source: palm/trunk/SOURCE/netcdf_data_input_mod.f90 @ 3987

Last change on this file since 3987 was 3987, checked in by kanani, 2 years ago

clean up location, debug and error messages

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 302.0 KB
Line 
1!> @file netcdf_data_input_mod.f90
2!------------------------------------------------------------------------------!
3! This file is part of the PALM model system.
4!
5! PALM is free software: you can redistribute it and/or modify it under the
6! terms of the GNU General Public License as published by the Free Software
7! Foundation, either version 3 of the License, or (at your option) any later
8! version.
9!
10! PALM is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT ANY
11! WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR
12! A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License for more details.
13!
14! You should have received a copy of the GNU General Public License along with
15! PALM. If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
16!
17! Copyright 1997-2019 Leibniz Universitaet Hannover
18!------------------------------------------------------------------------------!
19!
20! Current revisions:
21! -----------------
22!
23!
24! Former revisions:
25! -----------------
26! $Id: netcdf_data_input_mod.f90 3987 2019-05-22 09:52:13Z kanani $
27! Remove single location message
28!
29! 3976 2019-05-15 11:02:34Z hellstea
30! Remove unused variables from last commit
31!
32! 3969 2019-05-13 12:14:33Z suehring
33! - clean-up index notations for emission_values to eliminate magic numbers
34! - introduce temporary variable dum_var_5d as well as subroutines
35!   get_var_5d_real and get_var_5d_real_dynamic
36! - remove emission-specific code in generic get_variable routines
37! - in subroutine netcdf_data_input_chemistry_data change netCDF LOD 1
38!   (default) emission_values to the following index order:
39!   z, y, x, species, category
40! - in subroutine netcdf_data_input_chemistry_data
41!   changed netCDF LOD 2 pre-processed emission_values to the following index
42!   order: time, z, y, x, species
43! - in type chem_emis_att_type replace nspec with n_emiss_species
44!   but retained nspec for backward compatibility with salsa_mod. (E.C. Chan)
45!
46! 3961 2019-05-08 16:12:31Z suehring
47! Revise checks for building IDs and types
48!
49! 3943 2019-05-02 09:50:41Z maronga
50! Temporarily disabled some (faulty) checks for static driver.
51!
52! 3942 2019-04-30 13:08:30Z kanani
53! Fix: increase LEN of all NetCDF attribute values (caused crash in
54! netcdf_create_global_atts due to insufficient length)
55!
56! 3941 2019-04-30 09:48:33Z suehring
57! Move check for grid dimension to an earlier point in time when first array
58! is read.
59! Improve checks for building types / IDs with respect to 2D/3D buildings.
60!
61! 3885 2019-04-11 11:29:34Z kanani
62! Changes related to global restructuring of location messages and introduction
63! of additional debug messages
64!
65! 3864 2019-04-05 09:01:56Z monakurppa
66! get_variable_4d_to_3d_real modified to enable read in data of type
67! data(t,y,x,n) one timestep at a time + some routines made public
68!
69! 3855 2019-04-03 10:00:59Z suehring
70! Typo removed
71!
72! 3854 2019-04-02 16:59:33Z suehring
73! Bugfix in one of the checks. Typo removed.
74!
75! 3744 2019-02-15 18:38:58Z suehring
76! Enable mesoscale offline nesting for chemistry variables as well as
77! initialization of chemistry via dynamic input file.
78!
79! 3705 2019-01-29 19:56:39Z suehring
80! Interface for attribute input of 8-bit and 32-bit integer
81!
82! 3704 2019-01-29 19:51:41Z suehring
83! unused variables removed
84!
85! 3560 2018-11-23 09:20:21Z raasch
86! Some formatting adjustment
87!
88! 3556 2018-11-22 14:11:57Z suehring
89! variables documented and unused variables removed
90!
91! 3552 2018-11-22 10:28:35Z suehring
92! Revise ghost point exchange and resizing of input variables
93!
94! 3542 2018-11-20 17:04:13Z suehring
95! - read optional attributes from file
96! - set default origin_time
97!
98! 3518 2018-11-12 18:10:23Z suehring
99! Additional checks
100!
101! 3516 2018-11-12 15:49:39Z gronemeier
102! bugfix: - difference in z coordinate between file and PALM must be <1e-6
103!         - output of error 553 for all PEs
104!
105! 3498 2018-11-07 10:53:03Z gronemeier
106! Bugfix: print error message by processor which encounters the error
107!
108! 3485 2018-11-03 17:09:40Z gronemeier
109! - get central meridian from origin_lon if crs does not exist
110! - set default origin_lon to 0
111!
112! 3483 2018-11-02 14:19:26Z raasch
113! bugfix: misplaced directives for netCDF fixed
114!
115! 3474 2018-10-30 21:07:39Z kanani
116! Add UV exposure model input (Schrempf)
117!
118! 3472 2018-10-30 20:43:50Z suehring
119! Salsa implemented
120!
121! 3464 2018-10-30 18:08:55Z kanani
122! Define coordinate reference system (crs) and read from input dataset
123! Revise default values for reference coordinates
124!
125! 3459 2018-10-30 15:04:11Z gronemeier
126! from chemistry branch r3443, banzhafs, Russo:
127! Uncommented lines on dimension of surface_fractions
128! Removed par_emis_time_factor variable, moved to chem_emissions_mod
129! Initialized nspec and other emission variables at time of declaration
130! Modified EXPERT mode to PRE-PROCESSED mode
131! Introduced Chemistry static netcdf file
132! Added the routine for reading-in netcdf data for chemistry
133! Added routines to get_variable interface specific for chemistry files
134!
135! 3429 2018-10-25 13:04:23Z knoop
136! add default values of origin_x/y/z
137!
138! 3404 2018-10-23 13:29:11Z suehring
139! Consider time-dependent geostrophic wind components in offline nesting
140!
141! 3376 2018-10-19 10:15:32Z suehring
142! Additional check for consistent building initialization implemented
143!
144! 3347 2018-10-15 14:21:08Z suehring
145! Subroutine renamed
146!
147! 3257 2018-09-17 17:11:46Z suehring
148! (from branch resler)
149! Formatting
150!
151! 3298 2018-10-02 12:21:11Z kanani
152! Modified EXPERT mode to PRE-PROCESSED mode (Russo)
153! Introduced Chemistry static netcdf file (Russo)
154! Added the routine for reading-in netcdf data for chemistry (Russo)
155! Added routines to get_variable interface specific for chemistry files (Russo)
156!
157! 3257 2018-09-17 17:11:46Z suehring
158! Adjust checks for building_type and building_id, which is necessary after
159! topography filtering (building_type and id can be modified by the filtering).
160!
161! 3254 2018-09-17 10:53:57Z suehring
162! Additional check for surface_fractions and and checks for building_id and
163! building_type extended.
164!
165! 3241 2018-09-12 15:02:00Z raasch
166! unused variables removed
167!
168! 3215 2018-08-29 09:58:59Z suehring
169! - Separate input of soil properties from input of atmospheric data. This
170!   enables input of soil properties also in child domains without any
171!   dependence on atmospheric input
172! - Check for missing initial 1D/3D data in dynamic input file
173! - Revise checks for matching grid spacing in model and input file
174! - Bugfix, add netcdf4_parallel directive for collective read operation
175! - Revise error message numbers
176!
177! 3209 2018-08-27 16:58:37Z suehring
178! Read zsoil dimension length only if soil variables are provided
179!
180! 3183 2018-07-27 14:25:55Z suehring
181! Adjust input of dynamic driver according to revised Inifor version.
182! Replace simulated_time by time_since_reference_point.
183! Rename variables in mesoscale-offline nesting mode.
184!
185! 3182 2018-07-27 13:36:03Z suehring
186! Slightly revise check for surface_fraction in order to check only the relevant
187! fractions
188!
189! 3103 2018-07-04 17:30:52Z suehring
190! New check for negative terrain heights
191!
192! 3089 2018-06-27 13:20:38Z suehring
193! Revise call for message routine in case of local data inconsistencies.
194!
195! 3054 2018-06-01 16:08:59Z gronemeier
196! Bugfix: force an MPI abort if errors occur while reading building heights
197! from ASCII file
198!
199! 3053 2018-06-01 12:59:07Z suehring
200! Revise checks for variable surface_fraction
201!
202! 3051 2018-05-30 17:43:55Z suehring
203! - Speed-up NetCDF input
204! - Revise input routines and remove NetCDF input via IO-blocks since this is
205!   not working in parallel mode in case blocking collective read operations
206!   are done
207! - Temporarily revoke renaming of input variables in dynamic driver (tend_ug,
208!   tend_vg, zsoil) in order to keep dynamic input file working with current
209!   model version
210! - More detailed error messages created
211!
212! 3045 2018-05-28 07:55:41Z Giersch
213! Error messages revised
214!
215! 3041 2018-05-25 10:39:54Z gronemeier
216! Add data type for global file attributes
217! Add read of global attributes of static driver
218!
219! 3037 2018-05-24 10:39:29Z gronemeier
220! renamed 'depth' to 'zsoil'
221!
222! 3036 2018-05-24 10:18:26Z gronemeier
223! Revision of input vars according to UC2 data standard
224!  - renamed 'orography_2D' to 'zt'
225!  - renamed 'buildings_2D' to 'buildings_2d'
226!  - renamed 'buildings_3D' to 'buildings_3d'
227!  - renamed 'leaf_are_density' to 'lad'
228!  - renamed 'basal_are_density' to 'bad'
229!  - renamed 'root_are_density_lad' to 'root_area_dens_r'
230!  - renamed 'root_are_density_lsm' to 'root_area_dens_s'
231!  - renamed 'ls_forcing_ug' to 'tend_ug'
232!  - renamed 'ls_forcing_vg' to 'tend_vg'
233!
234! 3019 2018-05-13 07:05:43Z maronga
235! Improved reading speed of large NetCDF files
236!
237! 2963 2018-04-12 14:47:44Z suehring
238! - Revise checks for static input variables.
239! - Introduce index for vegetation/wall, pavement/green-wall and water/window
240!   surfaces, for clearer access of surface fraction, albedo, emissivity, etc. .
241!
242! 2958 2018-04-11 15:38:13Z suehring
243! Synchronize longitude and latitude between nested model domains, values are
244! taken from the root model.
245!
246! 2955 2018-04-09 15:14:01Z suehring
247! Extend checks for consistent setting of buildings, its ID and type.
248! Add log-points to measure CPU time of NetCDF data input.
249!
250! 2953 2018-04-09 11:26:02Z suehring
251! Bugfix in checks for initialization data
252!
253! 2947 2018-04-04 18:01:41Z suehring
254! Checks for dynamic input revised
255!
256! 2946 2018-04-04 17:01:23Z suehring
257! Bugfix for revision 2945, perform checks only if dynamic input file is
258! available.
259!
260! 2945 2018-04-04 16:27:14Z suehring
261! - Mimic for topography input slightly revised, in order to enable consistency
262!   checks
263! - Add checks for dimensions in dynamic input file and move already existing
264!   checks
265!
266! 2938 2018-03-27 15:52:42Z suehring
267! Initial read of geostrophic wind components from dynamic driver.
268!
269! 2773 2018-01-30 14:12:54Z suehring
270! Revise checks for surface_fraction.
271!
272! 2925 2018-03-23 14:54:11Z suehring
273! Check for further inconsistent settings of surface_fractions.
274! Some messages slightly rephrased and error numbers renamed.
275!
276! 2898 2018-03-15 13:03:01Z suehring
277! Check if each building has a type. Further, check if dimensions in static
278! input file match the model dimensions.
279!
280! 2897 2018-03-15 11:47:16Z suehring
281! Relax restrictions for topography input, terrain and building heights can be
282! input separately and are not mandatory any more.
283!
284! 2874 2018-03-13 10:55:42Z knoop
285! Bugfix: wrong placement of netcdf cpp-macros fixed
286!
287! 2794 2018-02-07 14:09:43Z knoop
288! Check if 3D building input is consistent to numeric grid.
289!
290! 2773 2018-01-30 14:12:54Z suehring
291! - Enable initialization with 3D topography.
292! - Move check for correct initialization in nesting mode to check_parameters.
293!
294! 2772 2018-01-29 13:10:35Z suehring
295! Initialization of simulation independent on land-surface model.
296!
297! 2746 2018-01-15 12:06:04Z suehring
298! Read plant-canopy variables independently on land-surface model usage
299!
300! 2718 2018-01-02 08:49:38Z maronga
301! Corrected "Former revisions" section
302!
303! 2711 2017-12-20 17:04:49Z suehring
304! Rename subroutine close_file to avoid double-naming.
305!
306! 2700 2017-12-15 14:12:35Z suehring
307!
308! 2696 2017-12-14 17:12:51Z kanani
309! Initial revision (suehring)
310!
311! Authors:
312! --------
313! @author Matthias Suehring
314! @author Edward C. Chan
315! @author Emanuele Russo
316!
317! Description:
318! ------------
319!> Modulue contains routines to input data according to Palm input data
320!> standart using dynamic and static input files.
321!> @todo - Chemistry: revise reading of netcdf file and ajdust formatting
322!>         according to standard!!! (ecc/done)
323!> @todo - Order input alphabetically
324!> @todo - Revise error messages and error numbers
325!> @todo - Input of missing quantities (chemical species, emission rates)
326!> @todo - Defninition and input of still missing variable attributes
327!>         (ecc/what are they?)
328!> @todo - Input of initial geostrophic wind profiles with cyclic conditions.
329!> @todo - remove z dimension from default_emission_data nad preproc_emission_data
330!          and correpsonding subroutines get_var_5d_real and get_var_5d_dynamic (ecc)
331!> @todo - decpreciate chem_emis_att_type@nspec (ecc)
332!> @todo - depreciate subroutines get_variable_4d_to_3d_real and
333!>         get_variable_5d_to_4d_real (ecc)
334!> @todo - introduce useful debug_message(s)
335!------------------------------------------------------------------------------!
336 MODULE netcdf_data_input_mod
337
338    USE control_parameters,                                                    &
339        ONLY:  coupling_char, io_blocks, io_group
340
341    USE cpulog,                                                                &
342        ONLY:  cpu_log, log_point_s
343
344    USE indices,                                                               &
345        ONLY:  nbgp
346
347    USE kinds
348
349#if defined ( __netcdf )
350    USE NETCDF
351#endif
352
353    USE pegrid
354
355    USE surface_mod,                                                           &
356        ONLY:  ind_pav_green, ind_veg_wall, ind_wat_win
357!
358!-- Define type for dimensions.
359    TYPE dims_xy
360       INTEGER(iwp) :: nx                             !< dimension length in x
361       INTEGER(iwp) :: ny                             !< dimension length in y
362       INTEGER(iwp) :: nz                             !< dimension length in z
363       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: x       !< dimension array in x
364       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: y       !< dimension array in y
365       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: z       !< dimension array in z
366    END TYPE dims_xy
367!
368!-- Define data type for nesting in larger-scale models like COSMO.
369!-- Data type comprises u, v, w, pt, and q at lateral and top boundaries.
370    TYPE nest_offl_type
371
372       CHARACTER(LEN=16) ::  char_l = 'ls_forcing_left_'  !< leading substring for variables at left boundary
373       CHARACTER(LEN=17) ::  char_n = 'ls_forcing_north_' !< leading substring for variables at north boundary 
374       CHARACTER(LEN=17) ::  char_r = 'ls_forcing_right_' !< leading substring for variables at right boundary 
375       CHARACTER(LEN=17) ::  char_s = 'ls_forcing_south_' !< leading substring for variables at south boundary
376       CHARACTER(LEN=15) ::  char_t = 'ls_forcing_top_'   !< leading substring for variables at top boundary
377
378       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names         !< list of variable in dynamic input file
379       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names_chem_l  !< names of mesoscale nested chemistry variables at left boundary
380       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names_chem_n  !< names of mesoscale nested chemistry variables at north boundary
381       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names_chem_r  !< names of mesoscale nested chemistry variables at right boundary
382       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names_chem_s  !< names of mesoscale nested chemistry variables at south boundary
383       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names_chem_t  !< names of mesoscale nested chemistry variables at top boundary
384
385       INTEGER(iwp) ::  nt     !< number of time levels in dynamic input file
386       INTEGER(iwp) ::  nzu    !< number of vertical levels on scalar grid in dynamic input file
387       INTEGER(iwp) ::  nzw    !< number of vertical levels on w grid in dynamic input file
388       INTEGER(iwp) ::  tind   !< time index for reference time in mesoscale-offline nesting
389       INTEGER(iwp) ::  tind_p !< time index for following time in mesoscale-offline nesting
390
391       LOGICAL      ::  init         = .FALSE. !< flag indicating that offline nesting is already initialized
392
393       LOGICAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  chem_from_file_l !< flags inidicating whether left boundary data for chemistry is in dynamic input file 
394       LOGICAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  chem_from_file_n !< flags inidicating whether north boundary data for chemistry is in dynamic input file
395       LOGICAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  chem_from_file_r !< flags inidicating whether right boundary data for chemistry is in dynamic input file
396       LOGICAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  chem_from_file_s !< flags inidicating whether south boundary data for chemistry is in dynamic input file
397       LOGICAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  chem_from_file_t !< flags inidicating whether top boundary data for chemistry is in dynamic input file
398
399       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  surface_pressure !< time dependent surface pressure
400       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  time             !< time levels in dynamic input file
401       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zu_atmos         !< vertical levels at scalar grid in dynamic input file
402       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zw_atmos         !< vertical levels at w grid in dynamic input file
403
404       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  ug         !< domain-averaged geostrophic component
405       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  vg         !< domain-averaged geostrophic component
406
407       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_left   !< u-component at left boundary
408       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_left   !< v-component at left boundary
409       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_left   !< w-component at left boundary
410       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_left   !< mixing ratio at left boundary
411       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_left  !< potentital temperautre at left boundary
412
413       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_north  !< u-component at north boundary
414       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_north  !< v-component at north boundary
415       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_north  !< w-component at north boundary
416       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_north  !< mixing ratio at north boundary
417       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_north !< potentital temperautre at north boundary
418
419       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_right  !< u-component at right boundary
420       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_right  !< v-component at right boundary
421       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_right  !< w-component at right boundary
422       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_right  !< mixing ratio at right boundary
423       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_right !< potentital temperautre at right boundary
424
425       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_south  !< u-component at south boundary
426       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_south  !< v-component at south boundary
427       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_south  !< w-component at south boundary
428       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_south  !< mixing ratio at south boundary
429       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_south !< potentital temperautre at south boundary
430
431       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_top    !< u-component at top boundary
432       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_top    !< v-component at top boundary
433       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_top    !< w-component at top boundary
434       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_top    !< mixing ratio at top boundary
435       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_top   !< potentital temperautre at top boundary
436       
437       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  chem_left   !< chemical species at left boundary
438       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  chem_north  !< chemical species at left boundary
439       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  chem_right  !< chemical species at left boundary
440       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  chem_south  !< chemical species at left boundary
441       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  chem_top    !< chemical species at left boundary
442
443    END TYPE nest_offl_type
444
445    TYPE init_type
446
447       CHARACTER(LEN=16) ::  init_char = 'init_atmosphere_'          !< leading substring for init variables
448       CHARACTER(LEN=23) ::  origin_time = '2000-01-01 00:00:00 +00' !< reference time of input data
449       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names_chem !< list of chemistry variable names that can potentially be on file
450
451       INTEGER(iwp) ::  lod_msoil !< level of detail - soil moisture
452       INTEGER(iwp) ::  lod_pt    !< level of detail - pt
453       INTEGER(iwp) ::  lod_q     !< level of detail - q
454       INTEGER(iwp) ::  lod_tsoil !< level of detail - soil temperature
455       INTEGER(iwp) ::  lod_u     !< level of detail - u-component
456       INTEGER(iwp) ::  lod_v     !< level of detail - v-component
457       INTEGER(iwp) ::  lod_w     !< level of detail - w-component
458       INTEGER(iwp) ::  nx        !< number of scalar grid points along x in dynamic input file
459       INTEGER(iwp) ::  nxu       !< number of u grid points along x in dynamic input file
460       INTEGER(iwp) ::  ny        !< number of scalar grid points along y in dynamic input file
461       INTEGER(iwp) ::  nyv       !< number of v grid points along y in dynamic input file
462       INTEGER(iwp) ::  nzs       !< number of vertical soil levels in dynamic input file
463       INTEGER(iwp) ::  nzu       !< number of vertical levels on scalar grid in dynamic input file
464       INTEGER(iwp) ::  nzw       !< number of vertical levels on w grid in dynamic input file
465       
466       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  lod_chem !< level of detail - chemistry variables
467
468       LOGICAL ::  from_file_msoil  = .FALSE. !< flag indicating whether soil moisture is already initialized from file
469       LOGICAL ::  from_file_pt     = .FALSE. !< flag indicating whether pt is already initialized from file
470       LOGICAL ::  from_file_q      = .FALSE. !< flag indicating whether q is already initialized from file
471       LOGICAL ::  from_file_tsoil  = .FALSE. !< flag indicating whether soil temperature is already initialized from file
472       LOGICAL ::  from_file_u      = .FALSE. !< flag indicating whether u is already initialized from file
473       LOGICAL ::  from_file_ug     = .FALSE. !< flag indicating whether ug is already initialized from file
474       LOGICAL ::  from_file_v      = .FALSE. !< flag indicating whether v is already initialized from file
475       LOGICAL ::  from_file_vg     = .FALSE. !< flag indicating whether ug is already initialized from file
476       LOGICAL ::  from_file_w      = .FALSE. !< flag indicating whether w is already initialized from file
477       
478       LOGICAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  from_file_chem !< flag indicating whether chemistry variable is read from file
479
480       REAL(wp) ::  fill_msoil              !< fill value for soil moisture
481       REAL(wp) ::  fill_pt                 !< fill value for pt
482       REAL(wp) ::  fill_q                  !< fill value for q
483       REAL(wp) ::  fill_tsoil              !< fill value for soil temperature
484       REAL(wp) ::  fill_u                  !< fill value for u
485       REAL(wp) ::  fill_v                  !< fill value for v
486       REAL(wp) ::  fill_w                  !< fill value for w
487       REAL(wp) ::  latitude = 0.0_wp       !< latitude of the lower left corner
488       REAL(wp) ::  longitude = 0.0_wp      !< longitude of the lower left corner
489       REAL(wp) ::  origin_x = 500000.0_wp  !< UTM easting of the lower left corner
490       REAL(wp) ::  origin_y = 0.0_wp       !< UTM northing of the lower left corner
491       REAL(wp) ::  origin_z = 0.0_wp       !< reference height of input data
492       REAL(wp) ::  rotation_angle = 0.0_wp !< rotation angle of input data
493
494       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  fill_chem    !< fill value - chemistry variables
495       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  msoil_1d     !< initial vertical profile of soil moisture
496       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  pt_init      !< initial vertical profile of pt
497       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  q_init       !< initial vertical profile of q
498       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  tsoil_1d     !< initial vertical profile of soil temperature
499       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  u_init       !< initial vertical profile of u
500       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  ug_init      !< initial vertical profile of ug
501       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  v_init       !< initial vertical profile of v
502       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  vg_init      !< initial vertical profile of ug
503       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  w_init       !< initial vertical profile of w
504       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  z_soil       !< vertical levels in soil in dynamic input file, used for interpolation
505       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zu_atmos     !< vertical levels at scalar grid in dynamic input file, used for interpolation
506       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zw_atmos     !< vertical levels at w grid in dynamic input file, used for interpolation
507       
508       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  chem_init  !< initial vertical profiles of chemistry variables
509
510
511       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  msoil_3d !< initial 3d soil moisture provide by Inifor and interpolated onto soil grid
512       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  tsoil_3d !< initial 3d soil temperature provide by Inifor and interpolated onto soil grid
513
514    END TYPE init_type
515
516!-- Data type for the general information of chemistry emissions, do not dependent on the particular chemical species
517    TYPE chem_emis_att_type
518
519       !-DIMENSIONS
520       
521       INTEGER(iwp)                                 :: nspec=0            !< no of chem species provided in emission_values
522       INTEGER(iwp)                                 :: n_emiss_species=0  !< no of chem species provided in emission_values
523                                                                          !< same function as nspec, which will be depreciated (ecc)
524                                                                                 
525       INTEGER(iwp)                                 :: ncat=0             !< number of emission categories
526       INTEGER(iwp)                                 :: nvoc=0             !< number of VOC components
527       INTEGER(iwp)                                 :: npm=0              !< number of PM components
528       INTEGER(iwp)                                 :: nnox=2             !< number of NOx components: NO and NO2
529       INTEGER(iwp)                                 :: nsox=2             !< number of SOX components: SO and SO4
530       INTEGER(iwp)                                 :: nhoursyear         !< number of hours of a specific year in the HOURLY mode
531                                                                          !< of the default mode
532       INTEGER(iwp)                                 :: nmonthdayhour      !< number of month days and hours in the MDH mode
533                                                                          !< of the default mode
534       INTEGER(iwp)                                 :: dt_emission        !< Number of emissions timesteps for one year
535                                                                          !< in the pre-processed emissions case
536       !-- 1d emission input variables
537       CHARACTER (LEN=25),ALLOCATABLE, DIMENSION(:) :: pm_name       !< Names of PM components
538       CHARACTER (LEN=25),ALLOCATABLE, DIMENSION(:) :: cat_name      !< Emission category names
539       CHARACTER (LEN=25),ALLOCATABLE, DIMENSION(:) :: species_name  !< Names of emission chemical species
540       CHARACTER (LEN=25),ALLOCATABLE, DIMENSION(:) :: voc_name      !< Names of VOCs components
541       CHARACTER (LEN=25)                           :: units         !< Units
542
543       INTEGER(iwp)                                 :: i_hour         !< indices for assigning emission values at different timesteps
544       INTEGER(iwp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:)       :: cat_index      !< Indices for emission categories
545       INTEGER(iwp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:)       :: species_index  !< Indices for emission chem species
546
547       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:)           :: xm             !< Molecular masses of emission chem species
548
549       !-- 2d emission input variables
550       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: hourly_emis_time_factor  !< Time factors for HOURLY emissions (DEFAULT mode)
551       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: mdh_emis_time_factor     !< Time factors for MDH emissions (DEFAULT mode)
552       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: nox_comp                 !< Composition of NO and NO2
553       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: sox_comp                 !< Composition of SO2 and SO4
554       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: voc_comp                 !< Composition of VOC components (not fixed)
555
556       !-- 3d emission input variables
557       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:)       :: pm_comp                  !< Composition of PM components (not fixed)
558 
559    END TYPE chem_emis_att_type
560
561
562!-- Data type for the values of chemistry emissions
563    TYPE chem_emis_val_type
564
565       !REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)     :: stack_height           !< stack height (ecc / to be implemented)
566       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:)    :: default_emission_data  !< Emission input values for LOD1 (DEFAULT mode)
567       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:,:)  :: preproc_emission_data  !< Emission input values for LOD2 (PRE-PROCESSED mode)
568
569    END TYPE chem_emis_val_type
570
571!
