE indices,                                                            &
3816           ONLY:  nx, nxl, nxr, ny, nyn, nys
3817
3818       IMPLICIT NONE
3819
3820       INTEGER(iwp) ::  i      !< loop index along x-direction
3821       INTEGER(iwp) ::  j      !< loop index along y-direction
3822       INTEGER(iwp) ::  n_surf !< number of different surface types at given location
3823
3824       LOGICAL      ::  check_passed !< flag indicating if a check passed
3825
3826!
3827!--    Return if no static input file is available
3828       IF ( .NOT. input_pids_static )  RETURN
3829!
3830!--    Check whether dimension size in input file matches the model dimensions
3831       IF ( dim_static%nx-1 /= nx  .OR.  dim_static%ny-1 /= ny )  THEN
3832          message_string = 'Static input file: horizontal dimension in ' //    &
3833                           'x- and/or y-direction ' //                         &
3834                           'do not match the respective model dimension'
3835          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0548', 1, 2, 0, 6, 0 )
3836       ENDIF
3837!
3838!--    Check if grid spacing of provided input data matches the respective
3839!--    grid spacing in the model.
3840       IF ( ABS( dim_static%x(1) - dim_static%x(0) - dx ) > 10E-6_wp  .OR.     &
3841            ABS( dim_static%y(1) - dim_static%y(0) - dy ) > 10E-6_wp )  THEN
3842          message_string = 'Static input file: horizontal grid spacing ' //    &
3843                           'in x- and/or y-direction ' //                      &
3844                           'do not match the respective model grid spacing.'
3845          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0549', 1, 2, 0, 6, 0 )
3846       ENDIF
3847!
3848!--    Check for correct dimension of surface_fractions, should run from 0-2.
3849       IF ( surface_fraction_f%from_file )  THEN
3850          IF ( surface_fraction_f%nf-1 > 2 )  THEN
3851             message_string = 'nsurface_fraction must not be larger than 3.' 
3852             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0580', 1, 2, 0, 6, 0 )
3853          ENDIF
3854       ENDIF
3855!
3856!--    Check orography for fill-values. For the moment, give an error message.
3857!--    More advanced methods, e.g. a nearest neighbor algorithm as used in GIS
3858!--    systems might be implemented later.
3859!--    Please note, if no terrain height is provided, it is set to 0.
3860       IF ( ANY( terrain_height_f%var == terrain_height_f%fill ) )  THEN
3861          message_string = 'NetCDF variable zt is not ' //                     &
3862                           'allowed to have missing data'
3863          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0550', 2, 2, myid, 6, 0 )
3864       ENDIF
3865!
3866!--    Check for negative terrain heights
3867       IF ( ANY( terrain_height_f%var < 0.0_wp ) )  THEN
3868          message_string = 'NetCDF variable zt is not ' //                     &
3869                           'allowed to have negative values'
3870          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0551', 2, 2, myid, 6, 0 )
3871       ENDIF
3872!
3873!--    If 3D buildings are read, check if building information is consistent
3874!--    to numeric grid.
3875       IF ( buildings_f%from_file )  THEN
3876          IF ( buildings_f%lod == 2 )  THEN
3877             IF ( buildings_f%nz > SIZE( zu ) )  THEN
3878                message_string = 'Reading 3D building data - too much ' //     &
3879                                 'data points along the vertical coordinate.'
3880                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0552', 2, 2, 0, 6, 0 )
3881             ENDIF
3882
3883             IF ( ANY( ABS( buildings_f%z(0:buildings_f%nz-1) -                &
3884                       zu(0:buildings_f%nz-1) ) > 1E-6_wp ) )  THEN
3885                message_string = 'Reading 3D building data - vertical ' //     &
3886                                 'coordinate do not match numeric grid.'
3887                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0553', 2, 2, myid, 6, 0 )
3888             ENDIF
3889          ENDIF
3890       ENDIF
3891
3892!
3893!--    Skip further checks concerning buildings and natural surface properties
3894!--    if no urban surface and land surface model are applied.
3895       IF (  .NOT. land_surface  .AND.  .NOT. urban_surface )  RETURN
3896!
3897!--    Check for minimum requirement of surface-classification data in case
3898!--    static input file is used.
3899       IF ( ( .NOT. vegetation_type_f%from_file  .OR.                          &
3900              .NOT. pavement_type_f%from_file    .OR.                          &
3901              .NOT. water_type_f%from_file       .OR.                          &
3902              .NOT. soil_type_f%from_file             ) .OR.                   &
3903             ( urban_surface  .AND.  .NOT. building_type_f%from_file ) )  THEN
3904          message_string = 'Minimum requirement for surface classification ' //&
3905                           'is not fulfilled. At least ' //                    &
3906                           'vegetation_type, pavement_type, ' //               &
3907                           'soil_type and water_type are '//                   &
3908                           'required. If urban-surface model is applied, ' //  &
3909                           'also building_type is required'
3910          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0554', 1, 2, 0, 6, 0 )
3911       ENDIF
3912!
3913!--    Check for general availability of input variables.
3914!--    If vegetation_type is 0 at any location, vegetation_pars as well as
3915!--    root_area_dens_s are required.
3916       IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
3917          IF ( ANY( vegetation_type_f%var == 0 ) )  THEN
3918             IF ( .NOT. vegetation_pars_f%from_file )  THEN
3919                message_string = 'If vegetation_type = 0 at any location, ' // &
3920                                 'vegetation_pars is required'
3921                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0555', 2, 2, -1, 6, 0 )
3922             ENDIF
3923             IF ( .NOT. root_area_density_lsm_f%from_file )  THEN
3924                message_string = 'If vegetation_type = 0 at any location, ' // &
3925                                 'root_area_dens_s is required'
3926                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0556', 2, 2, myid, 6, 0 )
3927             ENDIF
3928          ENDIF
3929       ENDIF
3930!
3931!--    If soil_type is zero at any location, soil_pars is required.
3932       IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
3933          check_passed = .TRUE.
3934          IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
3935             IF ( ANY( soil_type_f%var_2d == 0 ) )  THEN
3936                IF ( .NOT. soil_pars_f%from_file )  check_passed = .FALSE.
3937             ENDIF
3938          ELSE
3939             IF ( ANY( soil_type_f%var_3d == 0 ) )  THEN
3940                IF ( .NOT. soil_pars_f%from_file )  check_passed = .FALSE.
3941             ENDIF
3942          ENDIF
3943          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3944             message_string = 'If soil_type = 0 at any location, ' //          &
3945                              'soil_pars is required'
3946             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0557', 2, 2, myid, 6, 0 )
3947          ENDIF
3948       ENDIF
3949!