572!-- Define data structures for different input data types.
573!-- 8-bit Integer 2D
574    TYPE int_2d_8bit
575       INTEGER(KIND=1) ::  fill = -127                      !< fill value
576       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var !< respective variable
577
578       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
579    END TYPE int_2d_8bit
580!
581!-- 8-bit Integer 3D
582    TYPE int_3d_8bit
583       INTEGER(KIND=1) ::  fill = -127                           !< fill value
584       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_3d !< respective variable
585
586       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
587    END TYPE int_3d_8bit
588!
589!-- 32-bit Integer 2D
590    TYPE int_2d_32bit
591       INTEGER(iwp) ::  fill = -9999                      !< fill value
592       INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var  !< respective variable
593
594       LOGICAL ::  from_file = .FALSE. !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
595    END TYPE int_2d_32bit
596
597!
598!-- Define data type to read 2D real variables
599    TYPE real_2d
600       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
601
602       REAL(wp) ::  fill = -9999.9_wp                !< fill value
603       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var !< respective variable
604    END TYPE real_2d
605
606!
607!-- Define data type to read 3D real variables
608    TYPE real_3d
609       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
610
611       INTEGER(iwp) ::  nz   !< number of grid points along vertical dimension
612
613       REAL(wp) ::  fill = -9999.9_wp                  !< fill value
614       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var !< respective variable
615    END TYPE real_3d
616!
617!-- Define data structure where the dimension and type of the input depends
618!-- on the given level of detail.
619!-- For buildings, the input is either 2D float, or 3d byte.
620    TYPE build_in
621       INTEGER(iwp)    ::  lod = 1                               !< level of detail
622       INTEGER(KIND=1) ::  fill2 = -127                          !< fill value for lod = 2
623       INTEGER(iwp)    ::  nz                                    !< number of vertical layers in file
624       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_3d !< 3d variable (lod = 2)
625
626       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  z                 !< vertical coordinate for 3D building, used for consistency check
627
628       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
629
630       REAL(wp)                              ::  fill1 = -9999.9_wp !< fill values for lod = 1
631       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var_2d             !< 2d variable (lod = 1)
632    END TYPE build_in
633
634!
635!-- For soil_type, the input is either 2D or 3D one-byte integer.
636    TYPE soil_in
637       INTEGER(iwp)                                   ::  lod = 1      !< level of detail
638       INTEGER(KIND=1)                                ::  fill = -127  !< fill value for lod = 2
639       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  var_2d       !< 2d variable (lod = 1)
640       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_3d       !< 3d variable (lod = 2)
641
642       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
643    END TYPE soil_in
644
645!
646!-- Define data type for fractions between surface types
647    TYPE fracs
648       INTEGER(iwp)                            ::  nf             !< total number of fractions
649       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  nfracs         !< dimension array for fraction
650
651       LOGICAL ::  from_file = .FALSE. !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
652
653       REAL(wp)                                ::  fill = -9999.9_wp !< fill value
654       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  frac              !< respective fraction between different surface types
655    END TYPE fracs
656!
657!-- Data type for parameter lists, Depending on the given level of detail,
658!-- the input is 3D or 4D
659    TYPE pars
660       INTEGER(iwp)                            ::  lod = 1         !< level of detail
661       INTEGER(iwp)                            ::  np              !< total number of parameters
662       INTEGER(iwp)                            ::  nz              !< vertical dimension - number of soil layers
663       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  layers          !< dimension array for soil layers
664       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  pars            !< dimension array for parameters
665
666       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
667
668       REAL(wp)                                  ::  fill = -9999.9_wp !< fill value
669       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE   ::  pars_xy           !< respective parameters, level of detail = 1
670       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  pars_xyz          !< respective parameters, level of detail = 2
671    END TYPE pars
672!
673!-- Define type for global file attributes
674!-- Please refer to the PALM data standard for a detailed description of each
675!-- attribute.
676    TYPE global_atts_type
677       CHARACTER(LEN=200) ::  acronym = ' '                      !< acronym of institution
678       CHARACTER(LEN=7)   ::  acronym_char = 'acronym'           !< name of attribute
679       CHARACTER(LEN=200) ::  author  = ' '                      !< first name, last name, email adress
680       CHARACTER(LEN=6)   ::  author_char = 'author'             !< name of attribute
681       CHARACTER(LEN=200) ::  campaign = 'PALM-4U'               !< name of campaign
682       CHARACTER(LEN=8)   ::  campaign_char = 'campaign'         !< name of attribute
683       CHARACTER(LEN=200) ::  comment = ' '                      !< comment to data
684       CHARACTER(LEN=7)   ::  comment_char = 'comment'           !< name of attribute
685       CHARACTER(LEN=200) ::  contact_person = ' '               !< first name, last name, email adress
686       CHARACTER(LEN=14)  ::  contact_person_char = 'contact_person'  !< name of attribute
687       CHARACTER(LEN=200) ::  conventions = 'CF-1.7'             !< netCDF convention
688       CHARACTER(LEN=11)  ::  conventions_char = 'Conventions'   !< name of attribute
689       CHARACTER(LEN=23 ) ::  creation_time = ' '                !< creation time of data set
690       CHARACTER(LEN=13)  ::  creation_time_char = 'creation_time'  !< name of attribute
691       CHARACTER(LEN=200) ::  data_content = ' '                 !< content of data set
692       CHARACTER(LEN=12)  ::  data_content_char = 'data_content' !< name of attribute
693       CHARACTER(LEN=200) ::  dependencies = ' '                 !< dependencies of data set
694       CHARACTER(LEN=12)  ::  dependencies_char = 'dependencies' !< name of attribute
695       CHARACTER(LEN=200) ::  history = ' '                      !< information about data processing
696       CHARACTER(LEN=7)   ::  history_char = 'history'           !< name of attribute
697       CHARACTER(LEN=200) ::  institution = ' '                  !< name of responsible institution
698       CHARACTER(LEN=11)  ::  institution_char = 'institution'   !< name of attribute
699       CHARACTER(LEN=200) ::  keywords = ' '                     !< keywords of data set
700       CHARACTER(LEN=8)   ::  keywords_char = 'keywords'         !< name of attribute
701       CHARACTER(LEN=200) ::  licence = ' '                      !< licence of data set
702       CHARACTER(LEN=7)   ::  licence_char = 'licence'           !< name of attribute
703       CHARACTER(LEN=200) ::  location = ' '                     !< place which refers to data set
704       CHARACTER(LEN=8)   ::  location_char = 'location'         !< name of attribute
705       CHARACTER(LEN=10)  ::  origin_lat_char = 'origin_lat'     !< name of attribute
706       CHARACTER(LEN=10)  ::  origin_lon_char = 'origin_lon'     !< name of attribute
707       CHARACTER(LEN=23 ) ::  origin_time = '2000-01-01 00:00:00 +00'  !< reference time
708       CHARACTER(LEN=11)  ::  origin_time_char = 'origin_time'   !< name of attribute
709       CHARACTER(LEN=8)   ::  origin_x_char = 'origin_x'         !< name of attribute
710       CHARACTER(LEN=8)   ::  origin_y_char = 'origin_y'         !< name of attribute
711       CHARACTER(LEN=8)   ::  origin_z_char = 'origin_z'         !< name of attribute
712       CHARACTER(LEN=12)  ::  palm_version_char = 'palm_version' !< name of attribute
713       CHARACTER(LEN=200) ::  references = ' '                   !< literature referring to data set
714       CHARACTER(LEN=10)  ::  references_char = 'references'     !< name of attribute
715       CHARACTER(LEN=14)  ::  rotation_angle_char = 'rotation_angle'  !< name of attribute
716       CHARACTER(LEN=200) ::  site = ' '                         !< name of model domain
717       CHARACTER(LEN=4)   ::  site_char = 'site'                 !< name of attribute
718       CHARACTER(LEN=200) ::  source = ' '                       !< source of data set
719       CHARACTER(LEN=6)   ::  source_char = 'source'             !< name of attribute
720       CHARACTER(LEN=200) ::  title = ' '                        !< title of data set
721       CHARACTER(LEN=5)   ::  title_char = 'title'               !< name of attribute
722       CHARACTER(LEN=7)   ::  version_char = 'version'           !< name of attribute
723
724       INTEGER(iwp) ::  version              !< version of data set
725
726       REAL(wp) ::  origin_lat               !< latitude of lower left corner
727       REAL(wp) ::  origin_lon               !< longitude of lower left corner
728       REAL(wp) ::  origin_x                 !< easting (UTM coordinate) of lower left corner
729       REAL(wp) ::  origin_y                 !< northing (UTM coordinate) of lower left corner
730       REAL(wp) ::  origin_z                 !< reference height
731       REAL(wp) ::  palm_version             !< PALM version of data set
732       REAL(wp) ::  rotation_angle           !< rotation angle of coordinate system of data set
733    END TYPE global_atts_type
734!
735!-- Define type for coordinate reference system (crs)
736    TYPE crs_type
737       CHARACTER(LEN=200) ::  epsg_code = 'EPSG:25831'                   !< EPSG code
738       CHARACTER(LEN=200) ::  grid_mapping_name = 'transverse_mercator'  !< name of grid mapping
739       CHARACTER(LEN=200) ::  long_name = 'coordinate reference system'  !< name of variable crs
740       CHARACTER(LEN=200) ::  units = 'm'                                !< unit of crs
741
742       REAL(wp) ::  false_easting = 500000.0_wp                  !< false easting
743       REAL(wp) ::  false_northing = 0.0_wp                      !< false northing
744       REAL(wp) ::  inverse_flattening = 298.257223563_wp        !< 1/f (default for WGS84)
745       REAL(wp) ::  latitude_of_projection_origin = 0.0_wp       !< latitude of projection origin
746       REAL(wp) ::  longitude_of_central_meridian = 3.0_wp       !< longitude of central meridian of UTM zone (default: zone 31)
747       REAL(wp) ::  longitude_of_prime_meridian = 0.0_wp         !< longitude of prime meridian
748       REAL(wp) ::  scale_factor_at_central_meridian = 0.9996_wp !< scale factor of UTM coordinates
749       REAL(wp) ::  semi_major_axis = 6378137.0_wp               !< length of semi major axis (default for WGS84)
750    END TYPE crs_type
751
752!
753!-- Define variables
754    TYPE(crs_type)   ::  coord_ref_sys  !< coordinate reference system
755
756    TYPE(dims_xy)    ::  dim_static     !< data structure for x, y-dimension in static input file
757
758    TYPE(nest_offl_type) ::  nest_offl  !< data structure for data input at lateral and top boundaries (provided by Inifor) 
759
760    TYPE(init_type) ::  init_3d    !< data structure for the initialization of the 3D flow and soil fields
761    TYPE(init_type) ::  init_model !< data structure for the initialization of the model
762
763!
764!-- Define 2D variables of type NC_BYTE
765    TYPE(int_2d_8bit)  ::  albedo_type_f     !< input variable for albedo type
766    TYPE(int_2d_8bit)  ::  building_type_f   !< input variable for building type
767    TYPE(int_2d_8bit)  ::  pavement_type_f   !< input variable for pavenment type
768    TYPE(int_2d_8bit)  ::  street_crossing_f !< input variable for water type
769    TYPE(int_2d_8bit)  ::  street_type_f     !< input variable for water type
770    TYPE(int_2d_8bit)  ::  vegetation_type_f !< input variable for vegetation type
771    TYPE(int_2d_8bit)  ::  water_type_f      !< input variable for water type
772!
773!-- Define 3D variables of type NC_BYTE
774    TYPE(int_3d_8bit)  ::  building_obstruction_f    !< input variable for building obstruction
775    TYPE(int_3d_8bit)  ::  building_obstruction_full !< input variable for building obstruction
776!
777!-- Define 2D variables of type NC_INT
778    TYPE(int_2d_32bit) ::  building_id_f     !< input variable for building ID
779!
780!-- Define 2D variables of type NC_FLOAT
781    TYPE(real_2d) ::  terrain_height_f       !< input variable for terrain height
782    TYPE(real_2d) ::  uvem_irradiance_f      !< input variable for uvem irradiance lookup table
783    TYPE(real_2d) ::  uvem_integration_f     !< input variable for uvem integration
784!
785!-- Define 3D variables of type NC_FLOAT
786    TYPE(real_3d) ::  basal_area_density_f    !< input variable for basal area density - resolved vegetation
787    TYPE(real_3d) ::  leaf_area_density_f     !< input variable for leaf area density - resolved vegetation
788    TYPE(real_3d) ::  root_area_density_lad_f !< input variable for root area density - resolved vegetation
789    TYPE(real_3d) ::  root_area_density_lsm_f !< input variable for root area density - parametrized vegetation
790    TYPE(real_3d) ::  uvem_radiance_f         !< input variable for uvem radiance lookup table
791    TYPE(real_3d) ::  uvem_projarea_f         !< input variable for uvem projection area lookup table
792!
793!-- Define input variable for buildings
794    TYPE(build_in) ::  buildings_f           !< input variable for buildings
795!
796!-- Define input variables for soil_type
797    TYPE(soil_in)  ::  soil_type_f           !< input variable for soil type
798
799    TYPE(fracs) ::  surface_fraction_f       !< input variable for surface fraction
800
801    TYPE(pars)  ::  albedo_pars_f              !< input variable for albedo parameters
802    TYPE(pars)  ::  building_pars_f            !< input variable for building parameters
803    TYPE(pars)  ::  pavement_pars_f            !< input variable for pavement parameters
804    TYPE(pars)  ::  pavement_subsurface_pars_f !< input variable for pavement parameters
805    TYPE(pars)  ::  soil_pars_f                !< input variable for soil parameters
806    TYPE(pars)  ::  vegetation_pars_f          !< input variable for vegetation parameters
807    TYPE(pars)  ::  water_pars_f               !< input variable for water parameters
808
809    TYPE(chem_emis_att_type)                             ::  chem_emis_att    !< Input Information of Chemistry Emission Data from netcdf 
810    TYPE(chem_emis_val_type), ALLOCATABLE, DIMENSION(:)  ::  chem_emis        !< Input Chemistry Emission Data from netcdf 
811
812    CHARACTER(LEN=3)  ::  char_lod  = 'lod'         !< name of level-of-detail attribute in NetCDF file
813
814    CHARACTER(LEN=10) ::  char_fill = '_FillValue'        !< name of fill value attribute in NetCDF file
815
816    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_static  = 'PIDS_STATIC'  !< Name of file which comprises static input data
817    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_dynamic = 'PIDS_DYNAMIC' !< Name of file which comprises dynamic input data
818    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_chem    = 'PIDS_CHEM'    !< Name of file which comprises chemistry input data
819    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_uvem    = 'PIDS_UVEM'    !< Name of file which comprises static uv_exposure model input data
820    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_vm      = 'PIDS_VM'      !< Name of file which comprises virtual measurement data
821   
822    CHARACTER(LEN=25), ALLOCATABLE, DIMENSION(:)    ::  string_values  !< output of string variables read from netcdf input files
823
824    INTEGER(iwp)                                     ::  id_emis        !< NetCDF id of input file for chemistry emissions: TBD: It has to be removed
825
826    INTEGER(iwp) ::  nc_stat         !< return value of nf90 function call
827
828    LOGICAL ::  input_pids_static  = .FALSE.   !< Flag indicating whether Palm-input-data-standard file containing static information exists
829    LOGICAL ::  input_pids_dynamic = .FALSE.   !< Flag indicating whether Palm-input-data-standard file containing dynamic information exists
830    LOGICAL ::  input_pids_chem    = .FALSE.   !< Flag indicating whether Palm-input-data-standard file containing chemistry information exists
831    LOGICAL ::  input_pids_uvem    = .FALSE.   !< Flag indicating whether uv-expoure-model input file containing static information exists
832    LOGICAL ::  input_pids_vm      = .FALSE.   !< Flag indicating whether input file for virtual measurements exist
833
834    LOGICAL ::  collective_read = .FALSE.      !< Enable NetCDF collective read
835
836    TYPE(global_atts_type) ::  input_file_atts !< global attributes of input file
837
838    SAVE
839
840    PRIVATE
841
842    INTERFACE netcdf_data_input_interpolate
843       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_interpolate_1d
844       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_interpolate_1d_soil
845       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_interpolate_2d
846       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_interpolate_3d
847    END INTERFACE netcdf_data_input_interpolate
848
849    INTERFACE netcdf_data_input_check_dynamic
850       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_check_dynamic
851    END INTERFACE netcdf_data_input_check_dynamic
852
853    INTERFACE netcdf_data_input_check_static
854       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_check_static
855    END INTERFACE netcdf_data_input_check_static
856
857    INTERFACE netcdf_data_input_chemistry_data                       
858       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_chemistry_data
859    END INTERFACE netcdf_data_input_chemistry_data
860   
861    INTERFACE netcdf_data_input_get_dimension_length                       
862       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_get_dimension_length
863    END INTERFACE netcdf_data_input_get_dimension_length
864
865    INTERFACE netcdf_data_input_inquire_file
866       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_inquire_file
867    END INTERFACE netcdf_data_input_inquire_file
868
869    INTERFACE netcdf_data_input_init
870       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_init
871    END INTERFACE netcdf_data_input_init
872   
873    INTERFACE netcdf_data_input_att
874       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_att_int8
875       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_att_int32
876       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_att_real
877       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_att_string
878    END INTERFACE netcdf_data_input_att
879
880    INTERFACE netcdf_data_input_init_3d
881       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_init_3d
882    END INTERFACE netcdf_data_input_init_3d
883   
884    INTERFACE netcdf_data_input_init_lsm
885       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_init_lsm
886    END INTERFACE netcdf_data_input_init_lsm
887
888    INTERFACE netcdf_data_input_offline_nesting
889       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_offline_nesting
890    END INTERFACE netcdf_data_input_offline_nesting
891
892    INTERFACE netcdf_data_input_surface_data
893       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_surface_data
894    END INTERFACE netcdf_data_input_surface_data
895
896    INTERFACE netcdf_data_input_var
897       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_var_char
898       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_var_real_1d
899       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_var_real_2d
900    END INTERFACE netcdf_data_input_var
901
902    INTERFACE netcdf_data_input_uvem
903       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_uvem
904    END INTERFACE netcdf_data_input_uvem
905
906    INTERFACE get_variable
907       MODULE PROCEDURE get_variable_1d_char
908       MODULE PROCEDURE get_variable_1d_int
909       MODULE PROCEDURE get_variable_1d_real
910       MODULE PROCEDURE get_variable_2d_int8
911       MODULE PROCEDURE get_variable_2d_int32
912       MODULE PROCEDURE get_variable_2d_real
913       MODULE PROCEDURE get_variable_3d_int8
914       MODULE PROCEDURE get_variable_3d_real
915       MODULE PROCEDURE get_variable_3d_real_dynamic
916       MODULE PROCEDURE get_variable_4d_to_3d_real
917       MODULE PROCEDURE get_variable_4d_real
918       MODULE PROCEDURE get_variable_5d_to_4d_real
919       MODULE PROCEDURE get_variable_5d_real           ! (ecc) temp subroutine 4 reading 5D NC arrays
920       MODULE PROCEDURE get_variable_5d_real_dynamic   ! 2B removed as z is out of emission_values
921       MODULE PROCEDURE get_variable_string
922    END INTERFACE get_variable
923
924    INTERFACE get_variable_pr
925       MODULE PROCEDURE get_variable_pr
926    END INTERFACE get_variable_pr
927
928    INTERFACE get_attribute
929       MODULE PROCEDURE get_attribute_real
930       MODULE PROCEDURE get_attribute_int8
931       MODULE PROCEDURE get_attribute_int32
932       MODULE PROCEDURE get_attribute_string
933    END INTERFACE get_attribute
934
935!
936!-- Public variables
937    PUBLIC albedo_pars_f, albedo_type_f, basal_area_density_f, buildings_f,    &
938           building_id_f, building_pars_f, building_type_f,                    &
939           chem_emis, chem_emis_att, chem_emis_att_type, chem_emis_val_type,   &
940           coord_ref_sys,                                                      &
941           init_3d, init_model, input_file_atts, input_file_static,            &
942           input_pids_static,                                                  &
943           input_pids_dynamic, input_pids_vm, input_file_vm,                   &
944           leaf_area_density_f, nest_offl,                                     &
945           pavement_pars_f, pavement_subsurface_pars_f, pavement_type_f,       &
946           root_area_density_lad_f, root_area_density_lsm_f, soil_pars_f,      &
947           soil_type_f, street_crossing_f, street_type_f, surface_fraction_f,  &
948           terrain_height_f, vegetation_pars_f, vegetation_type_f,             &
949           water_pars_f, water_type_f
950!
951!-- Public uv exposure variables
952    PUBLIC building_obstruction_f, input_file_uvem, input_pids_uvem,           &
953           netcdf_data_input_uvem,                                             &
954           uvem_integration_f, uvem_irradiance_f,                              &
955           uvem_projarea_f, uvem_radiance_f
956
957!
958!-- Public subroutines
959    PUBLIC netcdf_data_input_check_dynamic, netcdf_data_input_check_static,    &
960           netcdf_data_input_chemistry_data,                                   &
961           netcdf_data_input_get_dimension_length,                             &
962           netcdf_data_input_inquire_file,                                     &
963           netcdf_data_input_init, netcdf_data_input_init_lsm,                 &
964           netcdf_data_input_init_3d, netcdf_data_input_att,                   &
965           netcdf_data_input_interpolate, netcdf_data_input_offline_nesting,   &
966           netcdf_data_input_surface_data, netcdf_data_input_topo,             &
967           netcdf_data_input_var, get_attribute, get_variable, open_read_file, &
968           check_existence, inquire_num_variables, inquire_variable_names
969
970
971 CONTAINS
972
973!------------------------------------------------------------------------------!
974! Description:
975! ------------
976!> Inquires whether NetCDF input files according to Palm-input-data standard
977!> exist. Moreover, basic checks are performed.
978!------------------------------------------------------------------------------!
979    SUBROUTINE netcdf_data_input_inquire_file
980
981       USE control_parameters,                                                 &
982           ONLY:  topo_no_distinct
983
984       IMPLICIT NONE
985
986#if defined ( __netcdf )
987       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_static )   // TRIM( coupling_char ),   &
988                EXIST = input_pids_static  )
989       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_dynamic ) // TRIM( coupling_char ),    &
990                EXIST = input_pids_dynamic )
991       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_chem )    // TRIM( coupling_char ),    &
992                EXIST = input_pids_chem )
993       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_uvem ) // TRIM( coupling_char ),       &
994                EXIST = input_pids_uvem  )
995       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_vm )      // TRIM( coupling_char ),    &
996                EXIST = input_pids_vm )
997#endif
998
999!
1000!--    As long as topography can be input via ASCII format, no distinction
1001!--    between building and terrain can be made. This case, classify all
1002!--    surfaces as default type. Same in case land-surface and urban-surface
1003!--    model are not applied.
1004       IF ( .NOT. input_pids_static )  THEN
1005          topo_no_distinct = .TRUE.
1006       ENDIF
1007
1008    END SUBROUTINE netcdf_data_input_inquire_file
1009
1010!------------------------------------------------------------------------------!
1011! Description:
1012! ------------
1013!> Reads global attributes and coordinate reference system required for
1014!> initialization of the model.
1015!------------------------------------------------------------------------------!
1016    SUBROUTINE netcdf_data_input_init
1017
1018       IMPLICIT NONE
1019
1020       INTEGER(iwp) ::  id_mod     !< NetCDF id of input file
1021       INTEGER(iwp) ::  var_id_crs !< NetCDF id of variable crs
1022
1023       IF ( .NOT. input_pids_static )  RETURN
1024
1025#if defined ( __netcdf )
1026!
1027!--    Open file in read-only mode
1028       CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //                       &
1029                            TRIM( coupling_char ), id_mod )
1030!
1031!--    Read global attributes
1032       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_lat_char,            &
1033                           input_file_atts%origin_lat, .TRUE. )
1034
1035       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_lon_char,            &
1036                           input_file_atts%origin_lon, .TRUE. )
1037
1038       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_time_char,           &
1039                           input_file_atts%origin_time, .TRUE. )
1040
1041       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_x_char,              &
1042                           input_file_atts%origin_x, .TRUE. )
1043
1044       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_y_char,              &
1045                           input_file_atts%origin_y, .TRUE. )
1046
1047       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_z_char,              &
1048                           input_file_atts%origin_z, .TRUE. )
1049
1050       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%rotation_angle_char,        &
1051                           input_file_atts%rotation_angle, .TRUE. )
1052
1053       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%author_char,                &
1054                           input_file_atts%author, .TRUE., no_abort=.FALSE. )
1055       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%contact_person_char,        &
1056                           input_file_atts%contact_person, .TRUE., no_abort=.FALSE. )
1057       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%institution_char,           &
1058                           input_file_atts%institution,    .TRUE., no_abort=.FALSE. )
1059       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%acronym_char,               &
1060                           input_file_atts%acronym,        .TRUE., no_abort=.FALSE. )
1061
1062       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%campaign_char,              &
1063                           input_file_atts%campaign, .TRUE., no_abort=.FALSE. )
1064       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%location_char,              &
1065                           input_file_atts%location, .TRUE., no_abort=.FALSE. )
1066       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%site_char,                  &
1067                           input_file_atts%site,     .TRUE., no_abort=.FALSE. )
1068
1069       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%source_char,                &
1070                           input_file_atts%source,     .TRUE., no_abort=.FALSE. )
1071       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%references_char,            &
1072                           input_file_atts%references, .TRUE., no_abort=.FALSE. )
1073       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%keywords_char,              &
1074                           input_file_atts%keywords,   .TRUE., no_abort=.FALSE. )
1075       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%licence_char,               &
1076                           input_file_atts%licence,    .TRUE., no_abort=.FALSE. )
1077       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%comment_char,               &
1078                           input_file_atts%comment,    .TRUE., no_abort=.FALSE. )
1079!
1080!--    Read coordinate reference system if available
1081       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id_mod, 'crs', var_id_crs )
1082       IF ( nc_stat == NF90_NOERR )  THEN
1083          CALL get_attribute( id_mod, 'epsg_code',                             &
1084                              coord_ref_sys%epsg_code,                         &
1085                              .FALSE., 'crs' )
1086          CALL get_attribute( id_mod, 'false_easting',                         &
1087                              coord_ref_sys%false_easting,                     &
1088                              .FALSE., 'crs' )
1089          CALL get_attribute( id_mod, 'false_northing',                        &
1090                              coord_ref_sys%false_northing,                    &
1091                              .FALSE., 'crs' )
1092          CALL get_attribute( id_mod, 'grid_mapping_name',                     &
1093                              coord_ref_sys%grid_mapping_name,                 &
1094                              .FALSE., 'crs' )
1095          CALL get_attribute( id_mod, 'inverse_flattening',                    &
1096                              coord_ref_sys%inverse_flattening,                &
1097                              .FALSE., 'crs' )
1098          CALL get_attribute( id_mod, 'latitude_of_projection_origin',         &
1099                              coord_ref_sys%latitude_of_projection_origin,     &
1100                              .FALSE., 'crs' )
1101          CALL get_attribute( id_mod, 'long_name',                             &
1102                              coord_ref_sys%long_name,                         &
1103                              .FALSE., 'crs' )
1104          CALL get_attribute( id_mod, 'longitude_of_central_meridian',         &
1105                              coord_ref_sys%longitude_of_central_meridian,     &
1106                              .FALSE., 'crs' )
1107          CALL get_attribute( id_mod, 'longitude_of_prime_meridian',           &
1108                              coord_ref_sys%longitude_of_prime_meridian,       &
1109                              .FALSE., 'crs' )
1110          CALL get_attribute( id_mod, 'scale_factor_at_central_meridian',      &
1111                              coord_ref_sys%scale_factor_at_central_meridian,  &
1112                              .FALSE., 'crs' )
1113          CALL get_attribute( id_mod, 'semi_major_axis',                       &
1114                              coord_ref_sys%semi_major_axis,                   &
1115                              .FALSE., 'crs' )
1116          CALL get_attribute( id_mod, 'units',                                 &
1117                              coord_ref_sys%units,                             &
1118                              .FALSE., 'crs' )
1119       ELSE
1120!
1121!--       Calculate central meridian from origin_lon
1122          coord_ref_sys%longitude_of_central_meridian = &
1123             CEILING( input_file_atts%origin_lon / 6.0_wp ) * 6.0_wp - 3.0_wp
1124       ENDIF
1125!
1126!--    Finally, close input file
1127       CALL close_input_file( id_mod )
1128#endif
1129!
1130!--    Copy latitude, longitude, origin_z, rotation angle on init type
1131       init_model%latitude        = input_file_atts%origin_lat
1132       init_model%longitude       = input_file_atts%origin_lon
1133       init_model%origin_time     = input_file_atts%origin_time 
1134       init_model%origin_x        = input_file_atts%origin_x
1135       init_model%origin_y        = input_file_atts%origin_y
1136       init_model%origin_z        = input_file_atts%origin_z 
1137       init_model%rotation_angle  = input_file_atts%rotation_angle 
1138           
1139!
1140!--    In case of nested runs, each model domain might have different longitude
1141!--    and latitude, which would result in different Coriolis parameters and
1142!--    sun-zenith angles. To avoid this, longitude and latitude in each model
1143!--    domain will be set to the values of the root model. Please note, this
1144!--    synchronization is required already here.
1145#if defined( __parallel )
1146       CALL MPI_BCAST( init_model%latitude,  1, MPI_REAL, 0,                   &
1147                       MPI_COMM_WORLD, ierr )
1148       CALL MPI_BCAST( init_model%longitude, 1, MPI_REAL, 0,                   &
1149                       MPI_COMM_WORLD, ierr )
1150#endif
1151
1152    END SUBROUTINE netcdf_data_input_init
1153   
1154!------------------------------------------------------------------------------!
1155! Description:
1156! ------------
1157!> Read an array of characters.
1158!------------------------------------------------------------------------------!
1159    SUBROUTINE netcdf_data_input_var_char( val, search_string, id_mod )
1160
1161       IMPLICIT NONE
1162
1163       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string     !< name of the variable
1164       CHARACTER(LEN=*), DIMENSION(:) ::  val !< variable which should be read
1165       
1166       INTEGER(iwp) ::  id_mod   !< NetCDF id of input file
1167
1168#if defined ( __netcdf )
1169!
1170!--    Read variable
1171       CALL get_variable( id_mod, search_string, val )
1172#endif           
1173
1174    END SUBROUTINE netcdf_data_input_var_char
1175   
1176!------------------------------------------------------------------------------!
1177! Description:
1178! ------------
1179!> Read an 1D array of REAL values.
1180!------------------------------------------------------------------------------!
1181    SUBROUTINE netcdf_data_input_var_real_1d( val, search_string, id_mod )
1182
1183       IMPLICIT NONE
1184
1185       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string     !< name of the variable     
1186       
1187       INTEGER(iwp) ::  id_mod        !< NetCDF id of input file
1188       
1189       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  val !< variable which should be read
1190
1191#if defined ( __netcdf )
1192!
1193!--    Read variable
1194       CALL get_variable( id_mod, search_string, val )
1195#endif           
1196
1197    END SUBROUTINE netcdf_data_input_var_real_1d
1198   
1199!------------------------------------------------------------------------------!
1200! Description:
1201! ------------
1202!> Read an 1D array of REAL values.
1203!------------------------------------------------------------------------------!
1204    SUBROUTINE netcdf_data_input_var_real_2d( val, search_string,              &
1205                                              id_mod, d1s, d1e, d2s, d2e )
1206
1207       IMPLICIT NONE
1208
1209       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string     !< name of the variable     
1210       
1211       INTEGER(iwp) ::  id_mod  !< NetCDF id of input file
1212       INTEGER(iwp) ::  d1e     !< end index of first dimension to be read
1213       INTEGER(iwp) ::  d2e     !< end index of second dimension to be read
1214       INTEGER(iwp) ::  d1s     !< start index of first dimension to be read
1215       INTEGER(iwp) ::  d2s     !< start index of second dimension to be read
1216       
1217       REAL(wp), DIMENSION(:,:) ::  val !< variable which should be read
1218
1219#if defined ( __netcdf )
1220!
1221!--    Read character variable
1222       CALL get_variable( id_mod, search_string, val, d1s, d1e, d2s, d2e )
1223#endif           
1224
1225    END SUBROUTINE netcdf_data_input_var_real_2d
1226   
1227!------------------------------------------------------------------------------!
1228! Description:
1229! ------------
1230!> Read a global string attribute
1231!------------------------------------------------------------------------------!
1232    SUBROUTINE netcdf_data_input_att_string( val, search_string, id_mod,       &
1233                                             input_file, global, openclose,    &
1234                                             variable_name )
1235
1236       IMPLICIT NONE
1237
1238       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string !< name of the attribue
1239       CHARACTER(LEN=*) ::  val           !< attribute
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       
1247       LOGICAL ::  global                 !< flag indicating a global or a variable's attribute
1248
1249#if defined ( __netcdf )
1250!
1251!--    Open file in read-only mode if necessary
1252       IF ( openclose == 'open' )  THEN
1253          CALL open_read_file( TRIM( input_file ) // TRIM( coupling_char ), &
1254                                  id_mod )
1255       ENDIF
1256!
1257!--    Read global attribute
1258       IF ( global )  THEN
1259          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global )
1260!
1261!--    Read variable attribute
1262       ELSE
1263          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global, variable_name )
1264       ENDIF
1265!
1266!--    Close input file
1267       IF ( openclose == 'close' )  CALL close_input_file( id_mod )
1268#endif           
1269
1270    END SUBROUTINE netcdf_data_input_att_string
1271   
1272!------------------------------------------------------------------------------!
1273! Description:
1274! ------------
1275!> Read a global 8-bit integer attribute
1276!------------------------------------------------------------------------------!
1277    SUBROUTINE netcdf_data_input_att_int8( val, search_string, id_mod,         &
1278                                           input_file, global, openclose,      &
1279                                           variable_name )
1280
1281       IMPLICIT NONE
1282
1283       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string !< name of the attribue
1284       
1285       CHARACTER(LEN=*) ::  input_file    !< name of input file
1286       CHARACTER(LEN=*) ::  openclose     !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1287       CHARACTER(LEN=*) ::  variable_name !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1288       
1289       INTEGER(iwp) ::  id_mod   !< NetCDF id of input file
1290       INTEGER(KIND=1) ::  val      !< value of the attribute
1291       
1292       LOGICAL ::  global        !< flag indicating a global or a variable's attribute
1293
1294#if defined ( __netcdf )
1295!
1296!--    Open file in read-only mode
1297       IF ( openclose == 'open' )  THEN
1298          CALL open_read_file( TRIM( input_file ) // TRIM( coupling_char ), &
1299                                  id_mod )
1300       ENDIF
1301!
1302!--    Read global attribute
1303       IF ( global )  THEN
1304          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global )
1305!
1306!--    Read variable attribute
1307       ELSE
1308          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global, variable_name )
1309       ENDIF
1310!
1311!--    Finally, close input file
1312       IF ( openclose == 'close' )  CALL close_input_file( id_mod )
1313#endif           
1314
1315    END SUBROUTINE netcdf_data_input_att_int8
1316   
1317!------------------------------------------------------------------------------!
1318! Description:
1319! ------------
1320!> Read a global 32-bit integer attribute
1321!------------------------------------------------------------------------------!
1322    SUBROUTINE netcdf_data_input_att_int32( val, search_string, id_mod,        &
1323                                            input_file, global, openclose,     &
1324                                            variable_name )
1325
1326       IMPLICIT NONE
1327
1328       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string !< name of the attribue
1329       
1330       CHARACTER(LEN=*) ::  input_file    !< name of input file
1331       CHARACTER(LEN=*) ::  openclose     !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1332       CHARACTER(LEN=*) ::  variable_name !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1333       
1334       INTEGER(iwp) ::  id_mod   !< NetCDF id of input file
1335       INTEGER(iwp) ::  val      !< value of the attribute
1336       
1337       LOGICAL ::  global        !< flag indicating a global or a variable's attribute
1338
1339#if defined ( __netcdf )
1340!
1341!--    Open file in read-only mode
1342       IF ( openclose == 'open' )  THEN
1343          CALL open_read_file( TRIM( input_file ) // TRIM( coupling_char ), &
1344                                  id_mod )
1345       ENDIF
1346!
1347!--    Read global attribute
1348       IF ( global )  THEN
1349          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global )
1350!
1351!--    Read variable attribute
1352       ELSE
1353          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global, variable_name )
1354       ENDIF
1355!
1356!--    Finally, close input file
1357       IF ( openclose == 'close' )  CALL close_input_file( id_mod )
1358#endif           
1359
1360    END SUBROUTINE netcdf_data_input_att_int32
1361   
1362!------------------------------------------------------------------------------!
1363! Description:
1364! ------------
1365!> Read a global real attribute
1366!------------------------------------------------------------------------------!
1367    SUBROUTINE netcdf_data_input_att_real( val, search_string, id_mod,         &
1368                                           input_file, global, openclose,      &
1369                                           variable_name )
1370
1371       IMPLICIT NONE
1372
1373       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string !< name of the attribue
1374       
1375       CHARACTER(LEN=*) ::  input_file    !< name of input file
1376       CHARACTER(LEN=*) ::  openclose     !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1377       CHARACTER(LEN=*) ::  variable_name !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1378       
1379       INTEGER(iwp) ::  id_mod            !< NetCDF id of input file
1380       
1381       LOGICAL ::  global                 !< flag indicating a global or a variable's attribute
1382       
1383       REAL(wp) ::  val                   !< value of the attribute
1384
1385#if defined ( __netcdf )
1386!
1387!--    Open file in read-only mode
1388       IF ( openclose == 'open' )  THEN
1389          CALL open_read_file( TRIM( input_file ) // TRIM( coupling_char ), &
1390                                  id_mod )
1391       ENDIF
1392!
1393!--    Read global attribute
1394       IF ( global )  THEN
1395          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global )
1396!
1397!--    Read variable attribute
1398       ELSE
1399          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global, variable_name )
1400       ENDIF
1401!
1402!--    Finally, close input file
1403       IF ( openclose == 'close' )  CALL close_input_file( id_mod )
1404#endif           
1405
1406    END SUBROUTINE netcdf_data_input_att_real
1407
1408!------------------------------------------------------------------------------!
1409! Description:
1410! ------------
1411!> Reads Chemistry NETCDF Input data, such as emission values, emission species, etc.
1412!------------------------------------------------------------------------------!
1413
1414    SUBROUTINE netcdf_data_input_chemistry_data(emt_att,emt)
1415
1416       USE chem_modules,                                       &
1417           ONLY:  emiss_lod, time_fac_type, surface_csflux_name
1418
1419       USE control_parameters,                                 &
1420           ONLY:  message_string
1421
1422       USE indices,                                            &
1423           ONLY:  nxl, nxr, nys, nyn
1424
1425       IMPLICIT NONE
1426
1427       TYPE(chem_emis_att_type), INTENT(INOUT)                             ::  emt_att
1428       TYPE(chem_emis_val_type), ALLOCATABLE, DIMENSION(:), INTENT(INOUT)  ::  emt
1429   
1430       INTEGER(iwp)  ::  i, j, k      !< generic counters
1431       INTEGER(iwp)  ::  ispec        !< index for number of emission species in input
1432       INTEGER(iwp)  ::  len_dims     !< Length of dimension
1433       INTEGER(iwp)  ::  num_vars     !< number of variables in netcdf input file
1434
1435!
1436!-- dum_var_4d are designed to read in emission_values from the chemistry netCDF file.
1437!-- Currently the vestigial "z" dimension in emission_values makes it a 5D array,
1438!-- hence the corresponding dum_var_5d array.  When the "z" dimension is removed
1439!-- completely, dum_var_4d will be used instead
1440!-- (ecc 20190425)
1441
1442!       REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:,:)    ::  dum_var_4d  !< temp array 4 4D chem emission data
1443       REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:,:,:)  ::  dum_var_5d  !< temp array 4 5D chem emission data
1444
1445!
1446!-- Start processing data
1447!
1448!-- Emission LOD 0 (Parameterized mode)
1449
1450        IF  ( emiss_lod == 0 )  THEN
1451
1452! for reference (ecc)
1453!       IF (TRIM(mode_emis) == "PARAMETERIZED" .OR. TRIM(mode_emis) == "parameterized") THEN
1454
1455           ispec=1
1456           emt_att%n_emiss_species = 0
1457
1458!
1459!-- number of species
1460
1461           DO  WHILE (TRIM( surface_csflux_name( ispec ) ) /= 'novalue' )
1462
1463             emt_att%n_emiss_species = emt_att%n_emiss_species + 1
1464             ispec=ispec+1
1465!
1466!-- followling line retained for compatibility with salsa_mod
1467!-- which still uses emt_att%nspec heavily (ecc)
1468
1469             emt_att%nspec = emt_att%nspec + 1
1470
1471           ENDDO
1472
1473!
1474!-- allocate emission values data type arrays
1475
1476          ALLOCATE ( emt(emt_att%n_emiss_species) )
1477
1478!
1479!-- Read EMISSION SPECIES NAMES
1480
1481!
1482!-- allocate space for strings
1483
1484          ALLOCATE (emt_att%species_name(emt_att%n_emiss_species) )
1485 
1486         DO ispec = 1, emt_att%n_emiss_species
1487            emt_att%species_name(ispec) = TRIM(surface_csflux_name(ispec))
1488         ENDDO
1489
1490!
1491!-- LOD 1 (default mode) and LOD 2 (pre-processed mode)
1492
1493       ELSE
1494
1495#if defined ( __netcdf )
1496
1497          IF ( .NOT. input_pids_chem )  RETURN
1498
1499!
1500!-- first we allocate memory space for the emission species and then
1501!-- we differentiate between LOD 1 (default mode) and LOD 2 (pre-processed mode)
1502
1503!
1504!-- open emission data file ( {palmcase}_chemistry )
1505
1506          CALL open_read_file ( TRIM(input_file_chem) // TRIM(coupling_char), id_emis )
1507
1508!
1509!-- inquire number of variables
1510
1511          CALL inquire_num_variables ( id_emis, num_vars )
1512
1513!
1514!-- Get General Dimension Lengths: only # species and # categories.
1515!-- Tther dimensions depend on the emission mode or specific components
1516
1517          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length (    &
1518                                 id_emis, emt_att%n_emiss_species, 'nspecies' )
1519
1520!
1521!-- backward compatibility for salsa_mod (ecc)
1522
1523          emt_att%nspec = emt_att%n_emiss_species
1524
1525!
1526!-- Allocate emission values data type arrays
1527
1528          ALLOCATE ( emt(emt_att%n_emiss_species) )
1529
1530!
1531!-- READING IN SPECIES NAMES
1532
1533!
1534!-- Allocate memory for species names
1535
1536          ALLOCATE ( emt_att%species_name(emt_att%n_emiss_species) )
1537
1538!
1539!-- Retrieve variable name (again, should use n_emiss_strlen)
1540
1541          CALL get_variable( id_emis, 'emission_name',    &
1542                             string_values, emt_att%n_emiss_species )
1543          emt_att%species_name=string_values
1544
1545!
1546!-- dealocate string_values previously allocated in get_variable call
1547
1548          IF  ( ALLOCATED(string_values) )  DEALLOCATE (string_values)
1549
1550!
1551!-- READING IN SPECIES INDICES
1552
1553!
1554!-- Allocate memory for species indices
1555
1556          ALLOCATE ( emt_att%species_index(emt_att%n_emiss_species) )
1557
1558!
1559!-- Retrieve variable data
1560
1561          CALL get_variable( id_emis, 'emission_index', emt_att%species_index )
1562!
1563!-- Now the routine has to distinguish between chemistry emission
1564!-- LOD 1 (DEFAULT mode) and LOD 2 (PRE-PROCESSED mode)
1565
1566!
1567!-- START OF EMISSION LOD 1 (DEFAULT MODE)
1568
1569
1570          IF  ( emiss_lod == 1 )  THEN
1571
1572! for reference (ecc)
1573!          IF (TRIM(mode_emis) == "DEFAULT" .OR. TRIM(mode_emis) == "default") THEN
1574
1575!
1576!-- get number of emission categories
1577
1578             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length (           &
1579                                    id_emis, emt_att%ncat, 'ncat' )
1580
1581!-- READING IN EMISSION CATEGORIES INDICES
1582
1583             ALLOCATE ( emt_att%cat_index(emt_att%ncat) )
1584
1585!
1586!-- Retrieve variable data
1587
1588             CALL get_variable( id_emis, 'emission_cat_index', emt_att%cat_index )
1589
1590
1591!
1592!-- Loop through individual species to get basic information on
1593!-- VOC/PM/NOX/SOX
1594
1595!------------------------------------------------------------------------------
1596!-- NOTE - CHECK ARRAY INDICES FOR READING IN NAMES AND SPECIES
1597!--        IN LOD1 (DEFAULT MODE) FOR THE VARIOUS MODE SPLITS
1598!--        AS ALL ID_EMIS CONDITIONALS HAVE BEEN REMOVED FROM GET_VAR
1599!--        FUNCTIONS.  IN THEORY THIS WOULD MEAN ALL ARRAYS SHOULD BE
1600!--        READ FROM 0 to N-1 (C CONVENTION) AS OPPOSED TO 1 to N
1601!--        (FORTRAN CONVENTION).  KEEP THIS IN MIND !!
1602!--        (ecc 20190424)
1603!------------------------------------------------------------------------------
1604 
1605             DO  ispec = 1, emt_att%n_emiss_species
1606
1607!
1608!-- VOC DATA (name and composition)
1609
1610                IF  ( TRIM(emt_att%species_name(ispec)) == "VOC" .OR.                  &
1611                      TRIM(emt_att%species_name(ispec)) == "voc" )  THEN
1612
1613!
1614!-- VOC name
1615                   CALL netcdf_data_input_get_dimension_length (     &
1616                                          id_emis, emt_att%nvoc, 'nvoc' )
1617                   ALLOCATE ( emt_att%voc_name(emt_att%nvoc) )
1618                   CALL get_variable ( id_emis,"emission_voc_name",  &
1619                                       string_values, emt_att%nvoc )
1620                   emt_att%voc_name = string_values
1621                   IF  ( ALLOCATED(string_values) )  DEALLOCATE (string_values)
1622
1623!
1624!-- VOC composition
1625
1626                   ALLOCATE ( emt_att%voc_comp(emt_att%ncat,emt_att%nvoc) )
1627                   CALL get_variable ( id_emis, "composition_voc", emt_att%voc_comp,     &
1628                                       1, emt_att%ncat, 1, emt_att%nvoc )
1629
1630                ENDIF  ! VOC
1631
1632!
1633!-- PM DATA (name and composition)
1634
1635                IF  ( TRIM(emt_att%species_name(ispec)) == "PM" .OR.                   &
1636                      TRIM(emt_att%species_name(ispec)) == "pm")  THEN
1637
1638!
1639!-- PM name
1640
1641                   CALL netcdf_data_input_get_dimension_length (     &
1642                                          id_emis, emt_att%npm, 'npm' )
1643                   ALLOCATE ( emt_att%pm_name(emt_att%npm) )
1644                   CALL get_variable ( id_emis, "pm_name", string_values, emt_att%npm )
1645                   emt_att%pm_name = string_values
1646                   IF  ( ALLOCATED(string_values) )  DEALLOCATE (string_values)     
1647
1648!
1649!-- PM composition (PM1, PM2.5 and PM10)
1650
1651                   len_dims = 3  ! PM1, PM2.5, PM10
1652                   ALLOCATE(emt_att%pm_comp(emt_att%ncat,emt_att%npm,len_dims))
1653                   CALL get_variable ( id_emis, "composition_pm", emt_att%pm_comp,       &
1654                                       1, emt_att%ncat, 1, emt_att%npm, 1, len_dims )
1655
1656                ENDIF  ! PM
1657
1658!
1659!-- NOX (NO and NO2)
1660
1661                IF  ( TRIM(emt_att%species_name(ispec)) == "NOX" .OR.                  &
1662                      TRIM(emt_att%species_name(ispec)) == "nox" )  THEN
1663
1664                   ALLOCATE ( emt_att%nox_comp(emt_att%ncat,emt_att%nnox) )
1665                   CALL get_variable ( id_emis, "composition_nox", emt_att%nox_comp,     &
1666                                       1, emt_att%ncat, 1, emt_att%nnox )
1667
1668                ENDIF  ! NOX
1669
1670!
1671!-- SOX (SO2 and SO4)
1672
1673                IF  ( TRIM(emt_att%species_name(ispec)) == "SOX" .OR.                  &
1674                      TRIM(emt_att%species_name(ispec)) == "sox" )  THEN
1675
1676                   ALLOCATE ( emt_att%sox_comp(emt_att%ncat,emt_att%nsox) )
1677                   CALL get_variable ( id_emis, "composition_sox", emt_att%sox_comp,     &
1678                                       1, emt_att%ncat, 1, emt_att%nsox )
1679
1680                ENDIF  ! SOX
1681
1682             ENDDO  ! do ispec
1683
1684!
1685!-- EMISSION TIME SCALING FACTORS (hourly and MDH data)
1686 
1687!     
1688!-- HOUR   
1689             IF  ( TRIM(time_fac_type) == "HOUR" .OR.                        &
1690                   TRIM(time_fac_type) == "hour" )  THEN
1691
1692                CALL netcdf_data_input_get_dimension_length (                  &
1693                                       id_emis, emt_att%nhoursyear, 'nhoursyear' )
1694                ALLOCATE ( emt_att%hourly_emis_time_factor(emt_att%ncat,emt_att%nhoursyear) )
1695                CALL get_variable ( id_emis, "emission_time_factors",          &
1696                                    emt_att%hourly_emis_time_factor,           &
1697                                    1, emt_att%ncat, 1, emt_att%nhoursyear )
1698
1699!
1700!-- MDH
1701
1702             ELSE IF  ( TRIM(time_fac_type)  ==  "MDH" .OR.                  &
1703                        TRIM(time_fac_type)  ==  "mdh" )  THEN
1704
1705                CALL netcdf_data_input_get_dimension_length (                  &
1706                                       id_emis, emt_att%nmonthdayhour, 'nmonthdayhour' )
1707                ALLOCATE ( emt_att%mdh_emis_time_factor(emt_att%ncat,emt_att%nmonthdayhour) )
1708                CALL get_variable ( id_emis, "emission_time_factors",          &
1709                                    emt_att%mdh_emis_time_factor,              &
1710                                    1, emt_att%ncat, 1, emt_att%nmonthdayhour )
1711
1712!
1713!-- ERROR (time factor undefined)
1714
1715             ELSE
1716
1717                message_string = 'We are in the DEFAULT chemistry emissions mode: '  //  &
1718                                 '     !no time-factor type specified!'              //  &
1719                                 'Please specify the value of time_fac_type:'        //  &
1720                                 '         either "MDH" or "HOUR"'                 
1721                CALL message( 'netcdf_data_input_chemistry_data', 'CM0200', 2, 2, 0, 6, 0 ) 
1722 
1723
1724             ENDIF  ! time_fac_type
1725
1726!
1727!-- read in default (LOD1) emissions from chemisty netCDF file per species
1728
1729!
1730!-- NOTE - at the moment the data is read in per species, but in the future it would
1731!--        be much more sensible to read in per species per time step to reduce
1732!--        memory consumption and, to a lesser degree, dimensionality of data exchange
1733!--        (I expect this will be necessary when the problem size is large)
1734
1735             DO ispec = 1, emt_att%n_emiss_species
1736
1737!
1738!-- allocate space for species specific emission values
1739!-- NOTE - this array is extended by 1 cell in each horizontal direction
1740!--        to compensate for an apparent linear offset.  The reason of this
1741!--        offset is not known but it has been determined to take place beyond the
1742!--        scope of this module, and has little to do with index conventions.
1743!--        That is, setting the array horizontal limit from nx0:nx1 to 1:(nx1-nx0+1)
1744!--        or nx0+1:nx1+1 did not result in correct or definite behavior
1745!--        This must be looked at at some point by the Hannover team but for now
1746!--        this workaround is deemed reasonable (ecc 20190417)
1747
1748                IF ( .NOT. ALLOCATED ( emt(ispec)%default_emission_data ) )  THEN
1749                    ALLOCATE ( emt(ispec)%default_emission_data(emt_att%ncat,nys:nyn+1,nxl:nxr+1) )
1750                ENDIF
1751!