3950!--    Buildings require a type in case of urban-surface model.
3951       IF ( buildings_f%from_file  .AND.  .NOT. building_type_f%from_file  )  THEN
3952          message_string = 'If buildings are provided, also building_type ' // &
3953                           'is required'
3954          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0581', 2, 2, myid, 6, 0 )
3955       ENDIF
3956!
3957!--    Buildings require an ID.
3958       IF ( buildings_f%from_file  .AND.  .NOT. building_id_f%from_file  )  THEN
3959          message_string = 'If buildings are provided, also building_id ' //   &
3960                           'is required'
3961          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0582', 2, 2, myid, 6, 0 )
3962       ENDIF
3963!
3964!--    If building_type is zero at any location, building_pars is required.
3965       IF ( building_type_f%from_file )  THEN
3966          IF ( ANY( building_type_f%var == 0 ) )  THEN
3967             IF ( .NOT. building_pars_f%from_file )  THEN
3968                message_string = 'If building_type = 0 at any location, ' //   &
3969                                 'building_pars is required'
3970                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0558', 2, 2, myid, 6, 0 )
3971             ENDIF
3972          ENDIF
3973       ENDIF
3974!
3975!--    If building_type is provided, also building_id is needed (due to the
3976!--    filtering algorithm).
3977       IF ( building_type_f%from_file  .AND.  .NOT. building_id_f%from_file )  &
3978       THEN
3979          message_string = 'If building_type is provided, also building_id '// &
3980                           'is required'
3981          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0519', 2, 2, myid, 6, 0 )
3982       ENDIF       
3983!
3984!--    If albedo_type is zero at any location, albedo_pars is required.
3985       IF ( albedo_type_f%from_file )  THEN
3986          IF ( ANY( albedo_type_f%var == 0 ) )  THEN
3987             IF ( .NOT. albedo_pars_f%from_file )  THEN
3988                message_string = 'If albedo_type = 0 at any location, ' //     &
3989                                 'albedo_pars is required'
3990                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0559', 2, 2, myid, 6, 0 )
3991             ENDIF
3992          ENDIF
3993       ENDIF
3994!
3995!--    If pavement_type is zero at any location, pavement_pars is required.
3996       IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
3997          IF ( ANY( pavement_type_f%var == 0 ) )  THEN
3998             IF ( .NOT. pavement_pars_f%from_file )  THEN
3999                message_string = 'If pavement_type = 0 at any location, ' //   &
4000                                 'pavement_pars is required'
4001                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0560', 2, 2, myid, 6, 0 )
4002             ENDIF
4003          ENDIF
4004       ENDIF
4005!
4006!--    If pavement_type is zero at any location, also pavement_subsurface_pars
4007!--    is required.
4008       IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
4009          IF ( ANY( pavement_type_f%var == 0 ) )  THEN
4010             IF ( .NOT. pavement_subsurface_pars_f%from_file )  THEN
4011                message_string = 'If pavement_type = 0 at any location, ' //   &
4012                                 'pavement_subsurface_pars is required'
4013                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0561', 2, 2, myid, 6, 0 )
4014             ENDIF
4015          ENDIF
4016       ENDIF
4017!
4018!--    If water_type is zero at any location, water_pars is required.
4019       IF ( water_type_f%from_file )  THEN
4020          IF ( ANY( water_type_f%var == 0 ) )  THEN
4021             IF ( .NOT. water_pars_f%from_file )  THEN
4022                message_string = 'If water_type = 0 at any location, ' //      &
4023                                 'water_pars is required'
4024                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0562', 2, 2,myid, 6, 0 )
4025             ENDIF
4026          ENDIF
4027       ENDIF
4028!
4029!--    Check for local consistency of the input data.
4030       DO  i = nxl, nxr
4031          DO  j = nys, nyn
4032!
4033!--          For each (y,x)-location at least one of the parameters
4034!--          vegetation_type, pavement_type, building_type, or water_type
4035!--          must be set to a non­missing value.
4036             IF ( land_surface  .AND.  .NOT. urban_surface )  THEN
4037                IF ( vegetation_type_f%var(j,i) == vegetation_type_f%fill  .AND.&
4038                     pavement_type_f%var(j,i)   == pavement_type_f%fill    .AND.&
4039                     water_type_f%var(j,i)      == water_type_f%fill )  THEN
4040                   WRITE( message_string, * )                                  &
4041                                    'At least one of the parameters '//        &
4042                                    'vegetation_type, pavement_type, '     //  &
4043                                    'or water_type must be set '//             &
4044                                    'to a non-missing value. Grid point: ', j, i
4045                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0563', 2, 2, myid, 6, 0 )
4046                ENDIF
4047             ELSEIF ( land_surface  .AND.  urban_surface )  THEN
4048                IF ( vegetation_type_f%var(j,i) == vegetation_type_f%fill  .AND.&
4049                     pavement_type_f%var(j,i)   == pavement_type_f%fill    .AND.&
4050                     building_type_f%var(j,i)   == building_type_f%fill    .AND.&
4051                     water_type_f%var(j,i)      == water_type_f%fill )  THEN
4052                   WRITE( message_string, * )                                  &
4053                                 'At least one of the parameters '//           &
4054                                 'vegetation_type, pavement_type, '  //        &
4055                                 'building_type, or water_type must be set '// &
4056                                 'to a non-missing value. Grid point: ', j, i
4057                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0563', 2, 2, myid, 6, 0 )
4058                ENDIF
4059             ENDIF
4060               
4061!
4062!--          Note that a soil_type is required for each location (y,x) where
4063!--          either vegetation_type or pavement_type is a non­missing value.
4064             IF ( ( vegetation_type_f%var(j,i) /= vegetation_type_f%fill  .OR. &
4065                    pavement_type_f%var(j,i)   /= pavement_type_f%fill ) )  THEN
4066                check_passed = .TRUE.
4067                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
4068                   IF ( soil_type_f%var_2d(j,i) == soil_type_f%fill )          &
4069                      check_passed = .FALSE.
4070                ELSE
4071                   IF ( ANY( soil_type_f%var_3d(:,j,i) == soil_type_f%fill) )  &
4072                      check_passed = .FALSE.
4073                ENDIF
4074
4075                IF ( .NOT. check_passed )  THEN
4076                   message_string = 'soil_type is required for each '//        &
4077                                 'location (y,x) where vegetation_type or ' // &
4078                                 'pavement_type is a non-missing value.'