1752!-- allocate dummy variable w/ index order identical to that shown in the netCDF header
1753
1754                ALLOCATE ( dum_var_5d(1,nys:nyn,nxl:nxr,1,emt_att%ncat) )
1755!
1756!-- get variable.  be very careful
1757!-- I am using get_variable_5d_real_dynamic (note logical argument at the end)
1758!-- 1) use Fortran index convention (i.e., 1 to N)
1759!-- 2) index order must be in reverse order from above allocation order
1760 
1761                CALL get_variable ( id_emis, "emission_values", dum_var_5d, &
1762                                    1,            ispec, nxl+1,     nys+1,     1,                    &
1763                                    emt_att%ncat, 1,     nxr-nxl+1, nyn-nys+1, emt_att%dt_emission,  &
1764                                    .FALSE. )
1765!
1766!-- assign temp array to data structure then deallocate temp array
1767!-- NOTE - indices are shifted from nx0:nx1 to nx0+1:nx1+1 to offset
1768!--        the emission data array to counter said domain offset
1769!--        (ecc 20190417)
1770
1771                DO k = 1, emt_att%ncat
1772                   DO j = nys+1, nyn+1
1773                      DO i = nxl+1, nxr+1
1774                         emt(ispec)%default_emission_data(k,j,i) = dum_var_5d(1,j-1,i-1,1,k)
1775                      ENDDO
1776                   ENDDO
1777                ENDDO
1778
1779                DEALLOCATE ( dum_var_5d )
1780
1781             ENDDO  ! ispec
1782!
1783!-- UNITS
1784
1785             CALL get_attribute(id_emis,"units",emt_att%units,.FALSE.,"emission_values")
1786
1787!
1788!-- END DEFAULT MODE
1789
1790
1791!
1792!-- START LOD 2 (PRE-PROCESSED MODE)
1793
1794          ELSE IF  ( emiss_lod == 2 )  THEN
1795
1796! for reference (ecc)
1797!          ELSE IF (TRIM(mode_emis) == "PRE-PROCESSED" .OR. TRIM(mode_emis) == "pre-processed") THEN
1798
1799!
1800!-- For LOD 2 only VOC and emission data need be read
1801
1802!------------------------------------------------------------------------------
1803!-- NOTE - CHECK ARRAY INDICES FOR READING IN NAMES AND SPECIES
1804!--        IN LOD2 (PRE-PROCESSED MODE) FOR THE VARIOUS MODE SPLITS
1805!--        AS ALL ID_EMIS CONDITIONALS HAVE BEEN REMOVED FROM GET_VAR
1806!--        FUNCTIONS.  IN THEORY THIS WOULD MEAN ALL ARRAYS SHOULD BE
1807!--        READ FROM 0 to N-1 (C CONVENTION) AS OPPOSED TO 1 to N
1808!--        (FORTRAN CONVENTION).  KEEP THIS IN MIND !!
1809!--        (ecc 20190424)
1810!------------------------------------------------------------------------------
1811
1812             DO ispec = 1, emt_att%n_emiss_species
1813
1814!
1815!-- VOC DATA (name and composition)
1816
1817                IF  ( TRIM(emt_att%species_name(ispec)) == "VOC" .OR.                  &
1818                      TRIM(emt_att%species_name(ispec)) == "voc" )  THEN
1819
1820!
1821!-- VOC name
1822                   CALL netcdf_data_input_get_dimension_length (                         &
1823                                          id_emis, emt_att%nvoc, 'nvoc' )
1824                   ALLOCATE ( emt_att%voc_name(emt_att%nvoc) )
1825                   CALL get_variable ( id_emis, "emission_voc_name",                     &
1826                                       string_values, emt_att%nvoc)
1827                   emt_att%voc_name = string_values
1828                   IF  ( ALLOCATED(string_values) )  DEALLOCATE (string_values)
1829
1830!
1831!-- VOC composition
1832 
1833                   ALLOCATE ( emt_att%voc_comp(emt_att%ncat,emt_att%nvoc) )
1834                   CALL get_variable ( id_emis, "composition_voc", emt_att%voc_comp,     &
1835                                       1, emt_att%ncat, 1, emt_att%nvoc )
1836                ENDIF  ! VOC
1837 
1838             ENDDO  ! ispec
1839
1840!
1841!-- EMISSION DATA
1842
1843             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length (                               &
1844                                    id_emis, emt_att%dt_emission, 'time' )   
1845 
1846!
1847!-- read in pre-processed (LOD2) emissions from chemisty netCDF file per species
1848
1849!
1850!-- NOTE - at the moment the data is read in per species, but in the future it would
1851!--        be much more sensible to read in per species per time step to reduce
1852!--        memory consumption and, to a lesser degree, dimensionality of data exchange
1853!--        (I expect this will be necessary when the problem size is large)
1854
1855             DO ispec = 1, emt_att%n_emiss_species
1856
1857!
1858!-- allocate space for species specific emission values
1859!-- NOTE - this array is extended by 1 cell in each horizontal direction
1860!--        to compensate for an apparent linear offset.  The reason of this
1861!--        offset is not known but it has been determined to take place beyond the
1862!--        scope of this module, and has little to do with index conventions.
1863!--        That is, setting the array horizontal limit from nx0:nx1 to 1:(nx1-nx0+1)
1864!--        or nx0+1:nx1+1 did not result in correct or definite behavior
1865!--        This must be looked at at some point by the Hannover team but for now
1866!--        this workaround is deemed reasonable (ecc 20190417)
1867
1868                IF ( .NOT. ALLOCATED( emt(ispec)%preproc_emission_data ) )  THEN
1869                   ALLOCATE( emt(ispec)%preproc_emission_data(                           &
1870                             emt_att%dt_emission, 1, nys:nyn+1, nxl:nxr+1) )
1871                ENDIF
1872!
1873!-- allocate dummy variable w/ index order identical to that shown in the netCDF header
1874
1875                ALLOCATE ( dum_var_5d(emt_att%dt_emission,1,nys:nyn,nxl:nxr,1) )
1876!
1877!-- get variable.  be very careful
1878!-- I am using get_variable_5d_real_dynamic (note logical argument at the end)
1879!-- 1) use Fortran index convention (i.e., 1 to N)
1880!-- 2) index order must be in reverse order from above allocation order
1881
1882                CALL get_variable ( id_emis, "emission_values", dum_var_5d, &
1883                                    ispec, nxl+1,     nys+1,     1, 1,                   &
1884                                    1,     nxr-nxl+1, nyn-nys+1, 1, emt_att%dt_emission, &
1885                                    .FALSE. )
1886!
1887!-- assign temp array to data structure then deallocate temp array
1888!-- NOTE - indices are shifted from nx0:nx1 to nx0+1:nx1+1 to offset
1889!--        the emission data array to counter said unkonwn offset
1890!--        (ecc 20190417)
1891
1892                DO k = 1, emt_att%dt_emission
1893                   DO j = nys+1, nyn+1
1894                      DO i = nxl+1, nxr+1
1895                         emt(ispec)%preproc_emission_data(k,1,j,i) = dum_var_5d(k,1,j-1,i-1,1)
1896                      ENDDO
1897                   ENDDO
1898                ENDDO
1899
1900                DEALLOCATE ( dum_var_5d )
1901
1902             ENDDO  ! ispec
1903!
1904!-- UNITS
1905
1906             CALL get_attribute ( id_emis, "units", emt_att%units, .FALSE. , "emission_values" )
1907       
1908          ENDIF  ! LOD1 & LOD2 (default and pre-processed mode)
1909
1910          CALL close_input_file (id_emis)
1911
1912#endif
1913
1914       ENDIF ! LOD0 (parameterized mode)
1915
1916    END SUBROUTINE netcdf_data_input_chemistry_data
1917
1918
1919!------------------------------------------------------------------------------!
1920! Description:
1921! ------------
1922!> Reads surface classification data, such as vegetation and soil type, etc. .
1923!------------------------------------------------------------------------------!
1924    SUBROUTINE netcdf_data_input_surface_data
1925
1926       USE control_parameters,                                                 &
1927           ONLY:  land_surface, plant_canopy, urban_surface
1928
1929       USE indices,                                                            &
1930           ONLY:  nbgp, nxl, nxr, nyn, nys
1931
1932
1933       IMPLICIT NONE
1934
1935       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names  !< variable names in static input file
1936
1937       INTEGER(iwp) ::  id_surf   !< NetCDF id of input file
1938       INTEGER(iwp) ::  k         !< running index along z-direction
1939       INTEGER(iwp) ::  k2        !< running index
1940       INTEGER(iwp) ::  num_vars  !< number of variables in input file
1941       INTEGER(iwp) ::  nz_soil   !< number of soil layers in file
1942
1943!
1944!--    If not static input file is available, skip this routine
1945       IF ( .NOT. input_pids_static )  RETURN
1946!
1947!--    Measure CPU time
1948       CALL cpu_log( log_point_s(82), 'NetCDF input', 'start' )
1949!
1950!--    Read plant canopy variables.
1951       IF ( plant_canopy )  THEN
1952#if defined ( __netcdf )
1953!
1954!--       Open file in read-only mode
1955          CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //                    &
1956                               TRIM( coupling_char ) , id_surf )
1957!
1958!--       At first, inquire all variable names.
1959!--       This will be used to check whether an optional input variable
1960!--       exist or not.
1961          CALL inquire_num_variables( id_surf, num_vars )
1962
1963          ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
1964          CALL inquire_variable_names( id_surf, var_names )
1965
1966!
1967!--       Read leaf area density - resolved vegetation
1968          IF ( check_existence( var_names, 'lad' ) )  THEN
1969             leaf_area_density_f%from_file = .TRUE.
1970             CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                           &
1971                                 leaf_area_density_f%fill,                     &
1972                                 .FALSE., 'lad' )
1973!
1974!--          Inquire number of vertical vegetation layer
1975             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,             &
1976                                                 leaf_area_density_f%nz,       &
1977                                                 'zlad' )
1978!
1979!--          Allocate variable for leaf-area density
1980             ALLOCATE( leaf_area_density_f%var( 0:leaf_area_density_f%nz-1,    &
1981                                                nys:nyn,nxl:nxr) )
1982
1983             CALL get_variable( id_surf, 'lad', leaf_area_density_f%var,       &
1984                                nxl, nxr, nys, nyn,                            &
1985                                0, leaf_area_density_f%nz-1 )
1986
1987          ELSE
1988             leaf_area_density_f%from_file = .FALSE.
1989          ENDIF
1990
1991!
1992!--       Read basal area density - resolved vegetation
1993          IF ( check_existence( var_names, 'bad' ) )  THEN
1994             basal_area_density_f%from_file = .TRUE.
1995             CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                           &
1996                                 basal_area_density_f%fill,                    &
1997                                 .FALSE., 'bad' )
1998!
1999!--          Inquire number of vertical vegetation layer
2000             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,             &
2001                                                 basal_area_density_f%nz,      &
2002                                                 'zlad' )
2003!
2004!--          Allocate variable
2005             ALLOCATE( basal_area_density_f%var(0:basal_area_density_f%nz-1,   &
2006                                                nys:nyn,nxl:nxr) )
2007
2008             CALL get_variable( id_surf, 'bad', basal_area_density_f%var,      &
2009                                nxl, nxr, nys, nyn,                            &
2010                                0,  basal_area_density_f%nz-1 )
2011          ELSE
2012             basal_area_density_f%from_file = .FALSE.
2013          ENDIF
2014
2015!
2016!--       Read root area density - resolved vegetation
2017          IF ( check_existence( var_names, 'root_area_dens_r' ) )  THEN
2018             root_area_density_lad_f%from_file = .TRUE.
2019             CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                           &
2020                                 root_area_density_lad_f%fill,                 &
2021                                 .FALSE., 'root_area_dens_r' )
2022!
2023!--          Inquire number of vertical soil layers
2024             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,             &
2025                                                   root_area_density_lad_f%nz, &
2026                                                  'zsoil' )
2027!
2028!--          Allocate variable
2029             ALLOCATE( root_area_density_lad_f%var                             &
2030                                         (0:root_area_density_lad_f%nz-1,      &
2031                                          nys:nyn,nxl:nxr) )
2032
2033             CALL get_variable( id_surf, 'root_area_dens_r',                   &
2034                                root_area_density_lad_f%var,                   &
2035                                nxl, nxr, nys, nyn,                            &
2036                                0,  root_area_density_lad_f%nz-1 )
2037          ELSE
2038             root_area_density_lad_f%from_file = .FALSE.
2039          ENDIF
2040!
2041!--       Finally, close input file
2042          CALL close_input_file( id_surf )
2043#endif
2044       ENDIF
2045!
2046!--    Deallocate variable list. Will be re-allocated in case further
2047!--    variables are read from file.
2048       IF ( ALLOCATED( var_names ) )  DEALLOCATE( var_names )
2049!
2050!--    Skip the following if no land-surface or urban-surface module are
2051!--    applied. This case, no one of the following variables is used anyway.
2052       IF (  .NOT. land_surface  .AND.  .NOT. urban_surface )  RETURN
2053
2054#if defined ( __netcdf )
2055!
2056!--    Open file in read-only mode
2057       CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //                       &
2058                            TRIM( coupling_char ) , id_surf )
2059!
2060!--    Inquire all variable names.
2061!--    This will be used to check whether an optional input variable exist
2062!--    or not.
2063       CALL inquire_num_variables( id_surf, num_vars )
2064
2065       ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
2066       CALL inquire_variable_names( id_surf, var_names )
2067!
2068!--    Read vegetation type and required attributes
2069       IF ( check_existence( var_names, 'vegetation_type' ) )  THEN
2070          vegetation_type_f%from_file = .TRUE.
2071          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2072                              vegetation_type_f%fill,                          &
2073                              .FALSE., 'vegetation_type' )
2074
2075          ALLOCATE ( vegetation_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
2076
2077          CALL get_variable( id_surf, 'vegetation_type',                       &
2078                             vegetation_type_f%var, nxl, nxr, nys, nyn )
2079       ELSE
2080          vegetation_type_f%from_file = .FALSE.
2081       ENDIF
2082
2083!
2084!--    Read soil type and required attributes
2085       IF ( check_existence( var_names, 'soil_type' ) )  THEN
2086             soil_type_f%from_file = .TRUE.
2087!
2088!--       Note, lod is currently not on file; skip for the moment
2089!           CALL get_attribute( id_surf, char_lod,                       &
2090!                                      soil_type_f%lod,                  &
2091!                                      .FALSE., 'soil_type' )
2092          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2093                              soil_type_f%fill,                                &
2094                              .FALSE., 'soil_type' )
2095
2096          IF ( soil_type_f%lod == 1 )  THEN
2097
2098             ALLOCATE ( soil_type_f%var_2d(nys:nyn,nxl:nxr)  )
2099
2100             CALL get_variable( id_surf, 'soil_type', soil_type_f%var_2d,      &
2101                                nxl, nxr, nys, nyn )
2102
2103          ELSEIF ( soil_type_f%lod == 2 )  THEN
2104!
2105!--          Obtain number of soil layers from file.
2106             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf, nz_soil,    &
2107                                                          'zsoil' )
2108
2109             ALLOCATE ( soil_type_f%var_3d(0:nz_soil,nys:nyn,nxl:nxr) )
2110
2111             CALL get_variable( id_surf, 'soil_type', soil_type_f%var_3d,      &
2112                                nxl, nxr, nys, nyn, 0, nz_soil )
2113 
2114          ENDIF
2115       ELSE
2116          soil_type_f%from_file = .FALSE.
2117       ENDIF
2118
2119!
2120!--    Read pavement type and required attributes
2121       IF ( check_existence( var_names, 'pavement_type' ) )  THEN
2122          pavement_type_f%from_file = .TRUE.
2123          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2124                              pavement_type_f%fill, .FALSE.,                   &
2125                              'pavement_type' )
2126
2127          ALLOCATE ( pavement_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
2128
2129          CALL get_variable( id_surf, 'pavement_type', pavement_type_f%var,    &
2130                             nxl, nxr, nys, nyn )
2131       ELSE
2132          pavement_type_f%from_file = .FALSE.
2133       ENDIF
2134
2135!
2136!--    Read water type and required attributes
2137       IF ( check_existence( var_names, 'water_type' ) )  THEN
2138          water_type_f%from_file = .TRUE.
2139          CALL get_attribute( id_surf, char_fill, water_type_f%fill,           &
2140                              .FALSE., 'water_type' )
2141
2142          ALLOCATE ( water_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
2143
2144          CALL get_variable( id_surf, 'water_type', water_type_f%var,          &
2145                             nxl, nxr, nys, nyn )
2146
2147       ELSE
2148          water_type_f%from_file = .FALSE.
2149       ENDIF
2150!
2151!--    Read relative surface fractions of vegetation, pavement and water.
2152       IF ( check_existence( var_names, 'surface_fraction' ) )  THEN
2153          surface_fraction_f%from_file = .TRUE.
2154          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2155                              surface_fraction_f%fill,                         &
2156                              .FALSE., 'surface_fraction' )
2157!
2158!--       Inquire number of surface fractions
2159          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2160                                                       surface_fraction_f%nf,  &
2161                                                       'nsurface_fraction' )
2162!
2163!--       Allocate dimension array and input array for surface fractions
2164          ALLOCATE( surface_fraction_f%nfracs(0:surface_fraction_f%nf-1) )
2165          ALLOCATE( surface_fraction_f%frac(0:surface_fraction_f%nf-1,         &
2166                                            nys:nyn,nxl:nxr) )
2167!
2168!--       Get dimension of surface fractions
2169          CALL get_variable( id_surf, 'nsurface_fraction',                     &
2170                             surface_fraction_f%nfracs )
2171!
2172!--       Read surface fractions
2173          CALL get_variable( id_surf, 'surface_fraction',                      &
2174                             surface_fraction_f%frac, nxl, nxr, nys, nyn,      &
2175                             0, surface_fraction_f%nf-1 )
2176       ELSE
2177          surface_fraction_f%from_file = .FALSE.
2178       ENDIF
2179!
2180!--    Read building parameters and related information
2181       IF ( check_existence( var_names, 'building_pars' ) )  THEN
2182          building_pars_f%from_file = .TRUE.
2183          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2184                              building_pars_f%fill,                            &
2185                              .FALSE., 'building_pars' )
2186!
2187!--       Inquire number of building parameters
2188          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2189                                                       building_pars_f%np,     &
2190                                                       'nbuilding_pars' )
2191!
2192!--       Allocate dimension array and input array for building parameters
2193          ALLOCATE( building_pars_f%pars(0:building_pars_f%np-1) )
2194          ALLOCATE( building_pars_f%pars_xy(0:building_pars_f%np-1,            &
2195                                            nys:nyn,nxl:nxr) )
2196!
2197!--       Get dimension of building parameters
2198          CALL get_variable( id_surf, 'nbuilding_pars',                        &
2199                             building_pars_f%pars )
2200!
2201!--       Read building_pars
2202          CALL get_variable( id_surf, 'building_pars',                         &
2203                             building_pars_f%pars_xy, nxl, nxr, nys, nyn,      &
2204                             0, building_pars_f%np-1 )
2205       ELSE
2206          building_pars_f%from_file = .FALSE.
2207       ENDIF
2208
2209!
2210!--    Read albedo type and required attributes
2211       IF ( check_existence( var_names, 'albedo_type' ) )  THEN
2212          albedo_type_f%from_file = .TRUE.
2213          CALL get_attribute( id_surf, char_fill, albedo_type_f%fill,          &
2214                              .FALSE.,  'albedo_type' )
2215
2216          ALLOCATE ( albedo_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
2217         
2218          CALL get_variable( id_surf, 'albedo_type', albedo_type_f%var,        &
2219                             nxl, nxr, nys, nyn )
2220       ELSE
2221          albedo_type_f%from_file = .FALSE.
2222       ENDIF
2223!
2224!--    Read albedo parameters and related information
2225       IF ( check_existence( var_names, 'albedo_pars' ) )  THEN
2226          albedo_pars_f%from_file = .TRUE.
2227          CALL get_attribute( id_surf, char_fill, albedo_pars_f%fill,          &
2228                              .FALSE., 'albedo_pars' )
2229!
2230!--       Inquire number of albedo parameters
2231          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2232                                                       albedo_pars_f%np,       &
2233                                                       'nalbedo_pars' )
2234!
2235!--       Allocate dimension array and input array for albedo parameters
2236          ALLOCATE( albedo_pars_f%pars(0:albedo_pars_f%np-1) )
2237          ALLOCATE( albedo_pars_f%pars_xy(0:albedo_pars_f%np-1,                &
2238                                          nys:nyn,nxl:nxr) )
2239!
2240!--       Get dimension of albedo parameters
2241          CALL get_variable( id_surf, 'nalbedo_pars', albedo_pars_f%pars )
2242
2243          CALL get_variable( id_surf, 'albedo_pars', albedo_pars_f%pars_xy,    &
2244                             nxl, nxr, nys, nyn,                               &
2245                             0, albedo_pars_f%np-1 )
2246       ELSE
2247          albedo_pars_f%from_file = .FALSE.
2248       ENDIF
2249
2250!
2251!--    Read pavement parameters and related information
2252       IF ( check_existence( var_names, 'pavement_pars' ) )  THEN
2253          pavement_pars_f%from_file = .TRUE.
2254          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2255                              pavement_pars_f%fill,                            &
2256                              .FALSE., 'pavement_pars' )
2257!
2258!--       Inquire number of pavement parameters
2259          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2260                                                       pavement_pars_f%np,     &
2261                                                       'npavement_pars' )
2262!
2263!--       Allocate dimension array and input array for pavement parameters
2264          ALLOCATE( pavement_pars_f%pars(0:pavement_pars_f%np-1) )
2265          ALLOCATE( pavement_pars_f%pars_xy(0:pavement_pars_f%np-1,            &
2266                                            nys:nyn,nxl:nxr) )
2267!
2268!--       Get dimension of pavement parameters
2269          CALL get_variable( id_surf, 'npavement_pars', pavement_pars_f%pars )
2270
2271          CALL get_variable( id_surf, 'pavement_pars', pavement_pars_f%pars_xy,&
2272                             nxl, nxr, nys, nyn,                               &
2273                             0, pavement_pars_f%np-1 )
2274       ELSE
2275          pavement_pars_f%from_file = .FALSE.
2276       ENDIF
2277
2278!
2279!--    Read pavement subsurface parameters and related information
2280       IF ( check_existence( var_names, 'pavement_subsurface_pars' ) )         &
2281       THEN
2282          pavement_subsurface_pars_f%from_file = .TRUE.
2283          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2284                              pavement_subsurface_pars_f%fill,                 &
2285                              .FALSE., 'pavement_subsurface_pars' )
2286!
2287!--       Inquire number of parameters
2288          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2289                                                pavement_subsurface_pars_f%np, &
2290                                               'npavement_subsurface_pars' )
2291!
2292!--       Inquire number of soil layers
2293          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2294                                                pavement_subsurface_pars_f%nz, &
2295                                                'zsoil' )
2296!
2297!--       Allocate dimension array and input array for pavement parameters
2298          ALLOCATE( pavement_subsurface_pars_f%pars                            &
2299                            (0:pavement_subsurface_pars_f%np-1) )
2300          ALLOCATE( pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz                        &
2301                            (0:pavement_subsurface_pars_f%np-1,                &
2302                             0:pavement_subsurface_pars_f%nz-1,                &
2303                             nys:nyn,nxl:nxr) )
2304!
2305!--       Get dimension of pavement parameters
2306          CALL get_variable( id_surf, 'npavement_subsurface_pars',             &
2307                             pavement_subsurface_pars_f%pars )
2308
2309          CALL get_variable( id_surf, 'pavement_subsurface_pars',              &
2310                             pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz,              &
2311                             nxl, nxr, nys, nyn,                               &
2312                             0, pavement_subsurface_pars_f%nz-1,               &
2313                             0, pavement_subsurface_pars_f%np-1 )
2314       ELSE
2315          pavement_subsurface_pars_f%from_file = .FALSE.
2316       ENDIF
2317
2318
2319!
2320!--    Read vegetation parameters and related information
2321       IF ( check_existence( var_names, 'vegetation_pars' ) )  THEN
2322          vegetation_pars_f%from_file = .TRUE.
2323          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2324                              vegetation_pars_f%fill,                          &
2325                              .FALSE.,  'vegetation_pars' )
2326!
2327!--       Inquire number of vegetation parameters
2328          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2329                                                       vegetation_pars_f%np,   &
2330                                                       'nvegetation_pars' )
2331!
2332!--       Allocate dimension array and input array for surface fractions
2333          ALLOCATE( vegetation_pars_f%pars(0:vegetation_pars_f%np-1) )
2334          ALLOCATE( vegetation_pars_f%pars_xy(0:vegetation_pars_f%np-1,        &
2335                                              nys:nyn,nxl:nxr) )
2336!
2337!--       Get dimension of the parameters
2338          CALL get_variable( id_surf, 'nvegetation_pars',                      &
2339                             vegetation_pars_f%pars )
2340
2341          CALL get_variable( id_surf, 'vegetation_pars',                       &
2342                             vegetation_pars_f%pars_xy, nxl, nxr, nys, nyn,    &
2343                             0, vegetation_pars_f%np-1 )
2344       ELSE
2345          vegetation_pars_f%from_file = .FALSE.
2346       ENDIF
2347
2348!
2349!--    Read root parameters/distribution and related information
2350       IF ( check_existence( var_names, 'soil_pars' ) )  THEN
2351          soil_pars_f%from_file = .TRUE.
2352          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2353                              soil_pars_f%fill,                                &
2354                              .FALSE., 'soil_pars' )
2355
2356          CALL get_attribute( id_surf, char_lod,                               &
2357                              soil_pars_f%lod,                                 &
2358                              .FALSE., 'soil_pars' )
2359
2360!
2361!--       Inquire number of soil parameters
2362          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2363                                                       soil_pars_f%np,         &
2364                                                       'nsoil_pars' )
2365!
2366!--       Read parameters array
2367          ALLOCATE( soil_pars_f%pars(0:soil_pars_f%np-1) )
2368          CALL get_variable( id_surf, 'nsoil_pars', soil_pars_f%pars )
2369
2370!