4079                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0564',            &
4080                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4081                ENDIF
4082             ENDIF
4083!
4084!--          Check for consistency of surface fraction. If more than one type
4085!--          is set, surface fraction need to be given and the sum must not
4086!--          be larger than 1.
4087             n_surf = 0
4088             IF ( vegetation_type_f%var(j,i) /= vegetation_type_f%fill )       &
4089                n_surf = n_surf + 1
4090             IF ( water_type_f%var(j,i)      /= water_type_f%fill )            &
4091                n_surf = n_surf + 1
4092             IF ( pavement_type_f%var(j,i)   /= pavement_type_f%fill )         &
4093                n_surf = n_surf + 1
4094
4095             IF ( n_surf > 1 )  THEN
4096                IF ( .NOT. surface_fraction_f%from_file )  THEN
4097                   message_string = 'If more than one surface type is ' //     &
4098                                 'given at a location, surface_fraction ' //   &
4099                                 'must be provided.'
4100                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0565',            &
4101                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4102                ELSEIF ( ANY ( surface_fraction_f%frac(:,j,i) ==               &
4103                               surface_fraction_f%fill ) )  THEN
4104                   message_string = 'If more than one surface type is ' //     &
4105                                 'given at a location, surface_fraction ' //   &
4106                                 'must be provided.'
4107                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0565',            &
4108                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4109                ENDIF
4110             ENDIF
4111!
4112!--          Check for further mismatches. e.g. relative fractions exceed 1 or
4113!--          vegetation_type is set but surface vegetation fraction is zero,
4114!--          etc..
4115             IF ( surface_fraction_f%from_file )  THEN
4116!
4117!--             Sum of relative fractions must not exceed 1.
4118                IF ( SUM ( surface_fraction_f%frac(0:2,j,i) ) > 1.0_wp )  THEN
4119                   message_string = 'surface_fraction must not exceed 1'
4120                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0566',            &
4121                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4122                ENDIF
4123!
4124!--             Relative fraction for a type must not be zero at locations where
4125!--             this type is set.
4126                IF (                                                           &
4127                  ( vegetation_type_f%var(j,i) /= vegetation_type_f%fill  .AND.&
4128                 ( surface_fraction_f%frac(ind_veg_wall,j,i) == 0.0_wp .OR.    &
4129                   surface_fraction_f%frac(ind_veg_wall,j,i) ==                &
4130                                                     surface_fraction_f%fill ) &
4131                  )  .OR.                                                      &
4132                  ( pavement_type_f%var(j,i) /= pavement_type_f%fill     .AND. &
4133                 ( surface_fraction_f%frac(ind_pav_green,j,i) == 0.0_wp .OR.   &
4134                   surface_fraction_f%frac(ind_pav_green,j,i) ==               &
4135                                                     surface_fraction_f%fill ) &
4136                  )  .OR.                                                      &
4137                  ( water_type_f%var(j,i) /= water_type_f%fill           .AND. &
4138                 ( surface_fraction_f%frac(ind_wat_win,j,i) == 0.0_wp .OR.     &
4139                   surface_fraction_f%frac(ind_wat_win,j,i) ==                 &
4140                                                     surface_fraction_f%fill ) &
4141                  ) )  THEN
4142                   WRITE( message_string, * ) 'Mismatch in setting of '     // &
4143                             'surface_fraction. Vegetation-, pavement-, or '// &
4144                             'water surface is given at (i,j) = ( ', i, j,     &
4145                             ' ), but surface fraction is 0 for the given type.'
4146                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0567',            &
4147                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4148                ENDIF
4149!
4150!--             Relative fraction for a type must not contain non-zero values
4151!--             if this type is not set.
4152                IF (                                                           &
4153                  ( vegetation_type_f%var(j,i) == vegetation_type_f%fill  .AND.&
4154                 ( surface_fraction_f%frac(ind_veg_wall,j,i) /= 0.0_wp .AND.   &
4155                   surface_fraction_f%frac(ind_veg_wall,j,i) /=                &
4156                                                     surface_fraction_f%fill ) &
4157                  )  .OR.                                                      &
4158                  ( pavement_type_f%var(j,i) == pavement_type_f%fill     .AND. &
4159                 ( surface_fraction_f%frac(ind_pav_green,j,i) /= 0.0_wp .AND.  &
4160                   surface_fraction_f%frac(ind_pav_green,j,i) /=               &
4161                                                     surface_fraction_f%fill ) &
4162                  )  .OR.                                                      &
4163                  ( water_type_f%var(j,i) == water_type_f%fill           .AND. &
4164                 ( surface_fraction_f%frac(ind_wat_win,j,i) /= 0.0_wp .AND.    &
4165                   surface_fraction_f%frac(ind_wat_win,j,i) /=                 &
4166                                                     surface_fraction_f%fill ) &
4167                  ) )  THEN
4168                   WRITE( message_string, * ) 'Mismatch in setting of '     // &
4169                             'surface_fraction. Vegetation-, pavement-, or '// &
4170                             'water surface is not given at (i,j) = ( ', i, j, &
4171                             ' ), but surface fraction is not 0 for the ' //   &
4172                             'given type.'
4173                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0568',            &
4174                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4175                ENDIF
4176             ENDIF
4177!
4178!--          Check vegetation_pars. If vegetation_type is 0, all parameters
4179!--          need to be set, otherwise, single parameters set by
4180!--          vegetation_type can be overwritten.
4181             IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
4182                IF ( vegetation_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
4183                   IF ( ANY( vegetation_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==               &
4184                             vegetation_pars_f%fill ) )  THEN
4185                      message_string = 'If vegetation_type(y,x) = 0, all '  // &
4186                                       'parameters of vegetation_pars at '//   &
4187                                       'this location must be set.'
4188                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0569',         &
4189                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4190                   ENDIF
4191                ENDIF
4192             ENDIF
4193!
4194!--          Check root distribution. If vegetation_type is 0, all levels must
4195!--          be set.
4196             IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
4197                IF ( vegetation_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
4198                   IF ( ANY( root_area_density_lsm_f%var(:,j,i) ==             &
4199                             root_area_density_lsm_f%fill ) )  THEN
4200                      message_string = 'If vegetation_type(y,x) = 0, all ' //  &
4201                                       'levels of root_area_dens_s ' //        &
4202                                       'must be set at this location.'
4203                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0570',         &
4204                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4205                   ENDIF
4206                ENDIF
4207             ENDIF
4208!
4209!--          Check soil parameters. If soil_type is 0, all parameters
4210!--          must be set.
4211             IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
4212                check_passed = .TRUE.
4213                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
4214                   IF ( soil_type_f%var_2d(j,i) == 0 )  THEN
4215                      IF ( ANY( soil_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                  &
4216                                soil_pars_f%fill ) )  check_passed = .FALSE.
4217                   ENDIF
4218                ELSE
4219                   IF ( ANY( soil_type_f%var_3d(:,j,i) == 0 ) )  THEN
4220                      IF ( ANY( soil_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                  &
4221                                soil_pars_f%fill ) )  check_passed = .FALSE.
4222                   ENDIF
4223                ENDIF
4224                IF ( .NOT. check_passed )  THEN
4225                   message_string = 'If soil_type(y,x) = 0, all levels of '  //&
4226                                    'soil_pars at this location must be set.'
4227                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0571',            &
4228                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4229                ENDIF
4230             ENDIF
4231
4232!
4233!--          Check building parameters. If building_type is 0, all parameters
4234!--          must be set.
4235             IF ( building_type_f%from_file )  THEN
4236                IF ( building_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
4237                   IF ( ANY( building_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                 &
4238                             building_pars_f%fill ) )  THEN
4239                      message_string = 'If building_type(y,x) = 0, all ' //    &
4240                                       'parameters of building_pars at this '//&
4241                                       'location must be set.'
4242                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0572',         &
4243                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4244                   ENDIF
4245                ENDIF
4246             ENDIF
4247!
4248!--          Check if building_type is set at each building and vice versa.
4249             IF ( building_type_f%from_file  .AND.  buildings_f%from_file )  THEN
4250                IF ( buildings_f%lod == 1 )  THEN
4251                   IF ( buildings_f%var_2d(j,i)  /= buildings_f%fill1  .AND.   &
4252                        building_type_f%var(j,i) == building_type_f%fill )  THEN
4253                      WRITE( message_string, * ) 'Each location where a ' //   &
4254                                         'building is set requires a type ' // &
4255                                         '( and vice versa ) in case the ' //  &
4256                                         'urban-surface model is applied. ' // &
4257                                         'i, j = ', i, j
4258                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0573',         &
4259                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4260                   ENDIF
4261                ENDIF
4262                IF ( buildings_f%lod == 2 )  THEN
4263                   IF ( ANY( buildings_f%var_3d(:,j,i) == 1 )  .AND.           &
4264                        building_type_f%var(j,i) == building_type_f%fill )  THEN
4265                      WRITE( message_string, * ) 'Each location where a ' //   &
4266                                         'building is set requires a type ' // &
4267                                         '( and vice versa ) in case the ' //  &
4268                                         'urban-surface model is applied. ' // &
4269                                         'i, j = ', i, j
4270                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0573',         &
4271                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4272                   ENDIF
4273                ENDIF
4274             ENDIF
4275!
4276!--          Check if at each location where a building is present also an ID
4277!--          is set and vice versa.
4278             IF ( buildings_f%from_file )  THEN
4279                IF ( buildings_f%lod == 1 )  THEN
4280                   IF ( buildings_f%var_2d(j,i) /= buildings_f%fill1  .AND.    &
4281                        building_id_f%var(j,i)  == building_id_f%fill )  THEN
4282                      WRITE( message_string, * ) 'Each location where a ' //   &
4283                                         'building is set requires an ID ' //  &
4284                                         '( and vice versa ). i, j = ', i, j
4285                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0574',         &
4286                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4287                   ENDIF
4288                ELSEIF ( buildings_f%lod == 2 )  THEN
4289                   IF ( ANY( buildings_f%var_3d(:,j,i) == 1 )  .AND.           &
4290                        building_id_f%var(j,i) == building_id_f%fill )  THEN
4291                      WRITE( message_string, * ) 'Each location where a ' //   &
4292                                         'building is set requires an ID ' //  &
4293                                         '( and vice versa ). i, j = ', i, j
4294                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0574',         &
4295                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4296                   ENDIF
4297                ENDIF
4298             ENDIF
4299!
4300!--          Check if building ID is set where a bulding is defined.
4301             IF ( buildings_f%from_file )  THEN
4302                IF ( buildings_f%lod == 1 )  THEN
4303                   IF ( buildings_f%var_2d(j,i) /= buildings_f%fill1  .AND.   &
4304                        building_id_f%var(j,i)  == building_id_f%fill )  THEN
4305                      WRITE( message_string, * ) 'Each building grid point '// &
4306                                                 'requires an ID.', i, j
4307                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0575',         &
4308                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4309                   ENDIF
4310                ELSEIF ( buildings_f%lod == 2 )  THEN
4311                   IF ( ANY( buildings_f%var_3d(:,j,i) == 1 )  .AND.           &
4312                        building_id_f%var(j,i) == building_id_f%fill )  THEN
4313                      WRITE( message_string, * ) 'Each building grid point '// &
4314                                                 'requires an ID.', i, j
4315                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0575',         &
4316                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4317                   ENDIF
4318                ENDIF
4319             ENDIF
4320!
4321!--          Check albedo parameters. If albedo_type is 0, all parameters
4322!--          must be set.
4323             IF ( albedo_type_f%from_file )  THEN
4324                IF ( albedo_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
4325                   IF ( ANY( albedo_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                   &
4326                             albedo_pars_f%fill ) )  THEN
4327                      message_string = 'If albedo_type(y,x) = 0, all ' //      &
4328                                       'parameters of albedo_pars at this ' // &
4329                                       'location must be set.'
4330                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0576',         &
4331                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4332                   ENDIF
4333                ENDIF
4334             ENDIF
4335
4336!
4337!--          Check pavement parameters. If pavement_type is 0, all parameters
4338!--          of pavement_pars must be set at this location.
4339             IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
4340                IF ( pavement_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
4341                   IF ( ANY( pavement_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                 &
4342                             pavement_pars_f%fill ) )  THEN
4343                      message_string = 'If pavement_type(y,x) = 0, all ' //    &
4344                                       'parameters of pavement_pars at this '//&
4345                                       'location must be set.'
4346                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0577',         &
4347                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4348                   ENDIF
4349                ENDIF
4350             ENDIF
4351!
4352!--          Check pavement-subsurface parameters. If pavement_type is 0,
4353!--          all parameters of pavement_subsurface_pars must be set  at this
4354!--          location.