2371!--       In case of level of detail 2, also inquire number of vertical
2372!--       soil layers, allocate memory and read the respective dimension
2373          IF ( soil_pars_f%lod == 2 )  THEN
2374             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,             &
2375                                                          soil_pars_f%nz,      &
2376                                                          'zsoil' )
2377
2378             ALLOCATE( soil_pars_f%layers(0:soil_pars_f%nz-1) )
2379             CALL get_variable( id_surf, 'zsoil', soil_pars_f%layers )
2380
2381          ENDIF
2382
2383!
2384!--       Read soil parameters, depending on level of detail
2385          IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN
2386             ALLOCATE( soil_pars_f%pars_xy(0:soil_pars_f%np-1,                 &
2387                                           nys:nyn,nxl:nxr) )
2388                 
2389             CALL get_variable( id_surf, 'soil_pars', soil_pars_f%pars_xy,     &
2390                                nxl, nxr, nys, nyn, 0, soil_pars_f%np-1 )
2391
2392          ELSEIF ( soil_pars_f%lod == 2 )  THEN
2393             ALLOCATE( soil_pars_f%pars_xyz(0:soil_pars_f%np-1,                &
2394                                            0:soil_pars_f%nz-1,                &
2395                                            nys:nyn,nxl:nxr) )
2396             CALL get_variable( id_surf, 'soil_pars',                          &
2397                                soil_pars_f%pars_xyz,                          &
2398                                nxl, nxr, nys, nyn, 0, soil_pars_f%nz-1,       &
2399                                0, soil_pars_f%np-1 )
2400
2401          ENDIF
2402       ELSE
2403          soil_pars_f%from_file = .FALSE.
2404       ENDIF
2405
2406!
2407!--    Read water parameters and related information
2408       IF ( check_existence( var_names, 'water_pars' ) )  THEN
2409          water_pars_f%from_file = .TRUE.
2410          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2411                              water_pars_f%fill,                               &
2412                              .FALSE., 'water_pars' )
2413!
2414!--       Inquire number of water parameters
2415          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2416                                                       water_pars_f%np,        &
2417                                                       'nwater_pars' )
2418!
2419!--       Allocate dimension array and input array for water parameters
2420          ALLOCATE( water_pars_f%pars(0:water_pars_f%np-1) )
2421          ALLOCATE( water_pars_f%pars_xy(0:water_pars_f%np-1,                  &
2422                                         nys:nyn,nxl:nxr) )
2423!
2424!--       Get dimension of water parameters
2425          CALL get_variable( id_surf, 'nwater_pars', water_pars_f%pars )
2426
2427          CALL get_variable( id_surf, 'water_pars', water_pars_f%pars_xy,      &
2428                             nxl, nxr, nys, nyn, 0, water_pars_f%np-1 )
2429       ELSE
2430          water_pars_f%from_file = .FALSE.
2431       ENDIF
2432!
2433!--    Read root area density - parametrized vegetation
2434       IF ( check_existence( var_names, 'root_area_dens_s' ) )  THEN
2435          root_area_density_lsm_f%from_file = .TRUE.
2436          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2437                              root_area_density_lsm_f%fill,                    &
2438                              .FALSE., 'root_area_dens_s' )
2439!
2440!--       Obtain number of soil layers from file and allocate variable
2441          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2442                                                   root_area_density_lsm_f%nz, &
2443                                                   'zsoil' )
2444          ALLOCATE( root_area_density_lsm_f%var                                &
2445                                        (0:root_area_density_lsm_f%nz-1,       &
2446                                         nys:nyn,nxl:nxr) )
2447
2448!
2449!--       Read root-area density
2450          CALL get_variable( id_surf, 'root_area_dens_s',                      &
2451                             root_area_density_lsm_f%var,                      &
2452                             nxl, nxr, nys, nyn,                               &
2453                             0, root_area_density_lsm_f%nz-1 )
2454
2455       ELSE
2456          root_area_density_lsm_f%from_file = .FALSE.
2457       ENDIF
2458!
2459!--    Read street type and street crossing
2460       IF ( check_existence( var_names, 'street_type' ) )  THEN
2461          street_type_f%from_file = .TRUE.
2462          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2463                              street_type_f%fill, .FALSE.,                     &
2464                              'street_type' )
2465
2466          ALLOCATE ( street_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
2467         
2468          CALL get_variable( id_surf, 'street_type', street_type_f%var,        &
2469                             nxl, nxr, nys, nyn )
2470       ELSE
2471          street_type_f%from_file = .FALSE.
2472       ENDIF
2473
2474       IF ( check_existence( var_names, 'street_crossing' ) )  THEN
2475          street_crossing_f%from_file = .TRUE.
2476          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2477                              street_crossing_f%fill, .FALSE.,                 &
2478                              'street_crossing' )
2479
2480          ALLOCATE ( street_crossing_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
2481
2482          CALL get_variable( id_surf, 'street_crossing',                       &
2483                             street_crossing_f%var, nxl, nxr, nys, nyn )
2484
2485       ELSE
2486          street_crossing_f%from_file = .FALSE.
2487       ENDIF
2488!
2489!--    Still missing: root_resolved and building_surface_pars.
2490!--    Will be implemented as soon as they are available.
2491
2492!
2493!--    Finally, close input file
2494       CALL close_input_file( id_surf )
2495#endif
2496!
2497!--    End of CPU measurement
2498       CALL cpu_log( log_point_s(82), 'NetCDF input', 'stop' )
2499!
2500!--    Exchange ghost points for surface variables. Therefore, resize
2501!--    variables.
2502       IF ( albedo_type_f%from_file )  THEN
2503          CALL resize_array_2d_int8( albedo_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr )
2504          CALL exchange_horiz_2d_byte( albedo_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr,  &
2505                                       nbgp )
2506       ENDIF
2507       IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
2508          CALL resize_array_2d_int8( pavement_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr )
2509          CALL exchange_horiz_2d_byte( pavement_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr,&
2510                                       nbgp )
2511       ENDIF
2512       IF ( soil_type_f%from_file  .AND.  ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
2513          CALL resize_array_2d_int8( soil_type_f%var_2d, nys, nyn, nxl, nxr )
2514          CALL exchange_horiz_2d_byte( soil_type_f%var_2d, nys, nyn, nxl, nxr, &
2515                                       nbgp )
2516       ENDIF
2517       IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
2518          CALL resize_array_2d_int8( vegetation_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr )
2519          CALL exchange_horiz_2d_byte( vegetation_type_f%var, nys, nyn, nxl,   &
2520                                       nxr, nbgp )
2521       ENDIF
2522       IF ( water_type_f%from_file )  THEN
2523          CALL resize_array_2d_int8( water_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr )
2524          CALL exchange_horiz_2d_byte( water_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr,   &
2525                                       nbgp )
2526       ENDIF
2527!
2528!--    Exchange ghost points for 3/4-D variables. For the sake of simplicity,
2529!--    loop further dimensions to use 2D exchange routines. Unfortunately this
2530!--    is necessary, else new MPI-data types need to be introduced just for
2531!--    2 variables.
2532       IF ( soil_type_f%from_file  .AND.  ALLOCATED( soil_type_f%var_3d ) )    &
2533       THEN
2534          CALL resize_array_3d_int8( soil_type_f%var_3d, 0, nz_soil,           &
2535                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2536          DO  k = 0, nz_soil
2537             CALL exchange_horiz_2d_int(                                       & 
2538                        soil_type_f%var_3d(k,:,:), nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
2539          ENDDO
2540       ENDIF
2541
2542       IF ( surface_fraction_f%from_file )  THEN
2543          CALL resize_array_3d_real( surface_fraction_f%frac,                  &
2544                                     0, surface_fraction_f%nf-1,               &
2545                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2546          DO  k = 0, surface_fraction_f%nf-1
2547             CALL exchange_horiz_2d( surface_fraction_f%frac(k,:,:), nbgp )
2548          ENDDO
2549       ENDIF
2550
2551       IF ( building_pars_f%from_file )  THEN         
2552          CALL resize_array_3d_real( building_pars_f%pars_xy,                  &
2553                                     0, building_pars_f%np-1,                  &
2554                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2555          DO  k = 0, building_pars_f%np-1
2556             CALL exchange_horiz_2d( building_pars_f%pars_xy(k,:,:), nbgp )
2557          ENDDO
2558       ENDIF
2559
2560       IF ( albedo_pars_f%from_file )  THEN         
2561          CALL resize_array_3d_real( albedo_pars_f%pars_xy,                    &
2562                                     0, albedo_pars_f%np-1,                    &
2563                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2564          DO  k = 0, albedo_pars_f%np-1
2565             CALL exchange_horiz_2d( albedo_pars_f%pars_xy(k,:,:), nbgp )
2566          ENDDO
2567       ENDIF
2568
2569       IF ( pavement_pars_f%from_file )  THEN         
2570          CALL resize_array_3d_real( pavement_pars_f%pars_xy,                  &
2571                                     0, pavement_pars_f%np-1,                  &
2572                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2573          DO  k = 0, pavement_pars_f%np-1
2574             CALL exchange_horiz_2d( pavement_pars_f%pars_xy(k,:,:), nbgp )
2575          ENDDO
2576       ENDIF
2577
2578       IF ( vegetation_pars_f%from_file )  THEN
2579          CALL resize_array_3d_real( vegetation_pars_f%pars_xy,                &
2580                                     0, vegetation_pars_f%np-1,                &
2581                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2582          DO  k = 0, vegetation_pars_f%np-1
2583             CALL exchange_horiz_2d( vegetation_pars_f%pars_xy(k,:,:), nbgp )
2584          ENDDO
2585       ENDIF
2586
2587       IF ( water_pars_f%from_file )  THEN
2588          CALL resize_array_3d_real( water_pars_f%pars_xy,                     &
2589                                     0, water_pars_f%np-1,                     &
2590                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2591          DO  k = 0, water_pars_f%np-1
2592             CALL exchange_horiz_2d( water_pars_f%pars_xy(k,:,:), nbgp )
2593          ENDDO
2594       ENDIF
2595
2596       IF ( root_area_density_lsm_f%from_file )  THEN
2597          CALL resize_array_3d_real( root_area_density_lsm_f%var,              &
2598                                     0, root_area_density_lsm_f%nz-1,          &
2599                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2600          DO  k = 0, root_area_density_lsm_f%nz-1
2601             CALL exchange_horiz_2d( root_area_density_lsm_f%var(k,:,:), nbgp )
2602          ENDDO
2603       ENDIF
2604
2605       IF ( soil_pars_f%from_file )  THEN
2606          IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN
2607         
2608             CALL resize_array_3d_real( soil_pars_f%pars_xy,                   &
2609                                        0, soil_pars_f%np-1,                   &
2610                                        nys, nyn, nxl, nxr )
2611             DO  k = 0, soil_pars_f%np-1
2612                CALL exchange_horiz_2d( soil_pars_f%pars_xy(k,:,:), nbgp )
2613             ENDDO
2614             
2615          ELSEIF ( soil_pars_f%lod == 2 )  THEN
2616             CALL resize_array_4d_real( soil_pars_f%pars_xyz,                  &
2617                                        0, soil_pars_f%np-1,                   &
2618                                        0, soil_pars_f%nz-1,                   &
2619                                        nys, nyn, nxl, nxr )
2620
2621             DO  k2 = 0, soil_pars_f%nz-1
2622                DO  k = 0, soil_pars_f%np-1
2623                   CALL exchange_horiz_2d( soil_pars_f%pars_xyz(k,k2,:,:),     &
2624                                           nbgp )
2625                ENDDO
2626             ENDDO
2627          ENDIF
2628       ENDIF
2629
2630       IF ( pavement_subsurface_pars_f%from_file )  THEN         
2631          CALL resize_array_4d_real( pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz,      &
2632                                     0, pavement_subsurface_pars_f%np-1,       &
2633                                     0, pavement_subsurface_pars_f%nz-1,       &
2634                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2635
2636          DO  k2 = 0, pavement_subsurface_pars_f%nz-1
2637             DO  k = 0, pavement_subsurface_pars_f%np-1
2638                CALL exchange_horiz_2d(                                        &
2639                           pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(k,k2,:,:), nbgp )
2640             ENDDO
2641          ENDDO
2642       ENDIF
2643
2644    END SUBROUTINE netcdf_data_input_surface_data
2645
2646!------------------------------------------------------------------------------!
2647! Description:
2648! ------------
2649!> Reads uvem lookup table information.
2650!------------------------------------------------------------------------------!
2651    SUBROUTINE netcdf_data_input_uvem
2652       
2653       USE indices,                                                            &
2654           ONLY:  nxl, nxr, nyn, nys
2655
2656       IMPLICIT NONE
2657
2658       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names  !< variable names in static input file
2659
2660
2661       INTEGER(iwp) ::  id_uvem       !< NetCDF id of uvem lookup table input file
2662       INTEGER(iwp) ::  nli = 35      !< dimension length of lookup table in x
2663       INTEGER(iwp) ::  nlj =  9      !< dimension length of lookup table in y
2664       INTEGER(iwp) ::  nlk = 90      !< dimension length of lookup table in z
2665       INTEGER(iwp) ::  num_vars      !< number of variables in netcdf input file
2666!
2667!--    Input via uv exposure model lookup table input
2668       IF ( input_pids_uvem )  THEN
2669
2670#if defined ( __netcdf )
2671!
2672!--       Open file in read-only mode
2673          CALL open_read_file( TRIM( input_file_uvem ) //                    &
2674                               TRIM( coupling_char ), id_uvem )
2675!
2676!--       At first, inquire all variable names.
2677!--       This will be used to check whether an input variable exist or not.
2678          CALL inquire_num_variables( id_uvem, num_vars )
2679!
2680!--       Allocate memory to store variable names and inquire them.
2681          ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
2682          CALL inquire_variable_names( id_uvem, var_names )
2683!
2684!--       uvem integration
2685          IF ( check_existence( var_names, 'int_factors' ) )  THEN
2686             uvem_integration_f%from_file = .TRUE.
2687!
2688!--          Input 2D uvem integration.
2689             ALLOCATE ( uvem_integration_f%var(0:nlj,0:nli)  )
2690             
2691             CALL get_variable( id_uvem, 'int_factors', uvem_integration_f%var, 0, nli, 0, nlj )
2692          ELSE
2693             uvem_integration_f%from_file = .FALSE.
2694          ENDIF
2695!
2696!--       uvem irradiance
2697          IF ( check_existence( var_names, 'irradiance' ) )  THEN
2698             uvem_irradiance_f%from_file = .TRUE.
2699!
2700!--          Input 2D uvem irradiance.
2701             ALLOCATE ( uvem_irradiance_f%var(0:nlk, 0:2)  )
2702             
2703             CALL get_variable( id_uvem, 'irradiance', uvem_irradiance_f%var, 0, 2, 0, nlk )
2704          ELSE
2705             uvem_irradiance_f%from_file = .FALSE.
2706          ENDIF
2707!
2708!--       uvem porjection areas
2709          IF ( check_existence( var_names, 'projarea' ) )  THEN
2710             uvem_projarea_f%from_file = .TRUE.
2711!
2712!--          Input 3D uvem projection area (human geometgry)
2713             ALLOCATE ( uvem_projarea_f%var(0:2,0:nlj,0:nli)  )
2714           
2715             CALL get_variable( id_uvem, 'projarea', uvem_projarea_f%var, 0, nli, 0, nlj, 0, 2 )
2716          ELSE
2717             uvem_projarea_f%from_file = .FALSE.
2718          ENDIF
2719!
2720!--       uvem radiance
2721          IF ( check_existence( var_names, 'radiance' ) )  THEN
2722             uvem_radiance_f%from_file = .TRUE.
2723!
2724!--          Input 3D uvem radiance
2725             ALLOCATE ( uvem_radiance_f%var(0:nlk,0:nlj,0:nli)  )
2726             
2727             CALL get_variable( id_uvem, 'radiance', uvem_radiance_f%var, 0, nli, 0, nlj, 0, nlk )
2728          ELSE
2729             uvem_radiance_f%from_file = .FALSE.
2730          ENDIF
2731!
2732!--       Read building obstruction
2733          IF ( check_existence( var_names, 'obstruction' ) )  THEN
2734             building_obstruction_full%from_file = .TRUE.
2735!--          Input 3D uvem building obstruction
2736              ALLOCATE ( building_obstruction_full%var_3d(0:44,0:2,0:2) )
2737              CALL get_variable( id_uvem, 'obstruction', building_obstruction_full%var_3d,0, 2, 0, 2, 0, 44 )       
2738          ELSE
2739             building_obstruction_full%from_file = .FALSE.
2740          ENDIF
2741!
2742          IF ( check_existence( var_names, 'obstruction' ) )  THEN
2743             building_obstruction_f%from_file = .TRUE.
2744!
2745!--          Input 3D uvem building obstruction
2746             ALLOCATE ( building_obstruction_f%var_3d(0:44,nys:nyn,nxl:nxr) )
2747!
2748             CALL get_variable( id_uvem, 'obstruction', building_obstruction_f%var_3d,      &
2749                                nxl, nxr, nys, nyn, 0, 44 )       
2750          ELSE
2751             building_obstruction_f%from_file = .FALSE.
2752          ENDIF
2753!
2754!--       Close uvem lookup table input file
2755          CALL close_input_file( id_uvem )
2756#else
2757          CONTINUE
2758#endif
2759       ENDIF
2760    END SUBROUTINE netcdf_data_input_uvem
2761
2762!------------------------------------------------------------------------------!
2763! Description:
2764! ------------
2765!> Reads orography and building information.
2766!------------------------------------------------------------------------------!
2767    SUBROUTINE netcdf_data_input_topo
2768
2769       USE control_parameters,                                                 &
2770           ONLY:  message_string, topography
2771
2772       USE grid_variables,                                                     &
2773           ONLY:  dx, dy   
2774           
2775       USE indices,                                                            &
2776           ONLY:  nbgp, nx, nxl, nxr, ny, nyn, nys, nzb
2777
2778
2779       IMPLICIT NONE
2780
2781       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names  !< variable names in static input file
2782
2783
2784       INTEGER(iwp) ::  i             !< running index along x-direction
2785       INTEGER(iwp) ::  ii            !< running index for IO blocks
2786       INTEGER(iwp) ::  id_topo       !< NetCDF id of topograhy input file
2787       INTEGER(iwp) ::  j             !< running index along y-direction
2788       INTEGER(iwp) ::  num_vars      !< number of variables in netcdf input file
2789       INTEGER(iwp) ::  skip_n_rows   !< counting variable to skip rows while reading topography file
2790
2791       REAL(wp) ::  dum           !< dummy variable to skip columns while reading topography file
2792!
2793!--    CPU measurement
2794       CALL cpu_log( log_point_s(83), 'NetCDF/ASCII input topo', 'start' )
2795
2796!
2797!--    Input via palm-input data standard
2798       IF ( input_pids_static )  THEN
2799#if defined ( __netcdf )
2800!
2801!--       Open file in read-only mode
2802          CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //                    &
2803                               TRIM( coupling_char ), id_topo )
2804!
2805!--       At first, inquire all variable names.
2806!--       This will be used to check whether an  input variable exist
2807!--       or not.
2808          CALL inquire_num_variables( id_topo, num_vars )
2809!
2810!--       Allocate memory to store variable names and inquire them.
2811          ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
2812          CALL inquire_variable_names( id_topo, var_names )
2813!
2814!--       Read x, y - dimensions. Only required for consistency checks.
2815          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_topo, dim_static%nx, 'x' )
2816          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_topo, dim_static%ny, 'y' )
2817          ALLOCATE( dim_static%x(0:dim_static%nx-1) )
2818          ALLOCATE( dim_static%y(0:dim_static%ny-1) )
2819          CALL get_variable( id_topo, 'x', dim_static%x )
2820          CALL get_variable( id_topo, 'y', dim_static%y )
2821!
2822!--       Check whether dimension size in input file matches the model dimensions
2823          IF ( dim_static%nx-1 /= nx  .OR.  dim_static%ny-1 /= ny )  THEN
2824             message_string = 'Static input file: horizontal dimension in ' // &
2825                              'x- and/or y-direction ' //                      &
2826                              'do not match the respective model dimension'
2827             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0548', 1, 2, 0, 6, 0 )
2828          ENDIF
2829!
2830!--       Check if grid spacing of provided input data matches the respective
2831!--       grid spacing in the model.
2832          IF ( ABS( dim_static%x(1) - dim_static%x(0) - dx ) > 10E-6_wp  .OR.  &
2833               ABS( dim_static%y(1) - dim_static%y(0) - dy ) > 10E-6_wp )  THEN
2834             message_string = 'Static input file: horizontal grid spacing ' // &
2835                              'in x- and/or y-direction ' //                   &
2836                              'do not match the respective model grid spacing.'
2837             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0549', 1, 2, 0, 6, 0 )
2838          ENDIF
2839!
2840!--       Terrain height. First, get variable-related _FillValue attribute
2841          IF ( check_existence( var_names, 'zt' ) )  THEN
2842             terrain_height_f%from_file = .TRUE.
2843             CALL get_attribute( id_topo, char_fill, terrain_height_f%fill,    &
2844                                 .FALSE., 'zt' )
2845!
2846!--          Input 2D terrain height.
2847             ALLOCATE ( terrain_height_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
2848             
2849             CALL get_variable( id_topo, 'zt', terrain_height_f%var,           &
2850                                nxl, nxr, nys, nyn )
2851
2852          ELSE
2853             terrain_height_f%from_file = .FALSE.
2854          ENDIF
2855
2856!
2857!--       Read building height. First, read its _FillValue attribute,
2858!--       as well as lod attribute
2859          buildings_f%from_file = .FALSE.
2860          IF ( check_existence( var_names, 'buildings_2d' ) )  THEN
2861             buildings_f%from_file = .TRUE.
2862             CALL get_attribute( id_topo, char_lod, buildings_f%lod,           &
2863                                 .FALSE., 'buildings_2d' )
2864
2865             CALL get_attribute( id_topo, char_fill, buildings_f%fill1,        &
2866                                 .FALSE., 'buildings_2d' )
2867
2868!
2869!--          Read 2D buildings
2870             IF ( buildings_f%lod == 1 )  THEN
2871                ALLOCATE ( buildings_f%var_2d(nys:nyn,nxl:nxr) )
2872
2873                CALL get_variable( id_topo, 'buildings_2d',                    &
2874                                   buildings_f%var_2d,                         &
2875                                   nxl, nxr, nys, nyn )
2876             ELSE
2877                message_string = 'NetCDF attribute lod ' //                    &
2878                                 '(level of detail) is not set ' //            &
2879                                 'properly for buildings_2d.'
2880                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0540',               &
2881                               1, 2, 0, 6, 0 )
2882             ENDIF
2883          ENDIF
2884!
2885!--       If available, also read 3D building information. If both are
2886!--       available, use 3D information.
2887          IF ( check_existence( var_names, 'buildings_3d' ) )  THEN
2888             buildings_f%from_file = .TRUE.
2889             CALL get_attribute( id_topo, char_lod, buildings_f%lod,           &
2890                                 .FALSE., 'buildings_3d' )     
2891
2892             CALL get_attribute( id_topo, char_fill, buildings_f%fill2,        &
2893                                 .FALSE., 'buildings_3d' )
2894
2895             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_topo,             &
2896                                                          buildings_f%nz, 'z' )
2897!
2898!--          Read 3D buildings
2899             IF ( buildings_f%lod == 2 )  THEN
2900                ALLOCATE( buildings_f%z(nzb:buildings_f%nz-1) )
2901                CALL get_variable( id_topo, 'z', buildings_f%z )
2902
2903                ALLOCATE( buildings_f%var_3d(nzb:buildings_f%nz-1,             &
2904                                             nys:nyn,nxl:nxr) )
2905                buildings_f%var_3d = 0
2906               
2907                CALL get_variable( id_topo, 'buildings_3d',                    &
2908                                   buildings_f%var_3d,                         &
2909                                   nxl, nxr, nys, nyn, 0, buildings_f%nz-1 )
2910             ELSE
2911                message_string = 'NetCDF attribute lod ' //                    &
2912                                 '(level of detail) is not set ' //            &
2913                                 'properly for buildings_3d.'
2914                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0541',               &
2915                               1, 2, 0, 6, 0 )
2916             ENDIF
2917          ENDIF
2918!
2919!--       Read building IDs and its FillValue attribute. Further required
2920!--       for mapping buildings on top of orography.
2921          IF ( check_existence( var_names, 'building_id' ) )  THEN
2922             building_id_f%from_file = .TRUE.
2923             CALL get_attribute( id_topo, char_fill,                           &
2924                                 building_id_f%fill, .FALSE.,                  &
2925                                 'building_id' )
2926
2927             ALLOCATE ( building_id_f%var(nys:nyn,nxl:nxr) )
2928             
2929             CALL get_variable( id_topo, 'building_id', building_id_f%var,     &
2930                                nxl, nxr, nys, nyn )
2931          ELSE
2932             building_id_f%from_file = .FALSE.
2933          ENDIF
2934!
2935!--       Read building_type and required attributes.
2936          IF ( check_existence( var_names, 'building_type' ) )  THEN
2937             building_type_f%from_file = .TRUE.
2938             CALL get_attribute( id_topo, char_fill,                           &
2939                                 building_type_f%fill, .FALSE.,                &
2940                                 'building_type' )
2941
2942             ALLOCATE ( building_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr) )
2943
2944             CALL get_variable( id_topo, 'building_type', building_type_f%var, &
2945                                nxl, nxr, nys, nyn )
2946
2947          ELSE
2948             building_type_f%from_file = .FALSE.
2949          ENDIF
2950!
2951!--       Close topography input file
2952          CALL close_input_file( id_topo )
2953#else
2954          CONTINUE
2955#endif
2956!
2957!--    ASCII input
2958       ELSEIF ( TRIM( topography ) == 'read_from_file' )  THEN
2959             
2960          DO  ii = 0, io_blocks-1
2961             IF ( ii == io_group )  THEN
2962
2963                OPEN( 90, FILE='TOPOGRAPHY_DATA'//TRIM( coupling_char ),       &
2964                      STATUS='OLD', FORM='FORMATTED', ERR=10 )
2965!
2966!--             Read topography PE-wise. Rows are read from nyn to nys, columns
2967!--             are read from nxl to nxr. At first, ny-nyn rows need to be skipped.
2968                skip_n_rows = 0
2969                DO WHILE ( skip_n_rows < ny - nyn )
2970                   READ( 90, * )
2971                   skip_n_rows = skip_n_rows + 1
2972                ENDDO
2973!