4355             IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
4356                IF ( pavement_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
4357                   IF ( ANY( pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,j,i) ==   &
4358                             pavement_subsurface_pars_f%fill ) )  THEN
4359                      message_string = 'If pavement_type(y,x) = 0, all ' //    &
4360                                       'parameters of '                  //    &
4361                                       'pavement_subsurface_pars at this '//   &
4362                                       'location must be set.'
4363                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0578',         &
4364                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4365                   ENDIF
4366                ENDIF
4367             ENDIF
4368
4369!
4370!--          Check water parameters. If water_type is 0, all parameters
4371!--          must be set  at this location.
4372             IF ( water_type_f%from_file )  THEN
4373                IF ( water_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
4374                   IF ( ANY( water_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                    &
4375                             water_pars_f%fill ) )  THEN
4376                      message_string = 'If water_type(y,x) = 0, all ' //       &
4377                                       'parameters of water_pars at this ' //  &
4378                                       'location must be set.'
4379                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0579',         &
4380                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4381                   ENDIF
4382                ENDIF
4383             ENDIF
4384
4385          ENDDO
4386       ENDDO
4387
4388    END SUBROUTINE netcdf_data_input_check_static
4389
4390!------------------------------------------------------------------------------!
4391! Description:
4392! ------------
4393!> Resize 8-bit 2D Integer array: (nys:nyn,nxl:nxr) -> (nysg:nyng,nxlg:nxrg)
4394!------------------------------------------------------------------------------!
4395    SUBROUTINE resize_array_2d_int8( var, js, je, is, ie )
4396   
4397       IMPLICIT NONE
4398
4399       INTEGER(iwp) ::  je !< upper index bound along y direction
4400       INTEGER(iwp) ::  js !< lower index bound along y direction
4401       INTEGER(iwp) ::  ie !< upper index bound along x direction
4402       INTEGER(iwp) ::  is !< lower index bound along x direction
4403       
4404       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var     !< treated variable
4405       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var_tmp !< temporary copy
4406!
4407!--    Allocate temporary variable
4408       ALLOCATE( var_tmp(js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4409!
4410!--    Temporary copy of the variable
4411       var_tmp(js:je,is:ie) = var(js:je,is:ie)
4412!
4413!--    Resize the array
4414       DEALLOCATE( var )
4415       ALLOCATE( var(js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4416!
4417!--    Transfer temporary copy back to original array
4418       var(js:je,is:ie) = var_tmp(js:je,is:ie)
4419
4420    END SUBROUTINE resize_array_2d_int8
4421   
4422!------------------------------------------------------------------------------!
4423! Description:
4424! ------------
4425!> Resize 32-bit 2D Integer array: (nys:nyn,nxl:nxr) -> (nysg:nyng,nxlg:nxrg)
4426!------------------------------------------------------------------------------!
4427    SUBROUTINE resize_array_2d_int32( var, js, je, is, ie )
4428
4429       IMPLICIT NONE
4430       
4431       INTEGER(iwp) ::  je !< upper index bound along y direction
4432       INTEGER(iwp) ::  js !< lower index bound along y direction
4433       INTEGER(iwp) ::  ie !< upper index bound along x direction
4434       INTEGER(iwp) ::  is !< lower index bound along x direction
4435
4436       INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var     !< treated variable
4437       INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var_tmp !< temporary copy
4438!
4439!--    Allocate temporary variable
4440       ALLOCATE( var_tmp(js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4441!
4442!--    Temporary copy of the variable
4443       var_tmp(js:je,is:ie) = var(js:je,is:ie)
4444!
4445!--    Resize the array
4446       DEALLOCATE( var )
4447       ALLOCATE( var(js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4448!
4449!--    Transfer temporary copy back to original array
4450       var(js:je,is:ie) = var_tmp(js:je,is:ie)
4451
4452    END SUBROUTINE resize_array_2d_int32
4453   
4454!------------------------------------------------------------------------------!
4455! Description:
4456! ------------
4457!> Resize 8-bit 3D Integer array: (:,nys:nyn,nxl:nxr) -> (:,nysg:nyng,nxlg:nxrg)
4458!------------------------------------------------------------------------------!
4459    SUBROUTINE resize_array_3d_int8( var, ks, ke, js, je, is, ie )
4460
4461       IMPLICIT NONE
4462
4463       INTEGER(iwp) ::  je !< upper index bound along y direction
4464       INTEGER(iwp) ::  js !< lower index bound along y direction
4465       INTEGER(iwp) ::  ie !< upper index bound along x direction
4466       INTEGER(iwp) ::  is !< lower index bound along x direction
4467       INTEGER(iwp) ::  ke !< upper bound of treated array in z-direction 
4468       INTEGER(iwp) ::  ks !< lower bound of treated array in z-direction 
4469       
4470       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var     !< treated variable
4471       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_tmp !< temporary copy
4472!
4473!--    Allocate temporary variable
4474       ALLOCATE( var_tmp(ks:ke,js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4475!
4476!--    Temporary copy of the variable
4477       var_tmp(ks:ke,js:je,is:ie) = var(ks:ke,js:je,is:ie)
4478!
4479!--    Resize the array
4480       DEALLOCATE( var )
4481       ALLOCATE( var(ks:ke,js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4482!
4483!--    Transfer temporary copy back to original array
4484       var(ks:ke,js:je,is:ie) = var_tmp(ks:ke,js:je,is:ie)
4485
4486    END SUBROUTINE resize_array_3d_int8
4487   
4488!------------------------------------------------------------------------------!
4489! Description:
4490! ------------
4491!> Resize 3D Real array: (:,nys:nyn,nxl:nxr) -> (:,nysg:nyng,nxlg:nxrg)
4492!------------------------------------------------------------------------------!
4493    SUBROUTINE resize_array_3d_real( var, ks, ke, js, je, is, ie )
4494
4495       IMPLICIT NONE
4496
4497       INTEGER(iwp) ::  je !< upper index bound along y direction
4498       INTEGER(iwp) ::  js !< lower index bound along y direction
4499       INTEGER(iwp) ::  ie !< upper index bound along x direction
4500       INTEGER(iwp) ::  is !< lower index bound along x direction
4501       INTEGER(iwp) ::  ke !< upper bound of treated array in z-direction 
4502       INTEGER(iwp) ::  ks !< lower bound of treated array in z-direction 
4503       
4504       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var     !< treated variable
4505       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_tmp !< temporary copy
4506!
4507!--    Allocate temporary variable
4508       ALLOCATE( var_tmp(ks:ke,js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4509!
4510!--    Temporary copy of the variable
4511       var_tmp(ks:ke,js:je,is:ie) = var(ks:ke,js:je,is:ie)
4512!
4513!--    Resize the array
4514       DEALLOCATE( var )
4515       ALLOCATE( var(ks:ke,js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4516!
4517!--    Transfer temporary copy back to original array
4518       var(ks:ke,js:je,is:ie) = var_tmp(ks:ke,js:je,is:ie)
4519
4520    END SUBROUTINE resize_array_3d_real
4521   
4522!------------------------------------------------------------------------------!
4523! Description:
4524! ------------
4525!> Resize 4D Real array: (:,:,nys:nyn,nxl:nxr) -> (:,nysg:nyng,nxlg:nxrg)
4526!------------------------------------------------------------------------------!
4527    SUBROUTINE resize_array_4d_real( var, k1s, k1e, k2s, k2e, js, je, is, ie )
4528
4529       IMPLICIT NONE
4530       
4531       INTEGER(iwp) ::  je  !< upper index bound along y direction
4532       INTEGER(iwp) ::  js  !< lower index bound along y direction
4533       INTEGER(iwp) ::  ie  !< upper index bound along x direction
4534       INTEGER(iwp) ::  is  !< lower index bound along x direction
4535       INTEGER(iwp) ::  k1e !< upper bound of treated array in z-direction 
4536       INTEGER(iwp) ::  k1s !< lower bound of treated array in z-direction
4537       INTEGER(iwp) ::  k2e !< upper bound of treated array along parameter space 
4538       INTEGER(iwp) ::  k2s !< lower bound of treated array along parameter space 
4539       
4540       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  var     !< treated variable
4541       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_tmp !< temporary copy
4542!
4543!--    Allocate temporary variable
4544       ALLOCATE( var_tmp(k1s:k1e,k2s:k2e,js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4545!
4546!--    Temporary copy of the variable
4547       var_tmp(k1s:k1e,k2s:k2e,js:je,is:ie) = var(k1s:k1e,k2s:k2e,js:je,is:ie)
4548!
4549!--    Resize the array
4550       DEALLOCATE( var )
4551       ALLOCATE( var(k1s:k1e,k2s:k2e,js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4552!
4553!--    Transfer temporary copy back to original array
4554       var(k1s:k1e,k2s:k2e,js:je,is:ie) = var_tmp(k1s:k1e,k2s:k2e,js:je,is:ie)
4555
4556    END SUBROUTINE resize_array_4d_real
4557   
4558!------------------------------------------------------------------------------!
4559! Description:
4560! ------------
4561!> Vertical interpolation and extrapolation of 1D variables.
4562!------------------------------------------------------------------------------!
4563    SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_1d( var, z_grid, z_file)
4564
4565       IMPLICIT NONE
4566
4567       INTEGER(iwp) ::  k       !< running index z-direction file
4568       INTEGER(iwp) ::  kk      !< running index z-direction stretched model grid
4569       INTEGER(iwp) ::  kl      !< lower index bound along z-direction
4570       INTEGER(iwp) ::  ku      !< upper index bound along z-direction
4571
4572       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_grid                  !< grid levels on numeric grid
4573       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_file                  !< grid levels on file grid
4574       REAL(wp), DIMENSION(:), INTENT(INOUT) ::  var      !< treated variable
4575       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE   ::  var_tmp  !< temporary variable
4576
4577
4578       kl = LBOUND(var,1)
4579       ku = UBOUND(var,1)
4580       ALLOCATE( var_tmp(kl:ku) )
4581
4582       DO  k = kl, ku
4583
4584          kk = MINLOC( ABS( z_file - z_grid(k) ), DIM = 1 )
4585
4586          IF ( kk < ku )  THEN
4587             IF ( z_file(kk) - z_grid(k) <= 0.0_wp )  THEN
4588                var_tmp(k) = var(kk) +                                         &
4589                                       ( var(kk+1)        - var(kk)    ) /     &
4590                                       ( z_file(kk+1)     - z_file(kk) ) *     &
4591                                       ( z_grid(k)        - z_file(kk) )
4592
4593             ELSEIF ( z_file(kk) - z_grid(k) > 0.0_wp )  THEN
4594                var_tmp(k) = var(kk-1) +                                       &
4595                                         ( var(kk)     - var(kk-1)    ) /      &
4596                                         ( z_file(kk)  - z_file(kk-1) ) *      &
4597                                         ( z_grid(k)   - z_file(kk-1) )
4598             ENDIF
4599!
4600!--       Extrapolate
4601          ELSE
4602
4603             var_tmp(k) = var(ku) +   ( var(ku)    - var(ku-1)      ) /        &
4604                                      ( z_file(ku) - z_file(ku-1)   ) *        &
4605                                      ( z_grid(k)  - z_file(ku)     )
4606
4607          ENDIF
4608
4609       ENDDO
4610       var(:) = var_tmp(:)
4611
4612       DEALLOCATE( var_tmp )
4613
4614
4615    END SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_1d
4616
4617
4618!------------------------------------------------------------------------------!
4619! Description:
4620! ------------
4621!> Vertical interpolation and extrapolation of 1D variables from Inifor grid
4622!> onto Palm grid, where both have same dimension. Please note, the passed
4623!> paramter list in 1D version is different compared to 2D version.
4624!------------------------------------------------------------------------------!
4625    SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_1d_soil( var, var_file,           &
4626                                                      z_grid, z_file,          &
4627                                                      nzb_var, nzt_var,        &
4628                                                      nzb_file, nzt_file )
4629
4630       IMPLICIT NONE
4631
4632       INTEGER(iwp) ::  k        !< running index z-direction file
4633       INTEGER(iwp) ::  kk       !< running index z-direction stretched model grid
4634       INTEGER(iwp) ::  ku       !< upper index bound along z-direction for varialbe from file
4635       INTEGER(iwp) ::  nzb_var  !< lower bound of final array
4636       INTEGER(iwp) ::  nzt_var  !< upper bound of final array
4637       INTEGER(iwp) ::  nzb_file !< lower bound of file array
4638       INTEGER(iwp) ::  nzt_file !< upper bound of file array
4639
4640!        LOGICAL, OPTIONAL ::  zsoil !< flag indicating reverse z-axis, i.e. zsoil instead of height, e.g. in case of ocean or soil
4641
4642       REAL(wp), DIMENSION(nzb_var:nzt_var)   ::  z_grid   !< grid levels on numeric grid
4643       REAL(wp), DIMENSION(nzb_file:nzt_file) ::  z_file   !< grid levels on file grid
4644       REAL(wp), DIMENSION(nzb_var:nzt_var)   ::  var      !< treated variable
4645       REAL(wp), DIMENSION(nzb_file:nzt_file) ::  var_file !< temporary variable
4646
4647       ku = nzt_file
4648
4649       DO  k = nzb_var, nzt_var
4650!