2974!--             Read data from nyn to nys and nxl to nxr. Therefore, skip
2975!--             column until nxl-1 is reached
2976                ALLOCATE ( buildings_f%var_2d(nys:nyn,nxl:nxr) )
2977                DO  j = nyn, nys, -1
2978                   READ( 90, *, ERR=11, END=11 )                               &
2979                                   ( dum, i = 0, nxl-1 ),                      &
2980                                   ( buildings_f%var_2d(j,i), i = nxl, nxr )
2981                ENDDO
2982
2983                GOTO 12
2984
2985 10             message_string = 'file TOPOGRAPHY_DATA'//                      &
2986                                 TRIM( coupling_char )// ' does not exist'
2987                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0208', 1, 2, 0, 6, 0 )
2988
2989 11             message_string = 'errors in file TOPOGRAPHY_DATA'//            &
2990                                 TRIM( coupling_char )
2991                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0209', 2, 2, 0, 6, 0 )
2992
2993 12             CLOSE( 90 )
2994                buildings_f%from_file = .TRUE.
2995
2996             ENDIF
2997#if defined( __parallel )
2998             CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
2999#endif
3000          ENDDO
3001
3002       ENDIF
3003!
3004!--    End of CPU measurement
3005       CALL cpu_log( log_point_s(83), 'NetCDF/ASCII input topo', 'stop' )
3006!
3007!--    Check for minimum requirement to setup building topography. If buildings
3008!--    are provided, also an ID and a type are required.
3009!--    Note, doing this check in check_parameters
3010!--    will be too late (data will be used for grid inititialization before).
3011       IF ( input_pids_static )  THEN
3012          IF ( buildings_f%from_file  .AND.                                    &
3013               .NOT. building_id_f%from_file )  THEN
3014             message_string = 'If building heights are prescribed in ' //      &
3015                              'static input file, also an ID is required.'
3016             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0542', 1, 2, 0, 6, 0 )
3017          ENDIF
3018       ENDIF
3019!
3020!--    In case no terrain height is provided by static input file, allocate
3021!--    array nevertheless and set terrain height to 0, which simplifies
3022!--    topography initialization.
3023       IF ( .NOT. terrain_height_f%from_file )  THEN
3024          ALLOCATE ( terrain_height_f%var(nys:nyn,nxl:nxr) )
3025          terrain_height_f%var = 0.0_wp
3026       ENDIF
3027!
3028!--    Finally, exchange 1 ghost point for building ID and type.
3029!--    In case of non-cyclic boundary conditions set Neumann conditions at the
3030!--    lateral boundaries.
3031       IF ( building_id_f%from_file )  THEN
3032          CALL resize_array_2d_int32( building_id_f%var, nys, nyn, nxl, nxr )
3033          CALL exchange_horiz_2d_int( building_id_f%var, nys, nyn, nxl, nxr,   &
3034                                      nbgp )
3035       ENDIF
3036
3037       IF ( building_type_f%from_file )  THEN
3038          CALL resize_array_2d_int8( building_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr )
3039          CALL exchange_horiz_2d_byte( building_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr,   &
3040                                       nbgp )
3041       ENDIF
3042
3043    END SUBROUTINE netcdf_data_input_topo
3044
3045!------------------------------------------------------------------------------!
3046! Description:
3047! ------------
3048!> Reads initialization data of u, v, w, pt, q, geostrophic wind components,
3049!> as well as soil moisture and soil temperature, derived from larger-scale
3050!> model (COSMO) by Inifor.
3051!------------------------------------------------------------------------------!
3052    SUBROUTINE netcdf_data_input_init_3d
3053
3054       USE arrays_3d,                                                          &
3055           ONLY:  q, pt, u, v, w, zu, zw
3056
3057       USE control_parameters,                                                 &
3058           ONLY:  air_chemistry, bc_lr_cyc, bc_ns_cyc, humidity,               &
3059                  message_string, neutral
3060
3061       USE indices,                                                            &
3062           ONLY:  nx, nxl, nxlu, nxr, ny, nyn, nys, nysv, nzb, nz, nzt
3063
3064       IMPLICIT NONE
3065
3066       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names
3067
3068       LOGICAL      ::  dynamic_3d = .TRUE. !< flag indicating that 3D data is read from dynamic file
3069       
3070       INTEGER(iwp) ::  id_dynamic !< NetCDF id of dynamic input file
3071       INTEGER(iwp) ::  n          !< running index for chemistry variables
3072       INTEGER(iwp) ::  num_vars   !< number of variables in netcdf input file
3073
3074       LOGICAL      ::  check_passed !< flag indicating if a check passed
3075
3076!
3077!--    Skip routine if no input file with dynamic input data is available.
3078       IF ( .NOT. input_pids_dynamic )  RETURN
3079!
3080!--    Please note, Inifor is designed to provide initial data for u and v for
3081!--    the prognostic grid points in case of lateral Dirichlet conditions.
3082!--    This means that Inifor provides data from nxlu:nxr (for u) and
3083!--    from nysv:nyn (for v) at the left and south domain boundary, respectively.
3084!--    However, as work-around for the moment, PALM will run with cyclic
3085!--    conditions and will be initialized with data provided by Inifor
3086!--    boundaries in case of Dirichlet.
3087!--    Hence, simply set set nxlu/nysv to 1 (will be reset to its original value
3088!--    at the end of this routine.
3089       IF ( bc_lr_cyc  .AND.  nxl == 0 )  nxlu = 1
3090       IF ( bc_ns_cyc  .AND.  nys == 0 )  nysv = 1
3091
3092!
3093!--    CPU measurement
3094       CALL cpu_log( log_point_s(85), 'NetCDF input init', 'start' )
3095
3096#if defined ( __netcdf )
3097!
3098!--    Open file in read-only mode
3099       CALL open_read_file( TRIM( input_file_dynamic ) //                      &
3100                            TRIM( coupling_char ), id_dynamic )
3101
3102!
3103!--    At first, inquire all variable names.
3104       CALL inquire_num_variables( id_dynamic, num_vars )
3105!
3106!--    Allocate memory to store variable names.
3107       ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
3108       CALL inquire_variable_names( id_dynamic, var_names )
3109!
3110!--    Read vertical dimension of scalar und w grid.
3111       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nzu, 'z'     )
3112       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nzw, 'zw'    )
3113!
3114!--    Read also the horizontal dimensions. These are used just used fo
3115!--    checking the compatibility with the PALM grid before reading.
3116       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nx,  'x'  )
3117       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nxu, 'xu' )
3118       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%ny,  'y'  )
3119       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nyv, 'yv' )
3120
3121!
3122!--    Check for correct horizontal and vertical dimension. Please note,
3123!--    checks are performed directly here and not called from
3124!--    check_parameters as some varialbes are still not allocated there.
3125!--    Moreover, please note, u- and v-grid has 1 grid point less on
3126!--    Inifor grid.
3127       IF ( init_3d%nx-1 /= nx  .OR.  init_3d%nxu-1 /= nx - 1  .OR.            &
3128            init_3d%ny-1 /= ny  .OR.  init_3d%nyv-1 /= ny - 1 )  THEN
3129          message_string = 'Number of inifor horizontal grid points  '//       &
3130                           'does not match the number of numeric grid '//      &
3131                           'points.'
3132          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0543', 1, 2, 0, 6, 0 )
3133       ENDIF
3134
3135       IF ( init_3d%nzu /= nz )  THEN
3136          message_string = 'Number of inifor vertical grid points ' //         &
3137                           'does not match the number of numeric grid '//      &
3138                           'points.'
3139          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0543', 1, 2, 0, 6, 0 )
3140       ENDIF
3141!
3142!--    Read vertical dimensions. Later, these are required for eventual
3143!--    inter- and extrapolations of the initialization data.
3144       IF ( check_existence( var_names, 'z' ) )  THEN
3145          ALLOCATE( init_3d%zu_atmos(1:init_3d%nzu) )
3146          CALL get_variable( id_dynamic, 'z', init_3d%zu_atmos )
3147       ENDIF
3148       IF ( check_existence( var_names, 'zw' ) )  THEN
3149          ALLOCATE( init_3d%zw_atmos(1:init_3d%nzw) )
3150          CALL get_variable( id_dynamic, 'zw', init_3d%zw_atmos )
3151       ENDIF
3152!
3153!--    Check for consistency between vertical coordinates in dynamic
3154!--    driver and numeric grid.
3155!--    Please note, depending on compiler options both may be
3156!--    equal up to a certain threshold, and differences between
3157!--    the numeric grid and vertical coordinate in the driver can built-
3158!--    up to 10E-1-10E-0 m. For this reason, the check is performed not
3159!--    for exactly matching values.
3160       IF ( ANY( ABS( zu(1:nzt)   - init_3d%zu_atmos(1:init_3d%nzu) )    &
3161                      > 10E-1 )  .OR.                                    &
3162            ANY( ABS( zw(1:nzt-1) - init_3d%zw_atmos(1:init_3d%nzw) )    &
3163                      > 10E-1 ) )  THEN
3164          message_string = 'Vertical grid in dynamic driver does not '// &
3165                           'match the numeric grid.'
3166          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0543', 1, 2, 0, 6, 0 )
3167       ENDIF
3168!
3169!--    Read initial geostrophic wind components at
3170!--    t = 0 (index 1 in file).
3171       IF ( check_existence( var_names, 'ls_forcing_ug' ) )  THEN
3172          ALLOCATE( init_3d%ug_init(nzb:nzt+1) )
3173          init_3d%ug_init = 0.0_wp
3174
3175          CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_ug', 1,          &
3176                                init_3d%ug_init(1:nzt) )
3177!
3178!--       Set top-boundary condition (Neumann)
3179          init_3d%ug_init(nzt+1) = init_3d%ug_init(nzt)
3180
3181          init_3d%from_file_ug = .TRUE.
3182       ELSE
3183          init_3d%from_file_ug = .FALSE.
3184       ENDIF
3185       IF ( check_existence( var_names, 'ls_forcing_vg' ) )  THEN
3186          ALLOCATE( init_3d%vg_init(nzb:nzt+1) )
3187          init_3d%vg_init = 0.0_wp
3188
3189          CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_vg', 1,          &
3190                                init_3d%vg_init(1:nzt) )
3191!
3192!--       Set top-boundary condition (Neumann)
3193          init_3d%vg_init(nzt+1) = init_3d%vg_init(nzt)
3194
3195          init_3d%from_file_vg = .TRUE.
3196       ELSE
3197          init_3d%from_file_vg = .FALSE.
3198       ENDIF
3199!
3200!--    Read inital 3D data of u, v, w, pt and q,
3201!--    derived from COSMO model. Read PE-wise yz-slices.
3202!--    Please note, the u-, v- and w-component are defined on different
3203!--    grids with one element less in the x-, y-,
3204!--    and z-direction, respectively. Hence, reading is subdivided
3205!--    into separate loops. 
3206!--    Read u-component
3207       IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_u' ) )  THEN
3208!
3209!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
3210          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_u,           &
3211                              .FALSE., 'init_atmosphere_u' )
3212          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_u,             &
3213                              .FALSE., 'init_atmosphere_u' )
3214!
3215!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
3216          IF ( init_3d%lod_u == 1 )  THEN
3217             ALLOCATE( init_3d%u_init(nzb:nzt+1) )
3218             init_3d%u_init = 0.0_wp
3219
3220             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_u',               &
3221                                init_3d%u_init(nzb+1:nzt) )
3222!
3223!--          Set top-boundary condition (Neumann)
3224             init_3d%u_init(nzt+1) = init_3d%u_init(nzt)
3225!
3226!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3227          ELSEIF ( init_3d%lod_u == 2 )  THEN
3228             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_u',               &
3229                                u(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxlu:nxr),                 &
3230                                nxlu, nys+1, nzb+1,                            &
3231                                nxr-nxlu+1, nyn-nys+1, init_3d%nzu,            &
3232                                dynamic_3d )
3233!
3234!--          Set value at leftmost model grid point nxl = 0. This is because
3235!--          Inifor provides data only from 1:nx-1 since it assumes non-cyclic
3236!--          conditions.
3237             IF ( nxl == 0 )                                                   &
3238                u(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl) = u(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxlu)
3239!
3240!--          Set bottom and top-boundary
3241             u(nzb,:,:)   = u(nzb+1,:,:)
3242             u(nzt+1,:,:) = u(nzt,:,:)
3243             
3244          ENDIF
3245          init_3d%from_file_u = .TRUE.
3246       ELSE
3247          message_string = 'Missing initial data for u-component'
3248          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
3249       ENDIF
3250!
3251!--    Read v-component
3252       IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_v' ) )  THEN
3253!
3254!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
3255          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_v,           &
3256                              .FALSE., 'init_atmosphere_v' )
3257          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_v,             &
3258                              .FALSE., 'init_atmosphere_v' )
3259!
3260!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
3261          IF ( init_3d%lod_v == 1 )  THEN
3262             ALLOCATE( init_3d%v_init(nzb:nzt+1) )
3263             init_3d%v_init = 0.0_wp
3264
3265             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_v',               &
3266                                init_3d%v_init(nzb+1:nzt) )
3267!
3268!--          Set top-boundary condition (Neumann)
3269             init_3d%v_init(nzt+1) = init_3d%v_init(nzt)
3270!
3271!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3272          ELSEIF ( init_3d%lod_v == 2 )  THEN
3273         
3274             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_v',               &
3275                                v(nzb+1:nzt,nysv:nyn,nxl:nxr),                 &
3276                                nxl+1, nysv, nzb+1,                            &
3277                                nxr-nxl+1, nyn-nysv+1, init_3d%nzu,            &
3278                                dynamic_3d )
3279!
3280!--          Set value at southmost model grid point nys = 0. This is because
3281!--          Inifor provides data only from 1:ny-1 since it assumes non-cyclic
3282!--          conditions.
3283             IF ( nys == 0 )                                                   &
3284                v(nzb+1:nzt,nys,nxl:nxr) = v(nzb+1:nzt,nysv,nxl:nxr)                               
3285!
3286!--          Set bottom and top-boundary
3287             v(nzb,:,:)   = v(nzb+1,:,:)
3288             v(nzt+1,:,:) = v(nzt,:,:)
3289             
3290          ENDIF
3291          init_3d%from_file_v = .TRUE.
3292       ELSE
3293          message_string = 'Missing initial data for v-component'
3294          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
3295       ENDIF
3296!
3297!--    Read w-component
3298       IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_w' ) )  THEN
3299!
3300!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
3301          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_w,           &
3302                              .FALSE., 'init_atmosphere_w' )
3303          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_w,             &
3304                              .FALSE., 'init_atmosphere_w' )
3305!
3306!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
3307          IF ( init_3d%lod_w == 1 )  THEN
3308             ALLOCATE( init_3d%w_init(nzb:nzt+1) )
3309             init_3d%w_init = 0.0_wp
3310
3311             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_w',               &
3312                                init_3d%w_init(nzb+1:nzt-1) )
3313!
3314!--          Set top-boundary condition (Neumann)
3315             init_3d%w_init(nzt:nzt+1) = init_3d%w_init(nzt-1)
3316!
3317!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3318          ELSEIF ( init_3d%lod_w == 2 )  THEN
3319
3320             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_w',                &
3321                                w(nzb+1:nzt-1,nys:nyn,nxl:nxr),                 &
3322                                nxl+1, nys+1, nzb+1,                            &
3323                                nxr-nxl+1, nyn-nys+1, init_3d%nzw,              &
3324                                dynamic_3d )
3325!
3326!--          Set bottom and top-boundary                               
3327             w(nzb,:,:)   = 0.0_wp 
3328             w(nzt,:,:)   = w(nzt-1,:,:)
3329             w(nzt+1,:,:) = w(nzt-1,:,:)
3330
3331          ENDIF
3332          init_3d%from_file_w = .TRUE.
3333       ELSE
3334          message_string = 'Missing initial data for w-component'
3335          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
3336       ENDIF
3337!
3338!--    Read potential temperature
3339       IF ( .NOT. neutral )  THEN
3340          IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_pt' ) )  THEN
3341!
3342!--          Read attributes for the fill value and level-of-detail
3343             CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_pt,       &
3344                                 .FALSE., 'init_atmosphere_pt' )
3345             CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_pt,         &
3346                                 .FALSE., 'init_atmosphere_pt' )
3347!
3348!--          level-of-detail 1 - read initialization profile
3349             IF ( init_3d%lod_pt == 1 )  THEN
3350                ALLOCATE( init_3d%pt_init(nzb:nzt+1) )
3351
3352                CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_pt',           &
3353                                   init_3d%pt_init(nzb+1:nzt) )
3354!
3355!--             Set Neumann top and surface boundary condition for initial
3356!--             profil
3357                init_3d%pt_init(nzb)   = init_3d%pt_init(nzb+1)
3358                init_3d%pt_init(nzt+1) = init_3d%pt_init(nzt)
3359!
3360!--          level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3361             ELSEIF ( init_3d%lod_pt == 2 )  THEN
3362
3363                CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_pt',           &
3364                                   pt(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl:nxr),              &
3365                                   nxl+1, nys+1, nzb+1,                        &
3366                                   nxr-nxl+1, nyn-nys+1, init_3d%nzu,          &
3367                                   dynamic_3d )
3368                                   
3369!
3370!--             Set bottom and top-boundary
3371                pt(nzb,:,:)   = pt(nzb+1,:,:)
3372                pt(nzt+1,:,:) = pt(nzt,:,:)             
3373
3374             ENDIF
3375             init_3d%from_file_pt = .TRUE.
3376          ELSE
3377             message_string = 'Missing initial data for ' //                   &
3378                              'potential temperature'
3379             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
3380          ENDIF
3381       ENDIF
3382!
3383!--    Read mixing ratio
3384       IF ( humidity )  THEN
3385          IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_qv' ) )  THEN
3386!
3387!--          Read attributes for the fill value and level-of-detail
3388             CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_q,        &
3389                                 .FALSE., 'init_atmosphere_qv' )
3390             CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_q,          &
3391                                 .FALSE., 'init_atmosphere_qv' )
3392!
3393!--          level-of-detail 1 - read initialization profile
3394             IF ( init_3d%lod_q == 1 )  THEN
3395                ALLOCATE( init_3d%q_init(nzb:nzt+1) )
3396
3397                CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_qv',           &
3398                                    init_3d%q_init(nzb+1:nzt) )
3399!
3400!--             Set bottom and top boundary condition (Neumann)
3401                init_3d%q_init(nzb)   = init_3d%q_init(nzb+1)
3402                init_3d%q_init(nzt+1) = init_3d%q_init(nzt)
3403!
3404!--          level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3405             ELSEIF ( init_3d%lod_q == 2 )  THEN
3406             
3407                CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_qv',           &
3408                                   q(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl:nxr),               &
3409                                   nxl+1, nys+1, nzb+1,                        &
3410                                   nxr-nxl+1, nyn-nys+1, init_3d%nzu,          &
3411                                   dynamic_3d )
3412                                   
3413!
3414!--             Set bottom and top-boundary
3415                q(nzb,:,:)   = q(nzb+1,:,:)
3416                q(nzt+1,:,:) = q(nzt,:,:)
3417               
3418             ENDIF
3419             init_3d%from_file_q = .TRUE.
3420          ELSE
3421             message_string = 'Missing initial data for ' //                   &
3422                              'mixing ratio'
3423             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
3424          ENDIF
3425       ENDIF       
3426!
3427!--    Read chemistry variables.
3428!--    Please note, for the moment, only LOD=1 is allowed
3429       IF ( air_chemistry )  THEN
3430!
3431!--       Allocate chemistry input profiles, as well as arrays for fill values
3432!--       and LOD's.
3433          ALLOCATE( init_3d%chem_init(nzb:nzt+1,                               &
3434                                      1:UBOUND(init_3d%var_names_chem, 1 )) )
3435          ALLOCATE( init_3d%fill_chem(1:UBOUND(init_3d%var_names_chem, 1)) )   
3436          ALLOCATE( init_3d%lod_chem(1:UBOUND(init_3d%var_names_chem, 1))  ) 
3437         
3438          DO  n = 1, UBOUND(init_3d%var_names_chem, 1)
3439             IF ( check_existence( var_names,                                  &
3440                                   TRIM( init_3d%var_names_chem(n) ) ) )  THEN
3441!
3442!--             Read attributes for the fill value and level-of-detail
3443                CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill,                     &
3444                                    init_3d%fill_chem(n),                      &
3445                                    .FALSE.,                                   &
3446                                    TRIM( init_3d%var_names_chem(n) ) )
3447                CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod,                      &
3448                                    init_3d%lod_chem(n),                       &
3449                                    .FALSE.,                                   &
3450                                    TRIM( init_3d%var_names_chem(n) ) )
3451!
3452!--             Give message that only LOD=1 is allowed.
3453                IF ( init_3d%lod_chem(n) /= 1 )  THEN               
3454                   message_string = 'For chemistry variables only LOD=1 is ' //&
3455                                    'allowed.'
3456                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0586',            &
3457                                 1, 2, 0, 6, 0 )
3458                ENDIF
3459!
3460!--             level-of-detail 1 - read initialization profile
3461                CALL get_variable( id_dynamic,                                 &
3462                                   TRIM( init_3d%var_names_chem(n) ),          &
3463                                   init_3d%chem_init(nzb+1:nzt,n) )
3464!
3465!--             Set bottom and top boundary condition (Neumann)
3466                init_3d%chem_init(nzb,n)   = init_3d%chem_init(nzb+1,n)
3467                init_3d%chem_init(nzt+1,n) = init_3d%chem_init(nzt,n)
3468               
3469                init_3d%from_file_chem(n) = .TRUE.
3470             ENDIF
3471          ENDDO
3472       ENDIF
3473!
3474!--    Close input file
3475       CALL close_input_file( id_dynamic )
3476#endif
3477!
3478!--    End of CPU measurement
3479       CALL cpu_log( log_point_s(85), 'NetCDF input init', 'stop' )
3480!
3481!--    Finally, check if the input data has any fill values. Please note,
3482!--    checks depend on the LOD of the input data.
3483       IF ( init_3d%from_file_u )  THEN
3484          check_passed = .TRUE.
3485          IF ( init_3d%lod_u == 1 )  THEN
3486             IF ( ANY( init_3d%u_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_u ) )       &
3487                check_passed = .FALSE.
3488          ELSEIF ( init_3d%lod_u == 2 )  THEN
3489             IF ( ANY( u(nzb+1:nzt+1,nys:nyn,nxlu:nxr) == init_3d%fill_u ) )   &
3490                check_passed = .FALSE.
3491          ENDIF
3492          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3493             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_u must ' //    &
3494                              'not contain any _FillValues'
3495             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
3496          ENDIF
3497       ENDIF
3498
3499       IF ( init_3d%from_file_v )  THEN
3500          check_passed = .TRUE.
3501          IF ( init_3d%lod_v == 1 )  THEN
3502             IF ( ANY( init_3d%v_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_v ) )       &
3503                check_passed = .FALSE.
3504          ELSEIF ( init_3d%lod_v == 2 )  THEN
3505             IF ( ANY( v(nzb+1:nzt+1,nysv:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_v ) )   &
3506                check_passed = .FALSE.
3507          ENDIF
3508          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3509             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_v must ' //    &
3510                              'not contain any _FillValues'
3511             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
3512          ENDIF
3513       ENDIF
3514
3515       IF ( init_3d%from_file_w )  THEN
3516          check_passed = .TRUE.
3517          IF ( init_3d%lod_w == 1 )  THEN
3518             IF ( ANY( init_3d%w_init(nzb+1:nzt) == init_3d%fill_w ) )         &
3519                check_passed = .FALSE.
3520          ELSEIF ( init_3d%lod_w == 2 )  THEN
3521             IF ( ANY( w(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_w ) )      &
3522                check_passed = .FALSE.
3523          ENDIF
3524          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3525             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_w must ' //    &
3526                              'not contain any _FillValues'
3527             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
3528          ENDIF
3529       ENDIF
3530
3531       IF ( init_3d%from_file_pt )  THEN
3532          check_passed = .TRUE.
3533          IF ( init_3d%lod_pt == 1 )  THEN
3534             IF ( ANY( init_3d%pt_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_pt ) )     &
3535                check_passed = .FALSE.
3536          ELSEIF ( init_3d%lod_pt == 2 )  THEN
3537             IF ( ANY( pt(nzb+1:nzt+1,nys:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_pt ) )  &
3538                check_passed = .FALSE.
3539          ENDIF
3540          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3541             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_pt must ' //   &
3542                              'not contain any _FillValues'
3543             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
3544          ENDIF
3545       ENDIF
3546
3547       IF ( init_3d%from_file_q )  THEN
3548          check_passed = .TRUE.
3549          IF ( init_3d%lod_q == 1 )  THEN
3550             IF ( ANY( init_3d%q_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_q ) )       &
3551                check_passed = .FALSE.
3552          ELSEIF ( init_3d%lod_q == 2 )  THEN
3553             IF ( ANY( q(nzb+1:nzt+1,nys:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_q ) )    &
3554                check_passed = .FALSE.
3555          ENDIF
3556          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3557             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_q must ' //    &
3558                              'not contain any _FillValues'
3559             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
3560          ENDIF
3561       ENDIF
3562!
3563!--    Workaround for cyclic conditions. Please see above for further explanation.
3564       IF ( bc_lr_cyc  .AND.  nxl == 0 )  nxlu = nxl
3565       IF ( bc_ns_cyc  .AND.  nys == 0 )  nysv = nys
3566
3567    END SUBROUTINE netcdf_data_input_init_3d
3568   
3569!------------------------------------------------------------------------------!
3570! Description:
3571! ------------
3572!> Reads initialization data of u, v, w, pt, q, geostrophic wind components,
3573!> as well as soil moisture and soil temperature, derived from larger-scale
3574!> model (COSMO) by Inifor.
3575!------------------------------------------------------------------------------!
3576    SUBROUTINE netcdf_data_input_init_lsm
3577
3578       USE control_parameters,                                                 &
3579           ONLY:  message_string
3580
3581       USE indices,                                                            &
3582           ONLY:  nx, nxl, nxr, ny, nyn, nys
3583
3584       IMPLICIT NONE
3585
3586       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names !< string containing all variables on file
3587     
3588       INTEGER(iwp) ::  id_dynamic !< NetCDF id of dynamic input file
3589       INTEGER(iwp) ::  num_vars   !< number of variables in netcdf input file
3590
3591!
3592!--    Skip routine if no input file with dynamic input data is available.
3593       IF ( .NOT. input_pids_dynamic )  RETURN
3594!