4651!--       Determine index on Inifor grid which is closest to the actual height
4652          kk = MINLOC( ABS( z_file - z_grid(k) ), DIM = 1 )
4653!
4654!--       If closest index on Inifor grid is smaller than top index,
4655!--       interpolate the data
4656          IF ( kk < nzt_file )  THEN
4657             IF ( z_file(kk) - z_grid(k) <= 0.0_wp )  THEN
4658                var(k) = var_file(kk) + ( var_file(kk+1) - var_file(kk) ) /    &
4659                                        ( z_file(kk+1)   - z_file(kk)   ) *    &
4660                                        ( z_grid(k)      - z_file(kk)   )
4661
4662             ELSEIF ( z_file(kk) - z_grid(k) > 0.0_wp )  THEN
4663                var(k) = var_file(kk-1) + ( var_file(kk) - var_file(kk-1) ) /  &
4664                                          ( z_file(kk)   - z_file(kk-1)   ) *  &
4665                                          ( z_grid(k)    - z_file(kk-1)   )
4666             ENDIF
4667!
4668!--       Extrapolate if actual height is above the highest Inifor level
4669          ELSE
4670             var(k) = var_file(ku) + ( var_file(ku) - var_file(ku-1) ) /       &
4671                                     ( z_file(ku)   - z_file(ku-1)   ) *       &
4672                                     ( z_grid(k)    - z_file(ku)     )
4673
4674          ENDIF
4675
4676       ENDDO
4677
4678    END SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_1d_soil
4679
4680!------------------------------------------------------------------------------!
4681! Description:
4682! ------------
4683!> Vertical interpolation and extrapolation of 2D variables at lateral boundaries.
4684!------------------------------------------------------------------------------!
4685    SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_2d( var, z_grid, z_file)
4686
4687       IMPLICIT NONE
4688
4689       INTEGER(iwp) ::  i       !< running index x- or y -direction
4690       INTEGER(iwp) ::  il      !< lower index bound along x- or y-direction
4691       INTEGER(iwp) ::  iu      !< upper index bound along x- or y-direction
4692       INTEGER(iwp) ::  k       !< running index z-direction file
4693       INTEGER(iwp) ::  kk      !< running index z-direction stretched model grid
4694       INTEGER(iwp) ::  kl      !< lower index bound along z-direction
4695       INTEGER(iwp) ::  ku      !< upper index bound along z-direction
4696
4697       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_grid                  !< grid levels on numeric grid
4698       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_file                  !< grid levels on file grid
4699       REAL(wp), DIMENSION(:,:), INTENT(INOUT) ::  var    !< treated variable
4700       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE   ::  var_tmp  !< temporary variable
4701
4702
4703       il = LBOUND(var,2)
4704       iu = UBOUND(var,2)
4705       kl = LBOUND(var,1)
4706       ku = UBOUND(var,1)
4707       ALLOCATE( var_tmp(kl:ku) )
4708
4709       DO  i = il, iu
4710          DO  k = kl, ku
4711
4712             kk = MINLOC( ABS( z_file - z_grid(k) ), DIM = 1 )
4713
4714             IF ( kk < ku )  THEN
4715                IF ( z_file(kk) - z_grid(k) <= 0.0_wp )  THEN
4716                   var_tmp(k) = var(kk,i) +                                    &
4717                                          ( var(kk+1,i)      - var(kk,i)  ) /  &
4718                                          ( z_file(kk+1)     - z_file(kk) ) *  &
4719                                          ( z_grid(k)        - z_file(kk) )
4720
4721                ELSEIF ( z_file(kk) - z_grid(k) > 0.0_wp )  THEN
4722                   var_tmp(k) = var(kk-1,i) +                                  &
4723                                            ( var(kk,i)   - var(kk-1,i)  ) /   &
4724                                            ( z_file(kk)  - z_file(kk-1) ) *   &
4725                                            ( z_grid(k)   - z_file(kk-1) )
4726                ENDIF
4727!
4728!--          Extrapolate
4729             ELSE
4730
4731                var_tmp(k) = var(ku,i) + ( var(ku,i)  - var(ku-1,i)    ) /     &
4732                                         ( z_file(ku) - z_file(ku-1)   ) *     &
4733                                         ( z_grid(k)  - z_file(ku)     )
4734
4735             ENDIF
4736
4737          ENDDO
4738          var(:,i) = var_tmp(:)
4739
4740       ENDDO
4741
4742       DEALLOCATE( var_tmp )
4743
4744
4745    END SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_2d
4746
4747!------------------------------------------------------------------------------!
4748! Description:
4749! ------------
4750!> Vertical interpolation and extrapolation of 3D variables.
4751!------------------------------------------------------------------------------!
4752    SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_3d( var, z_grid, z_file )
4753
4754       IMPLICIT NONE
4755
4756       INTEGER(iwp) ::  i       !< running index x-direction
4757       INTEGER(iwp) ::  il      !< lower index bound along x-direction
4758       INTEGER(iwp) ::  iu      !< upper index bound along x-direction
4759       INTEGER(iwp) ::  j       !< running index y-direction
4760       INTEGER(iwp) ::  jl      !< lower index bound along x-direction
4761       INTEGER(iwp) ::  ju      !< upper index bound along x-direction
4762       INTEGER(iwp) ::  k       !< running index z-direction file
4763       INTEGER(iwp) ::  kk      !< running index z-direction stretched model grid
4764       INTEGER(iwp) ::  kl      !< lower index bound along z-direction
4765       INTEGER(iwp) ::  ku      !< upper index bound along z-direction
4766
4767       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_grid                      !< grid levels on numeric grid
4768       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_file                      !< grid levels on file grid
4769       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(INOUT) ::  var      !< treated variable
4770       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE       ::  var_tmp  !< temporary variable
4771
4772       il = LBOUND(var,3)
4773       iu = UBOUND(var,3)
4774       jl = LBOUND(var,2)
4775       ju = UBOUND(var,2)
4776       kl = LBOUND(var,1)
4777       ku = UBOUND(var,1)
4778
4779       ALLOCATE( var_tmp(kl:ku) )
4780
4781       DO  i = il, iu
4782          DO  j = jl, ju
4783             DO  k = kl, ku
4784
4785                kk = MINLOC( ABS( z_file - z_grid(k) ), DIM = 1 )
4786
4787                IF ( kk < ku )  THEN
4788                   IF ( z_file(kk) - z_grid(k) <= 0.0_wp )  THEN
4789                      var_tmp(k) = var(kk,j,i) +                               &
4790                                             ( var(kk+1,j,i) - var(kk,j,i) ) / &
4791                                             ( z_file(kk+1)  - z_file(kk)  ) * &
4792                                             ( z_grid(k)     - z_file(kk)  )
4793
4794                   ELSEIF ( z_file(kk) - z_grid(k) > 0.0_wp )  THEN
4795                      var_tmp(k) = var(kk-1,j,i) +                             &
4796                                             ( var(kk,j,i) - var(kk-1,j,i) ) / &
4797                                             ( z_file(kk)  - z_file(kk-1)  ) * &
4798                                             ( z_grid(k)   - z_file(kk-1)  )
4799                   ENDIF
4800!