3595!--    CPU measurement
3596       CALL cpu_log( log_point_s(85), 'NetCDF input init', 'start' )
3597
3598#if defined ( __netcdf )
3599!
3600!--    Open file in read-only mode
3601       CALL open_read_file( TRIM( input_file_dynamic ) //                      &
3602                            TRIM( coupling_char ), id_dynamic )
3603
3604!
3605!--    At first, inquire all variable names.
3606       CALL inquire_num_variables( id_dynamic, num_vars )
3607!
3608!--    Allocate memory to store variable names.
3609       ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
3610       CALL inquire_variable_names( id_dynamic, var_names )
3611!
3612!--    Read vertical dimension for soil depth.
3613       IF ( check_existence( var_names, 'zsoil' ) )                            &
3614          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nzs,&
3615                                                       'zsoil' )
3616!
3617!--    Read also the horizontal dimensions required for soil initialization.
3618!--    Please note, in case of non-nested runs or in case of root domain,
3619!--    these data is already available, but will be read again for the sake
3620!--    of clearness.
3621       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nx,    &
3622                                                    'x'  )
3623       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%ny,    &
3624                                                    'y'  )
3625!
3626!--    Check for correct horizontal and vertical dimension. Please note,
3627!--    in case of non-nested runs or in case of root domain, these checks
3628!--    are already performed
3629       IF ( init_3d%nx-1 /= nx  .OR.  init_3d%ny-1 /= ny )  THEN
3630          message_string = 'Number of inifor horizontal grid points  '//       &
3631                           'does not match the number of numeric grid points.'
3632          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0543', 1, 2, 0, 6, 0 )
3633       ENDIF
3634!
3635!--    Read vertical dimensions. Later, these are required for eventual
3636!--    inter- and extrapolations of the initialization data.
3637       IF ( check_existence( var_names, 'zsoil' ) )  THEN
3638          ALLOCATE( init_3d%z_soil(1:init_3d%nzs) )
3639          CALL get_variable( id_dynamic, 'zsoil', init_3d%z_soil )
3640       ENDIF
3641!
3642!--    Read initial data for soil moisture
3643       IF ( check_existence( var_names, 'init_soil_m' ) )  THEN
3644!
3645!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
3646          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill,                           &
3647                              init_3d%fill_msoil,                              &
3648                              .FALSE., 'init_soil_m' )
3649          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod,                            &
3650                              init_3d%lod_msoil,                               &
3651                              .FALSE., 'init_soil_m' )
3652!
3653!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
3654          IF ( init_3d%lod_msoil == 1 )  THEN
3655             ALLOCATE( init_3d%msoil_1d(0:init_3d%nzs-1) )
3656
3657             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_soil_m',                     &
3658                                init_3d%msoil_1d(0:init_3d%nzs-1) )
3659!
3660!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3661          ELSEIF ( init_3d%lod_msoil == 2 )  THEN
3662             ALLOCATE ( init_3d%msoil_3d(0:init_3d%nzs-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
3663
3664            CALL get_variable( id_dynamic, 'init_soil_m',                      &   
3665                             init_3d%msoil_3d(0:init_3d%nzs-1,nys:nyn,nxl:nxr),&
3666                             nxl, nxr, nys, nyn, 0, init_3d%nzs-1 )
3667
3668          ENDIF
3669          init_3d%from_file_msoil = .TRUE.
3670       ENDIF
3671!
3672!--    Read soil temperature
3673       IF ( check_existence( var_names, 'init_soil_t' ) )  THEN
3674!
3675!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
3676          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill,                           &
3677                              init_3d%fill_tsoil,                              &
3678                              .FALSE., 'init_soil_t' )
3679          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod,                            &
3680                              init_3d%lod_tsoil,                               &
3681                              .FALSE., 'init_soil_t' )
3682!
3683!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
3684          IF ( init_3d%lod_tsoil == 1 )  THEN
3685             ALLOCATE( init_3d%tsoil_1d(0:init_3d%nzs-1) )
3686
3687             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_soil_t',                     &
3688                                init_3d%tsoil_1d(0:init_3d%nzs-1) )
3689
3690!
3691!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3692          ELSEIF ( init_3d%lod_tsoil == 2 )  THEN
3693             ALLOCATE ( init_3d%tsoil_3d(0:init_3d%nzs-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
3694             
3695             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_soil_t',                     &   
3696                             init_3d%tsoil_3d(0:init_3d%nzs-1,nys:nyn,nxl:nxr),&
3697                             nxl, nxr, nys, nyn, 0, init_3d%nzs-1 )
3698          ENDIF
3699          init_3d%from_file_tsoil = .TRUE.
3700       ENDIF
3701!
3702!--    Close input file
3703       CALL close_input_file( id_dynamic )
3704#endif
3705!
3706!--    End of CPU measurement
3707       CALL cpu_log( log_point_s(85), 'NetCDF input init', 'stop' )
3708
3709    END SUBROUTINE netcdf_data_input_init_lsm   
3710
3711!------------------------------------------------------------------------------!
3712! Description:
3713! ------------
3714!> Reads data at lateral and top boundaries derived from larger-scale model
3715!> (COSMO) by Inifor.
3716!------------------------------------------------------------------------------!
3717    SUBROUTINE netcdf_data_input_offline_nesting
3718
3719       USE control_parameters,                                                 &
3720           ONLY:  air_chemistry, bc_dirichlet_l, bc_dirichlet_n,               &
3721                  bc_dirichlet_r, bc_dirichlet_s, humidity, neutral,           &
3722                  nesting_offline, time_since_reference_point
3723
3724       USE indices,                                                            &
3725           ONLY:  nxl, nxlu, nxr, nyn, nys, nysv, nzb, nzt
3726
3727       IMPLICIT NONE
3728       
3729       INTEGER(iwp) ::  id_dynamic !< NetCDF id of dynamic input file
3730       INTEGER(iwp) ::  n          !< running index for chemistry variables
3731       INTEGER(iwp) ::  num_vars   !< number of variables in netcdf input file
3732       INTEGER(iwp) ::  t          !< running index time dimension
3733!
3734!--    Skip input if no forcing from larger-scale models is applied.
3735       IF ( .NOT. nesting_offline )  RETURN
3736
3737!
3738!--    CPU measurement
3739       CALL cpu_log( log_point_s(86), 'NetCDF input forcing', 'start' )
3740
3741#if defined ( __netcdf )
3742!
3743!--    Open file in read-only mode
3744       CALL open_read_file( TRIM( input_file_dynamic ) //                      &
3745                            TRIM( coupling_char ), id_dynamic )
3746!
3747!--    Initialize INIFOR forcing.
3748       IF ( .NOT. nest_offl%init )  THEN
3749!
3750!--       At first, inquire all variable names.
3751          CALL inquire_num_variables( id_dynamic, num_vars )
3752!
3753!--       Allocate memory to store variable names.
3754          ALLOCATE( nest_offl%var_names(1:num_vars) )
3755          CALL inquire_variable_names( id_dynamic, nest_offl%var_names )
3756!
3757!--       Read time dimension, allocate memory and finally read time array
3758          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic,             &
3759                                                       nest_offl%nt, 'time' )
3760
3761          IF ( check_existence( nest_offl%var_names, 'time' ) )  THEN
3762             ALLOCATE( nest_offl%time(0:nest_offl%nt-1) )
3763             CALL get_variable( id_dynamic, 'time', nest_offl%time )
3764          ENDIF
3765!
3766!--       Read vertical dimension of scalar und w grid
3767          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic,             &
3768                                                       nest_offl%nzu, 'z' )
3769          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic,             &
3770                                                       nest_offl%nzw, 'zw' )
3771
3772          IF ( check_existence( nest_offl%var_names, 'z' ) )  THEN
3773             ALLOCATE( nest_offl%zu_atmos(1:nest_offl%nzu) )
3774             CALL get_variable( id_dynamic, 'z', nest_offl%zu_atmos )
3775          ENDIF
3776          IF ( check_existence( nest_offl%var_names, 'zw' ) )  THEN
3777             ALLOCATE( nest_offl%zw_atmos(1:nest_offl%nzw) )
3778             CALL get_variable( id_dynamic, 'zw', nest_offl%zw_atmos )
3779          ENDIF
3780
3781!
3782!--       Read surface pressure
3783          IF ( check_existence( nest_offl%var_names,                           &
3784                                'surface_forcing_surface_pressure' ) )  THEN
3785             ALLOCATE( nest_offl%surface_pressure(0:nest_offl%nt-1) )
3786             CALL get_variable( id_dynamic,                                    &
3787                                'surface_forcing_surface_pressure',            &
3788                                nest_offl%surface_pressure )
3789          ENDIF
3790!
3791!--       Set control flag to indicate that initialization is already done
3792          nest_offl%init = .TRUE.
3793
3794       ENDIF
3795
3796!
3797!--    Obtain time index for current input starting at 0.
3798!--    @todo: At the moment INIFOR and simulated time correspond
3799!--           to each other. If required, adjust to daytime.
3800       nest_offl%tind = MINLOC( ABS( nest_offl%time -                          &
3801                                     time_since_reference_point ), DIM = 1 )   &
3802                        - 1
3803       nest_offl%tind_p = nest_offl%tind + 1       
3804!
3805!--    Read geostrophic wind components
3806       DO  t = nest_offl%tind, nest_offl%tind_p
3807          CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_ug', t+1,              &
3808                                nest_offl%ug(t-nest_offl%tind,nzb+1:nzt) )
3809          CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_vg', t+1,              &
3810                                nest_offl%vg(t-nest_offl%tind,nzb+1:nzt) )
3811       ENDDO
3812!
3813!--    Read data at lateral and top boundaries. Please note, at left and
3814!--    right domain boundary, yz-layers are read for u, v, w, pt and q.
3815!--    For the v-component, the data starts at nysv, while for the other
3816!--    quantities the data starts at nys. This is equivalent at the north
3817!--    and south domain boundary for the u-component.
3818!--    Further, lateral data is not accessed by parallel IO, indicated by the
3819!--    last passed flag in the subroutine get_variable(). This is because
3820!--    not every PE participates in this collective blocking read operation.
3821       IF ( bc_dirichlet_l )  THEN
3822          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_u',                  &
3823                           nest_offl%u_left(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn),            &
3824                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3825                           nyn-nys+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3826     
3827          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_v',                  &
3828                           nest_offl%v_left(0:1,nzb+1:nzt,nysv:nyn),           &
3829                           nysv, nzb+1, nest_offl%tind+1,                      &
3830                           nyn-nysv+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3831
3832          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_w',                  &
3833                           nest_offl%w_left(0:1,nzb+1:nzt-1,nys:nyn),          &
3834                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3835                           nyn-nys+1, nest_offl%nzw, 2, .FALSE. )
3836
3837          IF ( .NOT. neutral )  THEN
3838             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_pt',              &
3839                           nest_offl%pt_left(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn),           &
3840                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3841                           nyn-nys+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3842          ENDIF
3843
3844          IF ( humidity )  THEN
3845             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_qv',              &
3846                           nest_offl%q_left(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn),            &
3847                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3848                           nyn-nys+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3849          ENDIF
3850         
3851          IF ( air_chemistry )  THEN
3852             DO  n = 1, UBOUND(nest_offl%var_names_chem_l, 1)
3853                IF ( check_existence( nest_offl%var_names,                     &
3854                                      nest_offl%var_names_chem_l(n) ) )        &
3855                THEN
3856                   CALL get_variable( id_dynamic,                              &
3857                              TRIM( nest_offl%var_names_chem_l(n) ),           &
3858                              nest_offl%chem_left(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn,n),    &
3859                              nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                  &
3860                              nyn-nys+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3861                   nest_offl%chem_from_file_l(n) = .TRUE.
3862                ENDIF
3863             ENDDO
3864          ENDIF
3865
3866       ENDIF
3867
3868       IF ( bc_dirichlet_r )  THEN
3869          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_u',                 &
3870                           nest_offl%u_right(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn),           &
3871                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3872                           nyn-nys+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3873                           
3874          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_v',                 &
3875                           nest_offl%v_right(0:1,nzb+1:nzt,nysv:nyn),          &
3876                           nysv, nzb+1, nest_offl%tind+1,                      &
3877                           nyn-nysv+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3878                           
3879          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_w',                 &
3880                           nest_offl%w_right(0:1,nzb+1:nzt-1,nys:nyn),         &
3881                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3882                           nyn-nys+1, nest_offl%nzw, 2, .FALSE. )
3883                           
3884          IF ( .NOT. neutral )  THEN
3885             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_pt',             &
3886                           nest_offl%pt_right(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn),          &
3887                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3888                           nyn-nys+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3889          ENDIF
3890          IF ( humidity )  THEN
3891             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_qv',             &
3892                           nest_offl%q_right(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn),           &
3893                           nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3894                           nyn-nys+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3895          ENDIF
3896         
3897          IF ( air_chemistry )  THEN
3898             DO  n = 1, UBOUND(nest_offl%var_names_chem_r, 1)
3899                IF ( check_existence( nest_offl%var_names,                     &
3900                                      nest_offl%var_names_chem_r(n) ) )        &
3901                THEN
3902                   CALL get_variable( id_dynamic,                              &
3903                              TRIM( nest_offl%var_names_chem_r(n) ),           &
3904                              nest_offl%chem_right(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn,n),   &
3905                              nys+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                  &
3906                              nyn-nys+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3907                   nest_offl%chem_from_file_r(n) = .TRUE.
3908                ENDIF
3909             ENDDO
3910          ENDIF
3911       ENDIF
3912
3913       IF ( bc_dirichlet_n )  THEN
3914       
3915          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_u',                 &
3916                           nest_offl%u_north(0:1,nzb+1:nzt,nxlu:nxr),          &
3917                           nxlu, nzb+1, nest_offl%tind+1,                      &
3918                           nxr-nxlu+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3919                           
3920          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_v',                 &
3921                           nest_offl%v_north(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr),           &
3922                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3923                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3924                           
3925          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_w',                 &
3926                           nest_offl%w_north(0:1,nzb+1:nzt-1,nxl:nxr),         &
3927                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3928                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzw, 2, .FALSE. )
3929                           
3930          IF ( .NOT. neutral )  THEN
3931             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_pt',             &
3932                           nest_offl%pt_north(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr),          &
3933                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3934                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3935          ENDIF
3936          IF ( humidity )  THEN
3937             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_qv',             &
3938                           nest_offl%q_north(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr),           &
3939                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3940                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3941          ENDIF
3942         
3943          IF ( air_chemistry )  THEN
3944             DO  n = 1, UBOUND(nest_offl%var_names_chem_n, 1)
3945                IF ( check_existence( nest_offl%var_names,                     &
3946                                      nest_offl%var_names_chem_n(n) ) )        &
3947                THEN
3948                   CALL get_variable( id_dynamic,                              &
3949                              TRIM( nest_offl%var_names_chem_n(n) ),           &
3950                              nest_offl%chem_north(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr,n),   &
3951                              nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                  &
3952                              nxr-nxl+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3953                   nest_offl%chem_from_file_n(n) = .TRUE.
3954                ENDIF
3955             ENDDO
3956          ENDIF
3957       ENDIF
3958
3959       IF ( bc_dirichlet_s )  THEN
3960          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_u',                 &
3961                           nest_offl%u_south(0:1,nzb+1:nzt,nxlu:nxr),          &
3962                           nxlu, nzb+1, nest_offl%tind+1,                      &
3963                           nxr-nxlu+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3964
3965          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_v',                 &
3966                           nest_offl%v_south(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr),           &
3967                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3968                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3969                           
3970          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_w',                 &
3971                           nest_offl%w_south(0:1,nzb+1:nzt-1,nxl:nxr),         &
3972                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3973                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzw, 2, .FALSE. )
3974                           
3975          IF ( .NOT. neutral )  THEN
3976             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_pt',             &
3977                           nest_offl%pt_south(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr),          &
3978                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3979                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3980          ENDIF
3981          IF ( humidity )  THEN
3982             CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_qv',             &
3983                           nest_offl%q_south(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr),           &
3984                           nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                     &
3985                           nxr-nxl+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3986          ENDIF
3987         
3988          IF ( air_chemistry )  THEN
3989             DO  n = 1, UBOUND(nest_offl%var_names_chem_s, 1)
3990                IF ( check_existence( nest_offl%var_names,                     &
3991                                      nest_offl%var_names_chem_s(n) ) )        &
3992                THEN
3993                   CALL get_variable( id_dynamic,                              &
3994                              TRIM( nest_offl%var_names_chem_s(n) ),           &
3995                              nest_offl%chem_south(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr,n),   &
3996                              nxl+1, nzb+1, nest_offl%tind+1,                  &
3997                              nxr-nxl+1, nest_offl%nzu, 2, .FALSE. )
3998                   nest_offl%chem_from_file_s(n) = .TRUE.
3999                ENDIF
4000             ENDDO
4001          ENDIF
4002       ENDIF
4003
4004!
4005!--    Top boundary
4006       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_u',                      &
4007                             nest_offl%u_top(0:1,nys:nyn,nxlu:nxr),            &
4008                             nxlu, nys+1, nest_offl%tind+1,                    &
4009                             nxr-nxlu+1, nyn-nys+1, 2, .TRUE. )
4010
4011       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_v',                      &
4012                             nest_offl%v_top(0:1,nysv:nyn,nxl:nxr),            &
4013                             nxl+1, nysv, nest_offl%tind+1,                    &
4014                             nxr-nxl+1, nyn-nysv+1, 2, .TRUE. )
4015                             
4016       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_w',                      &
4017                             nest_offl%w_top(0:1,nys:nyn,nxl:nxr),             &
4018                             nxl+1, nys+1, nest_offl%tind+1,                   &
4019                             nxr-nxl+1, nyn-nys+1, 2, .TRUE. )
4020                             
4021       IF ( .NOT. neutral )  THEN
4022          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_pt',                  &
4023                                nest_offl%pt_top(0:1,nys:nyn,nxl:nxr),         &
4024                                nxl+1, nys+1, nest_offl%tind+1,                &
4025                                nxr-nxl+1, nyn-nys+1, 2, .TRUE. )
4026       ENDIF
4027       IF ( humidity )  THEN
4028          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_qv',                  &
4029                                nest_offl%q_top(0:1,nys:nyn,nxl:nxr),          &
4030                                nxl+1, nys+1, nest_offl%tind+1,                &
4031                                nxr-nxl+1, nyn-nys+1, 2, .TRUE. )
4032       ENDIF
4033       
4034       IF ( air_chemistry )  THEN
4035          DO  n = 1, UBOUND(nest_offl%var_names_chem_t, 1)
4036             IF ( check_existence( nest_offl%var_names,                     &
4037                                   nest_offl%var_names_chem_t(n) ) )  THEN     
4038                CALL get_variable( id_dynamic,                                 &
4039                              TRIM( nest_offl%var_names_chem_t(n) ),           &
4040                              nest_offl%chem_top(0:1,nys:nyn,nxl:nxr,n),       &
4041                              nxl+1, nys+1, nest_offl%tind+1,                  &
4042                              nxr-nxl+1, nyn-nys+1, 2, .TRUE. )
4043                nest_offl%chem_from_file_t(n) = .TRUE.
4044             ENDIF
4045          ENDDO
4046       ENDIF
4047
4048!
4049!--    Close input file
4050       CALL close_input_file( id_dynamic )
4051#endif
4052!
4053!--    End of CPU measurement
4054       CALL cpu_log( log_point_s(86), 'NetCDF input forcing', 'stop' )
4055
4056    END SUBROUTINE netcdf_data_input_offline_nesting
4057
4058
4059!------------------------------------------------------------------------------!
4060! Description:
4061! ------------
4062!> Checks input file for consistency and minimum requirements.
4063!------------------------------------------------------------------------------!
4064    SUBROUTINE netcdf_data_input_check_dynamic
4065
4066       USE control_parameters,                                                 &
4067           ONLY:  initializing_actions, message_string, nesting_offline
4068
4069       IMPLICIT NONE
4070
4071!
4072!--    In case of forcing, check whether dynamic input file is present
4073       IF ( .NOT. input_pids_dynamic  .AND.  nesting_offline  )  THEN
4074          message_string = 'nesting_offline = .TRUE. requires dynamic '  //    &
4075                            'input file ' //                                   &
4076                            TRIM( input_file_dynamic ) // TRIM( coupling_char )
4077          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0546', 1, 2, 0, 6, 0 )
4078       ENDIF
4079!
4080!--    Dynamic input file must also be present if initialization via inifor is
4081!--    prescribed.
4082       IF ( .NOT. input_pids_dynamic  .AND.                                    &
4083            TRIM( initializing_actions ) == 'inifor' )  THEN
4084          message_string = 'initializing_actions = inifor requires dynamic ' //&
4085                           'input file ' // TRIM( input_file_dynamic ) //      &
4086                           TRIM( coupling_char )
4087          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0547', 1, 2, 0, 6, 0 )
4088       ENDIF
4089
4090    END SUBROUTINE netcdf_data_input_check_dynamic
4091
4092!------------------------------------------------------------------------------!
4093! Description:
4094! ------------
4095!> Checks input file for consistency and minimum requirements.
4096!------------------------------------------------------------------------------!
4097    SUBROUTINE netcdf_data_input_check_static
4098
4099       USE arrays_3d,                                                          &
4100           ONLY:  zu
4101
4102       USE control_parameters,                                                 &
4103           ONLY:  land_surface, message_string, urban_surface
4104
4105       USE indices,                                                            &
4106           ONLY:  nxl, nxr, nyn, nys, wall_flags_0
4107
4108       IMPLICIT NONE
4109
4110       INTEGER(iwp) ::  i      !< loop index along x-direction
4111       INTEGER(iwp) ::  j      !< loop index along y-direction
4112       INTEGER(iwp) ::  n_surf !< number of different surface types at given location
4113
4114       LOGICAL      ::  check_passed !< flag indicating if a check passed
4115
4116!
4117!--    Return if no static input file is available
4118       IF ( .NOT. input_pids_static )  RETURN
4119!
4120!--    Check for correct dimension of surface_fractions, should run from 0-2.
4121       IF ( surface_fraction_f%from_file )  THEN
4122          IF ( surface_fraction_f%nf-1 > 2 )  THEN
4123             message_string = 'nsurface_fraction must not be larger than 3.' 
4124             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0580', 1, 2, 0, 6, 0 )
4125          ENDIF
4126       ENDIF
4127!
4128!--    Check orography for fill-values. For the moment, give an error message.
4129!--    More advanced methods, e.g. a nearest neighbor algorithm as used in GIS
4130!--    systems might be implemented later.
4131!--    Please note, if no terrain height is provided, it is set to 0.
4132       IF ( ANY( terrain_height_f%var == terrain_height_f%fill ) )  THEN
4133          message_string = 'NetCDF variable zt is not ' //                     &
4134                           'allowed to have missing data'
4135          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0550', 2, 2, myid, 6, 0 )
4136       ENDIF
4137!
4138!--    Check for negative terrain heights
4139       IF ( ANY( terrain_height_f%var < 0.0_wp ) )  THEN
4140          message_string = 'NetCDF variable zt is not ' //                     &
4141                           'allowed to have negative values'
4142          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0551', 2, 2, myid, 6, 0 )
4143       ENDIF
4144!
4145!--    If 3D buildings are read, check if building information is consistent
4146!--    to numeric grid.
4147       IF ( buildings_f%from_file )  THEN
4148          IF ( buildings_f%lod == 2 )  THEN
4149             IF ( buildings_f%nz > SIZE( zu ) )  THEN
4150                message_string = 'Reading 3D building data - too much ' //     &
4151                                 'data points along the vertical coordinate.'
4152                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0552', 2, 2, 0, 6, 0 )
4153             ENDIF
4154
4155             IF ( ANY( ABS( buildings_f%z(0:buildings_f%nz-1) -                &
4156                       zu(0:buildings_f%nz-1) ) > 1E-6_wp ) )  THEN
4157                message_string = 'Reading 3D building data - vertical ' //     &
4158                                 'coordinate do not match numeric grid.'
4159                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0553', 2, 2, myid, 6, 0 )
4160             ENDIF
4161          ENDIF
4162       ENDIF
4163
4164!
4165!--    Skip further checks concerning buildings and natural surface properties
4166!--    if no urban surface and land surface model are applied.
4167       IF (  .NOT. land_surface  .AND.  .NOT. urban_surface )  RETURN
4168!
4169!--    Check for minimum requirement of surface-classification data in case
4170!--    static input file is used.
4171       IF ( ( .NOT. vegetation_type_f%from_file  .OR.                          &
4172              .NOT. pavement_type_f%from_file    .OR.                          &
4173              .NOT. water_type_f%from_file       .OR.                          &
4174              .NOT. soil_type_f%from_file             ) .OR.                   &
4175             ( urban_surface  .AND.  .NOT. building_type_f%from_file ) )  THEN
4176          message_string = 'Minimum requirement for surface classification ' //&
4177                           'is not fulfilled. At least ' //                    &
4178                           'vegetation_type, pavement_type, ' //               &
4179                           'soil_type and water_type are '//                   &
4180                           'required. If urban-surface model is applied, ' //  &
4181                           'also building_type is required'
4182          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0554', 1, 2, 0, 6, 0 )
4183       ENDIF
4184!
4185!--    Check for general availability of input variables.
4186!--    If vegetation_type is 0 at any location, vegetation_pars as well as
4187!--    root_area_dens_s are required.
4188       IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
4189          IF ( ANY( vegetation_type_f%var == 0 ) )  THEN
4190             IF ( .NOT. vegetation_pars_f%from_file )  THEN
4191                message_string = 'If vegetation_type = 0 at any location, ' // &
4192                                 'vegetation_pars is required'
4193                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0555', 2, 2, -1, 6, 0 )
4194             ENDIF
4195             IF ( .NOT. root_area_density_lsm_f%from_file )  THEN
4196                message_string = 'If vegetation_type = 0 at any location, ' // &
4197                                 'root_area_dens_s is required'
4198                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0556', 2, 2, myid, 6, 0 )
4199             ENDIF
4200          ENDIF
4201       ENDIF
4202!
4203!--    If soil_type is zero at any location, soil_pars is required.
4204       IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
4205          check_passed = .TRUE.
4206          IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
4207             IF ( ANY( soil_type_f%var_2d == 0 ) )  THEN
4208                IF ( .NOT. soil_pars_f%from_file )  check_passed = .FALSE.
4209             ENDIF
4210          ELSE
4211             IF ( ANY( soil_type_f%var_3d == 0 ) )  THEN
4212                IF ( .NOT. soil_pars_f%from_file )  check_passed = .FALSE.
4213             ENDIF
4214          ENDIF
4215          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
4216             message_string = 'If soil_type = 0 at any location, ' //          &
4217                              'soil_pars is required'
4218             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0557', 2, 2, myid, 6, 0 )
4219          ENDIF
4220       ENDIF
4221!