4801!--             Extrapolate
4802                ELSE
4803                   var_tmp(k) = var(ku,j,i) +                                  &
4804                                       ( var(ku,j,i)  - var(ku-1,j,i)   ) /    &
4805                                       ( z_file(ku)   - z_file(ku-1)    ) *    &
4806                                       ( z_grid(k)    - z_file(ku)      )
4807
4808                ENDIF
4809             ENDDO
4810             var(:,j,i) = var_tmp(:)
4811          ENDDO
4812       ENDDO
4813
4814       DEALLOCATE( var_tmp )
4815
4816
4817    END SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_3d
4818
4819!------------------------------------------------------------------------------!
4820! Description:
4821! ------------
4822!> Checks if a given variables is on file
4823!------------------------------------------------------------------------------!
4824    FUNCTION check_existence( vars_in_file, var_name )
4825
4826       IMPLICIT NONE
4827
4828       CHARACTER(LEN=*) ::  var_name                   !< variable to be checked
4829       CHARACTER(LEN=*), DIMENSION(:) ::  vars_in_file !< list of variables in file
4830
4831       INTEGER(iwp) ::  i                              !< loop variable
4832
4833       LOGICAL ::  check_existence                     !< flag indicating whether a variable exist or not - actual return value
4834
4835       i = 1
4836       check_existence = .FALSE.
4837       DO  WHILE ( i <= SIZE( vars_in_file ) )
4838          check_existence = TRIM( vars_in_file(i) ) == TRIM( var_name )  .OR.  &
4839                            check_existence
4840          i = i + 1
4841       ENDDO
4842
4843       RETURN
4844
4845    END FUNCTION check_existence
4846
4847
4848!------------------------------------------------------------------------------!
4849! Description:
4850! ------------
4851!> Closes an existing netCDF file.
4852!------------------------------------------------------------------------------!
4853    SUBROUTINE close_input_file( id )
4854#if defined( __netcdf )
4855
4856       USE pegrid
4857
4858       IMPLICIT NONE
4859
4860       INTEGER(iwp), INTENT(INOUT)        ::  id        !< file id
4861
4862       nc_stat = NF90_CLOSE( id )
4863       CALL handle_error( 'close', 540 )
4864#endif
4865    END SUBROUTINE close_input_file
4866
4867!------------------------------------------------------------------------------!
4868! Description:
4869! ------------
4870!> Opens an existing netCDF file for reading only and returns its id.
4871!------------------------------------------------------------------------------!
4872    SUBROUTINE open_read_file( filename, id )
4873#if defined( __netcdf )
4874
4875       USE pegrid
4876
4877       IMPLICIT NONE
4878
4879       CHARACTER (LEN=*), INTENT(IN) ::  filename  !< filename
4880       INTEGER(iwp), INTENT(INOUT)   ::  id        !< file id
4881
4882#if defined( __netcdf4_parallel )
4883!      if __netcdf4_parallel is defined, parrallel NetCDF will be used unconditionally
4884       nc_stat = NF90_OPEN( filename, IOR( NF90_WRITE, NF90_MPIIO ), id,  &
4885                            COMM = comm2d, INFO = MPI_INFO_NULL )
4886       IF(nc_stat /= NF90_NOERR )  THEN                                       !possible NetCDF 3 file
4887           nc_stat = NF90_OPEN( filename, NF90_NOWRITE, id )
4888           collective_read = .FALSE.
4889       ELSE
4890           collective_read = .TRUE.
4891       END IF
4892#else
4893!      All MPI processes open und read
4894       nc_stat = NF90_OPEN( filename, NF90_NOWRITE, id )
4895#endif
4896
4897       CALL handle_error( 'open_read_file', 539 )
4898
4899#endif
4900    END SUBROUTINE open_read_file
4901
4902!------------------------------------------------------------------------------!
4903! Description:
4904! ------------
4905!> Reads global or variable-related attributes of type INTEGER (32-bit)
4906!------------------------------------------------------------------------------!
4907     SUBROUTINE get_attribute_int32( id, attribute_name, value, global,        &
4908                                     variable_name )
4909
4910       USE pegrid
4911
4912       IMPLICIT NONE
4913
4914       CHARACTER(LEN=*)            ::  attribute_name   !< attribute name
4915       CHARACTER(LEN=*), OPTIONAL  ::  variable_name    !< variable name
4916
4917       INTEGER(iwp), INTENT(IN)    ::  id               !< file id
4918       INTEGER(iwp)                ::  id_var           !< variable id
4919       INTEGER(iwp), INTENT(INOUT) ::  value            !< read value
4920
4921       LOGICAL, INTENT(IN) ::  global                   !< flag indicating global attribute
4922#if defined( __netcdf )
4923
4924!
4925!--    Read global attribute
4926       IF ( global )  THEN
4927          nc_stat = NF90_GET_ATT( id, NF90_GLOBAL, TRIM( attribute_name ), value )
4928          CALL handle_error( 'get_attribute_int32 global', 522, attribute_name )
4929!
4930!--    Read attributes referring to a single variable. Therefore, first inquire
4931!--    variable id
4932       ELSE
4933          nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4934          CALL handle_error( 'get_attribute_int32', 522, attribute_name )
4935          nc_stat = NF90_GET_ATT( id, id_var, TRIM( attribute_name ), value )
4936          CALL handle_error( 'get_attribute_int32', 522, attribut