4222!--    Buildings require a type in case of urban-surface model.
4223       IF ( buildings_f%from_file  .AND.  .NOT. building_type_f%from_file  )  THEN
4224          message_string = 'If buildings are provided, also building_type ' // &
4225                           'is required'
4226          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0581', 2, 2, myid, 6, 0 )
4227       ENDIF
4228!
4229!--    Buildings require an ID.
4230       IF ( buildings_f%from_file  .AND.  .NOT. building_id_f%from_file  )  THEN
4231          message_string = 'If buildings are provided, also building_id ' //   &
4232                           'is required'
4233          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0582', 2, 2, myid, 6, 0 )
4234       ENDIF
4235!
4236!--    If building_type is zero at any location, building_pars is required.
4237       IF ( building_type_f%from_file )  THEN
4238          IF ( ANY( building_type_f%var == 0 ) )  THEN
4239             IF ( .NOT. building_pars_f%from_file )  THEN
4240                message_string = 'If building_type = 0 at any location, ' //   &
4241                                 'building_pars is required'
4242                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0558', 2, 2, myid, 6, 0 )
4243             ENDIF
4244          ENDIF
4245       ENDIF
4246!
4247!--    If building_type is provided, also building_id is needed (due to the
4248!--    filtering algorithm).
4249       IF ( building_type_f%from_file  .AND.  .NOT. building_id_f%from_file )  &
4250       THEN
4251          message_string = 'If building_type is provided, also building_id '// &
4252                           'is required'
4253          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0519', 2, 2, myid, 6, 0 )
4254       ENDIF       
4255!
4256!--    If albedo_type is zero at any location, albedo_pars is required.
4257       IF ( albedo_type_f%from_file )  THEN
4258          IF ( ANY( albedo_type_f%var == 0 ) )  THEN
4259             IF ( .NOT. albedo_pars_f%from_file )  THEN
4260                message_string = 'If albedo_type = 0 at any location, ' //     &
4261                                 'albedo_pars is required'
4262                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0559', 2, 2, myid, 6, 0 )
4263             ENDIF
4264          ENDIF
4265       ENDIF
4266!
4267!--    If pavement_type is zero at any location, pavement_pars is required.
4268       IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
4269          IF ( ANY( pavement_type_f%var == 0 ) )  THEN
4270             IF ( .NOT. pavement_pars_f%from_file )  THEN
4271                message_string = 'If pavement_type = 0 at any location, ' //   &
4272                                 'pavement_pars is required'
4273                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0560', 2, 2, myid, 6, 0 )
4274             ENDIF
4275          ENDIF
4276       ENDIF
4277!
4278!--    If pavement_type is zero at any location, also pavement_subsurface_pars
4279!--    is required.
4280       IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
4281          IF ( ANY( pavement_type_f%var == 0 ) )  THEN
4282             IF ( .NOT. pavement_subsurface_pars_f%from_file )  THEN
4283                message_string = 'If pavement_type = 0 at any location, ' //   &
4284                                 'pavement_subsurface_pars is required'
4285                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0561', 2, 2, myid, 6, 0 )
4286             ENDIF
4287          ENDIF
4288       ENDIF
4289!
4290!--    If water_type is zero at any location, water_pars is required.
4291       IF ( water_type_f%from_file )  THEN
4292          IF ( ANY( water_type_f%var == 0 ) )  THEN
4293             IF ( .NOT. water_pars_f%from_file )  THEN
4294                message_string = 'If water_type = 0 at any location, ' //      &
4295                                 'water_pars is required'
4296                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0562', 2, 2,myid, 6, 0 )
4297             ENDIF
4298          ENDIF
4299       ENDIF
4300!
4301!--    Check for local consistency of the input data.
4302       DO  i = nxl, nxr
4303          DO  j = nys, nyn
4304!
4305!--          For each (y,x)-location at least one of the parameters
4306!--          vegetation_type, pavement_type, building_type, or water_type
4307!--          must be set to a non­missing value.
4308             IF ( land_surface  .AND.  .NOT. urban_surface )  THEN
4309                IF ( vegetation_type_f%var(j,i) == vegetation_type_f%fill  .AND.&
4310                     pavement_type_f%var(j,i)   == pavement_type_f%fill    .AND.&
4311                     water_type_f%var(j,i)      == water_type_f%fill )  THEN
4312                   WRITE( message_string, * )                                  &
4313                                    'At least one of the parameters '//        &
4314                                    'vegetation_type, pavement_type, '     //  &
4315                                    'or water_type must be set '//             &
4316                                    'to a non-missing value. Grid point: ', j, i
4317                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0563', 2, 2, myid, 6, 0 )
4318                ENDIF
4319             ELSEIF ( land_surface  .AND.  urban_surface )  THEN
4320                IF ( vegetation_type_f%var(j,i) == vegetation_type_f%fill  .AND.&
4321                     pavement_type_f%var(j,i)   == pavement_type_f%fill    .AND.&
4322                     building_type_f%var(j,i)   == building_type_f%fill    .AND.&
4323                     water_type_f%var(j,i)      == water_type_f%fill )  THEN
4324                   WRITE( message_string, * )                                  &
4325                                 'At least one of the parameters '//           &
4326                                 'vegetation_type, pavement_type, '  //        &
4327                                 'building_type, or water_type must be set '// &
4328                                 'to a non-missing value. Grid point: ', j, i
4329                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0563', 2, 2, myid, 6, 0 )
4330                ENDIF
4331             ENDIF
4332               
4333!
4334!--          Note that a soil_type is required for each location (y,x) where
4335!--          either vegetation_type or pavement_type is a non­missing value.
4336             IF ( ( vegetation_type_f%var(j,i) /= vegetation_type_f%fill  .OR. &
4337                    pavement_type_f%var(j,i)   /= pavement_type_f%fill ) )  THEN
4338                check_passed = .TRUE.
4339                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
4340                   IF ( soil_type_f%var_2d(j,i) == soil_type_f%fill )          &
4341                      check_passed = .FALSE.
4342                ELSE
4343                   IF ( ANY( soil_type_f%var_3d(:,j,i) == soil_type_f%fill) )  &
4344                      check_passed = .FALSE.
4345                ENDIF
4346
4347                IF ( .NOT. check_passed )  THEN
4348                   message_string = 'soil_type is required for each '//        &
4349                                 'location (y,x) where vegetation_type or ' // &
4350                                 'pavement_type is a non-missing value.'
4351                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0564',            &
4352                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4353                ENDIF
4354             ENDIF
4355!
4356!--          Check for consistency of surface fraction. If more than one type
4357!--          is set, surface fraction need to be given and the sum must not
4358!--          be larger than 1.
4359             n_surf = 0
4360             IF ( vegetation_type_f%var(j,i) /= vegetation_type_f%fill )       &
4361                n_surf = n_surf + 1
4362             IF ( water_type_f%var(j,i)      /= water_type_f%fill )            &
4363                n_surf = n_surf + 1
4364             IF ( pavement_type_f%var(j,i)   /= pavement_type_f%fill )         &
4365                n_surf = n_surf + 1
4366
4367             IF ( n_surf > 1 )  THEN
4368                IF ( .NOT. surface_fraction_f%from_file )  THEN
4369                   message_string = 'If more than one surface type is ' //     &
4370                                 'given at a location, surface_fraction ' //   &
4371                                 'must be provided.'
4372                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0565',            &
4373                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4374                ELSEIF ( ANY ( surface_fraction_f%frac(:,j,i) ==               &
4375                               surface_fraction_f%fill ) )  THEN
4376                   message_string = 'If more than one surface type is ' //     &
4377                                 'given at a location, surface_fraction ' //   &
4378                                 'must be provided.'
4379                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0565',            &
4380                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4381                ENDIF
4382             ENDIF
4383!
4384!--          Check for further mismatches. e.g. relative fractions exceed 1 or
4385!--          vegetation_type is set but surface vegetation fraction is zero,
4386!--          etc..
4387             IF ( surface_fraction_f%from_file )  THEN
4388!
4389!--             Sum of relative fractions must not exceed 1.
4390                IF ( SUM ( surface_fraction_f%frac(0:2,j,i) ) > 1.0_wp )  THEN
4391                   message_string = 'surface_fraction must not exceed 1'
4392                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0566',            &
4393                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4394                ENDIF
4395!
4396!--             Relative fraction for a type must not be zero at locations where
4397!--             this type is set.
4398                IF (                                                           &
4399                  ( vegetation_type_f%var(j,i) /= vegetation_type_f%fill  .AND.&
4400                 ( surface_fraction_f%frac(ind_veg_wall,j,i) == 0.0_wp .OR.    &
4401                   surface_fraction_f%frac(ind_veg_wall,j,i) ==                &
4402                                                     surface_fraction_f%fill ) &
4403                  )  .OR.                                                      &
4404                  ( pavement_type_f%var(j,i) /= pavement_type_f%fill     .AND. &
4405                 ( surface_fraction_f%frac(ind_pav_green,j,i) == 0.0_wp .OR.   &
4406                   surface_fraction_f%frac(ind_pav_green,j,i) ==               &
4407                                                     surface_fraction_f%fill ) &
4408                  )  .OR.                                                      &
4409                  ( water_type_f%var(j,i) /= water_type_f%fill           .AND. &
4410                 ( surface_fraction_f%frac(ind_wat_win,j,i) == 0.0_wp .OR.     &
4411                   surface_fraction_f%frac(ind_wat_win,j,i) ==                 &
4412                                                     surface_fraction_f%fill ) &
4413                  ) )  THEN
4414                   WRITE( message_string, * ) 'Mismatch in setting of '     // &
4415                             'surface_fraction. Vegetation-, pavement-, or '// &
4416                             'water surface is given at (i,j) = ( ', i, j,     &
4417                             ' ), but surface fraction is 0 for the given type.'
4418                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0567',            &
4419                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4420                ENDIF
4421!
4422!--             Relative fraction for a type must not contain non-zero values
4423!--             if this type is not set.
4424                IF (                                                           &
4425                  ( vegetation_type_f%var(j,i) == vegetation_type_f%fill  .AND.&
4426                 ( surface_fraction_f%frac(ind_veg_wall,j,i) /= 0.0_wp .AND.   &
4427                   surface_fraction_f%frac(ind_veg_wall,j,i) /=                &
4428                                                     surface_fraction_f%fill ) &
4429                  )  .OR.                                                      &
4430                  ( pavement_type_f%var(j,i) == pavement_type_f%fill     .AND. &
4431                 ( surface_fraction_f%frac(ind_pav_green,j,i) /= 0.0_wp .AND.  &
4432                   surface_fraction_f%frac(ind_pav_green,j,i) /=               &
4433                                                     surface_fraction_f%fill ) &
4434                  )  .OR.                                                      &
4435                  ( water_type_f%var(j,i) == water_type_f%fill           .AND. &
4436                 ( surface_fraction_f%frac(ind_wat_win,j,i) /= 0.0_wp .AND.    &
4437                   surface_fraction_f%frac(ind_wat_win,j,i) /=                 &
4438                                                     surface_fraction_f%fill ) &
4439                  ) )  THEN
4440                   WRITE( message_string, * ) 'Mismatch in setting of '     // &
4441                             'surface_fraction. Vegetation-, pavement-, or '// &
4442                             'water surface is not given at (i,j) = ( ', i, j, &
4443                             ' ), but surface fraction is not 0 for the ' //   &
4444                             'given type.'
4445                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0568',            &
4446                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4447                ENDIF
4448             ENDIF
4449!
4450!--          Check vegetation_pars. If vegetation_type is 0, all parameters
4451!--          need to be set, otherwise, single parameters set by
4452!--          vegetation_type can be overwritten.
4453             IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
4454                IF ( vegetation_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
4455                   IF ( ANY( vegetation_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==               &
4456                             vegetation_pars_f%fill ) )  THEN
4457                      message_string = 'If vegetation_type(y,x) = 0, all '  // &
4458                                       'parameters of vegetation_pars at '//   &
4459                                       'this location must be set.'
4460                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0569',         &
4461                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4462                   ENDIF
4463                ENDIF
4464             ENDIF
4465!
4466!--          Check root distribution. If vegetation_type is 0, all levels must
4467!--          be set.
4468             IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
4469                IF ( vegetation_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
4470                   IF ( ANY( root_area_density_lsm_f%var(:,j,i) ==             &
4471                             root_area_density_lsm_f%fill ) )  THEN
4472                      message_string = 'If vegetation_type(y,x) = 0, all ' //  &
4473                                       'levels of root_area_dens_s ' //        &
4474                                       'must be set at this location.'
4475                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0570',         &
4476                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4477                   ENDIF
4478                ENDIF
4479             ENDIF
4480!
4481!--          Check soil parameters. If soil_type is 0, all parameters
4482!--          must be set.
4483             IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
4484                check_passed = .TRUE.
4485                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
4486                   IF ( soil_type_f%var_2d(j,i) == 0 )  THEN
4487                      IF ( ANY( soil_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                  &
4488                                soil_pars_f%fill ) )  check_passed = .FALSE.
4489                   ENDIF
4490                ELSE
4491                   IF ( ANY( soil_type_f%var_3d(:,j,i) == 0 ) )  THEN
4492                      IF ( ANY( soil_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                  &
4493                                soil_pars_f%fill ) )  check_passed = .FALSE.
4494                   ENDIF
4495                ENDIF
4496                IF ( .NOT. check_passed )  THEN
4497                   message_string = 'If soil_type(y,x) = 0, all levels of '  //&
4498                                    'soil_pars at this location must be set.'
4499                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0571',            &
4500                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4501                ENDIF
4502             ENDIF
4503
4504!
4505!--          Check building parameters. If building_type is 0, all parameters
4506!--          must be set.
4507             IF ( building_type_f%from_file )  THEN
4508                IF ( building_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
4509                   IF ( ANY( building_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                 &
4510                             building_pars_f%fill ) )  THEN
4511                      message_string = 'If building_type(y,x) = 0, all ' //    &
4512                                       'parameters of building_pars at this '//&
4513                                       'location must be set.'
4514                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0572',         &
4515                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4516                   ENDIF
4517                ENDIF
4518             ENDIF
4519!
4520!--          Check if building_type is set at each building and vice versa.
4521!--          Please note, buildings are already processed and filtered.
4522!--          For this reason, consistency checks are based on wall_flags_0
4523!--          rather than buildings_f (buildings are represented by bit 6 in
4524!--          wall_flags_0).
4525             IF ( building_type_f%from_file  .AND.  buildings_f%from_file )  THEN
4526                IF ( ANY( BTEST ( wall_flags_0(:,j,i), 6 ) )  .AND.            &
4527                     building_type_f%var(j,i) == building_type_f%fill  .OR.    &
4528               .NOT. ANY( BTEST ( wall_flags_0(:,j,i), 6 ) )  .AND.            &
4529                     building_type_f%var(j,i) /= building_type_f%fill )  THEN
4530                   WRITE( message_string, * ) 'Each location where a ' //      &
4531                                   'building is set requires a type ' //       &
4532                                   '( and vice versa ) in case the ' //        &
4533                                   'urban-surface model is applied. ' //       &
4534                                   'i, j = ', i, j
4535                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0573',            &
4536                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4537                ENDIF
4538             ENDIF
4539!
4540!--          Check if at each location where a building is present also an ID
4541!--          is set and vice versa.
4542             IF ( buildings_f%from_file )  THEN
4543                IF ( ANY( BTEST ( wall_flags_0(:,j,i), 6 ) )  .AND.           &
4544                     building_id_f%var(j,i) == building_id_f%fill  .OR.       &
4545               .NOT. ANY( BTEST ( wall_flags_0(:,j,i), 6 ) )  .AND.           &
4546                     building_id_f%var(j,i) /= building_id_f%fill )  THEN
4547                   WRITE( message_string, * ) 'Each location where a ' //     &
4548                                   'building is set requires an ID ' //       &
4549                                   '( and vice versa ). i, j = ', i, j
4550                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0574',           &
4551                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4552                ENDIF
4553             ENDIF
4554!
4555!--          Check if building ID is set where a bulding is defined.
4556             IF ( buildings_f%from_file )  THEN
4557                IF ( ANY( BTEST ( wall_flags_0(:,j,i), 6 ) )  .AND.           &
4558                     building_id_f%var(j,i) == building_id_f%fill )  THEN
4559                   WRITE( message_string, * ) 'Each building grid point '//   &
4560                                              'requires an ID.', i, j
4561                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0575',           &
4562                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4563                ENDIF
4564             ENDIF
4565!
4566!--          Check albedo parameters. If albedo_type is 0, all parameters
4567!--          must be set.
4568             IF ( albedo_type_f%from_file )  THEN
4569                IF ( albedo_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
4570                   IF ( ANY( albedo_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                   &
4571                             albedo_pars_f%fill ) )  THEN
4572                      message_string = 'If albedo_type(y,x) = 0, all ' //      &
4573                                       'parameters of albedo_pars at this ' // &
4574                                       'location must be set.'
4575                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0576',         &
4576                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4577                   ENDIF
4578                ENDIF
4579             ENDIF
4580
4581!
4582!--          Check pavement parameters. If pavement_type is 0, all parameters
4583!--          of pavement_pars must be set at this location.
4584             IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
4585                IF ( pavement_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
4586                   IF ( ANY( pavement_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                 &
4587                             pavement_pars_f%fill ) )  THEN
4588                      message_string = 'If pavement_type(y,x) = 0, all ' //    &
4589                                       'parameters of pavement_pars at this '//&
4590                                       'location must be set.'
4591                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0577',         &
4592                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4593                   ENDIF
4594                ENDIF
4595             ENDIF
4596!
4597!--          Check pavement-subsurface parameters. If pavement_type is 0,
4598!--          all parameters of pavement_subsurface_pars must be set  at this
4599!--          location.
4600             IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
4601                IF ( pavement_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
4602                   IF ( ANY( pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,j,i) ==   &
4603                             pavement_subsurface_pars_f%fill ) )  THEN
4604                      message_string = 'If pavement_type(y,x) = 0, all ' //    &
4605                                       'parameters of '                  //    &
4606                                       'pavement_subsurface_pars at this '//   &
4607                                       'location must be set.'
4608                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0578',         &
4609                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4610                   ENDIF
4611                ENDIF
4612             ENDIF
4613
4614!
4615!--          Check water parameters. If water_type is 0, all parameters
4616!--          must be set  at this location.
4617             IF ( water_type_f%from_file )  THEN
4618                IF ( water_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
4619                   IF ( ANY( water_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                    &
4620                             water_pars_f%fill ) )  THEN
4621                      message_string = 'If water_type(y,x) = 0, all ' //       &
4622                                       'parameters of water_pars at this ' //  &
4623                                       'location must be set.'
4624                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0579',         &
4625                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4626                   ENDIF
4627                ENDIF
4628             ENDIF
4629
4630          ENDDO
4631       ENDDO
4632
4633    END SUBROUTINE netcdf_data_input_check_static
4634
4635!------------------------------------------------------------------------------!
4636! Description:
4637! ------------
4638!> Resize 8-bit 2D Integer array: (nys:nyn,nxl:nxr) -> (nysg:nyng,nxlg:nxrg)
4639!------------------------------------------------------------------------------!
4640    SUBROUTINE resize_array_2d_int8( var, js, je, is, ie )
4641   
4642       IMPLICIT NONE
4643
4644       INTEGER(iwp) ::  je !< upper index bound along y direction
4645       INTEGER(iwp) ::  js !< lower index bound along y direction
4646       INTEGER(iwp) ::  ie !< upper index bound along x direction
4647       INTEGER(iwp) ::  is !< lower index bound along x direction
4648       
4649       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var     !< treated variable
4650       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var_tmp !< temporary copy
4651!
4652!--    Allocate temporary variable
4653       ALLOCATE( var_tmp(js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4654!
4655!--    Temporary copy of the variable
4656       var_tmp(js:je,is:ie) = var(js:je,is:ie)
4657!
4658!--    Resize the array
4659       DEALLOCATE( var )
4660       ALLOCATE( var(js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4661!
4662!--    Transfer temporary copy back to original array
4663       var(js:je,is:ie) = var_tmp(js:je,is:ie)
4664
4665    END SUBROUTINE resize_array_2d_int8
4666   
4667!------------------------------------------------------------------------------!
4668! Description:
4669! ------------
4670!> Resize 32-bit 2D Integer array: (nys:nyn,nxl:nxr) -> (nysg:nyng,nxlg:nxrg)
4671!------------------------------------------------------------------------------!
4672    SUBROUTINE resize_array_2d_int32( var, js, je, is, ie )
4673
4674       IMPLICIT NONE
4675       
4676       INTEGER(iwp) ::  je !< upper index bound along y direction
4677       INTEGER(iwp) ::  js !< lower index bound along y direction
4678       INTEGER(iwp) ::  ie !< upper index bound along x direction
4679       INTEGER(iwp) ::  is !< lower index bound along x direction
4680
4681       INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var     !< treated variable
4682       INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var_tmp !< temporary copy
4683!
4684!--    Allocate temporary variable
4685       ALLOCATE( var_tmp(js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4686!
4687!--    Temporary copy of the variable
4688       var_tmp(js:je,is:ie) = var(js:je,is:ie)
4689!
4690!--    Resize the array
4691       DEALLOCATE( var )
4692       ALLOCATE( var(js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4693!
4694!--    Transfer temporary copy back to original array
4695       var(js:je,is:ie) = var_tmp(js:je,is:ie)
4696
4697    END SUBROUTINE resize_array_2d_int32
4698   
4699!------------------------------------------------------------------------------!
4700! Description:
4701! ------------
4702!> Resize 8-bit 3D Integer array: (:,nys:nyn,nxl:nxr) -> (:,nysg:nyng,nxlg:nxrg)
4703!------------------------------------------------------------------------------!
4704    SUBROUTINE resize_array_3d_int8( var, ks, ke, js, je, is, ie )
4705
4706       IMPLICIT NONE
4707
4708       INTEGER(iwp) ::  je !< upper index bound along y direction
4709       INTEGER(iwp) ::  js !< lower index bound along y direction
4710       INTEGER(iwp) ::  ie !< upper index bound along x direction
4711       INTEGER(iwp) ::  is !< lower index bound along x direction
4712       INTEGER(iwp) ::  ke !< upper bound of treated array in z-direction 
4713       INTEGER(iwp) ::  ks !< lower bound of treated array in z-direction 
4714       
4715       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var     !< treated variable
4716       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_tmp !< temporary copy
4717!
4718!--    Allocate temporary variable
4719       ALLOCATE( var_tmp(ks:ke,js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4720!
4721!--    Temporary copy of the variable
4722       var_tmp(ks:ke,js:je,is:ie) = var(ks:ke,js:je,is:ie)
4723!
4724!--    Resize the array
4725       DEALLOCATE( var )
4726       ALLOCATE( var(ks:ke,js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4727!
4728!--    Transfer temporary copy back to original array
4729       var(ks:ke,js:je,is:ie) = var_tmp(ks:ke,js:je,is:ie)
4730
4731    END SUBROUTINE resize_array_3d_int8
4732   
4733!------------------------------------------------------------------------------!
4734! Description:
4735! ------------
4736!> Resize 3D Real array: (:,nys:nyn,nxl:nxr) -> (:,nysg:nyng,nxlg:nxrg)
4737!------------------------------------------------------------------------------!
4738    SUBROUTINE resize_array_3d_real( var, ks, ke, js, je, is, ie )
4739
4740       IMPLICIT NONE
4741
4742       INTEGER(iwp) ::  je !< upper index bound along y direction
4743       INTEGER(iwp) ::  js !< lower index bound along y direction
4744       INTEGER(iwp) ::  ie !< upper index bound along x direction
4745       INTEGER(iwp) ::  is !< lower index bound along x direction
4746       INTEGER(iwp) ::  ke !< upper bound of treated array in z-direction 
4747       INTEGER(iwp) ::  ks !< lower bound of treated array in z-direction 
4748       
4749       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var     !< treated variable
4750       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_tmp !< temporary copy
4751!
4752!--    Allocate temporary variable
4753       ALLOCATE( var_tmp(ks:ke,js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4754!
4755!--    Temporary copy of the variable
4756       var_tmp(ks:ke,js:je,is:ie) = var(ks:ke,js:je,is:ie)
4757!
4758!--    Resize the array
4759       DEALLOCATE( var )
4760       ALLOCATE( var(ks:ke,js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4761!
4762!--    Transfer temporary copy back to original array
4763       var(ks:ke,js:je,is:ie) = var_tmp(ks:ke,js:je,is:ie)
4764
4765    END SUBROUTINE resize_array_3d_real
4766   
4767!------------------------------------------------------------------------------!
4768! Description:
4769! ------------
4770!> Resize 4D Real array: (:,:,nys:nyn,nxl:nxr) -> (:,nysg:nyng,nxlg:nxrg)
4771!------------------------------------------------------------------------------!
4772    SUBROUTINE resize_array_4d_real( var, k1s, k1e, k2s, k2e, js, je, is, ie )
4773
4774       IMPLICIT NONE
4775       
4776       INTEGER(iwp) ::  je  !< upper index bound along y direction
4777       INTEGER(iwp) ::  js  !< lower index bound along y direction
4778       INTEGER(iwp) ::  ie  !< upper index bound along x direction
4779       INTEGER(iwp) ::  is  !< lower index bound along x direction
4780       INTEGER(iwp) ::  k1e !< upper bound of treated array in z-direction 
4781       INTEGER(iwp) ::  k1s !< lower bound of treated array in z-direction
4782       INTEGER(iwp) ::  k2e !< upper bound of treated array along parameter space 
4783       INTEGER(iwp) ::  k2s !< lower bound of treated array along parameter space 
4784       
4785       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  var     !< treated variable
4786       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_tmp !< temporary copy
4787!
4788!--    Allocate temporary variable
4789       ALLOCATE( var_tmp(k1s:k1e,k2s:k2e,js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4790!
4791!--    Temporary copy of the variable
4792       var_tmp(k1s:k1e,k2s:k2e,js:je,is:ie) = var(k1s:k1e,k2s:k2e,js:je,is:ie)
4793!
4794!--    Resize the array
4795       DEALLOCATE( var )
4796       ALLOCATE( var(k1s:k1e,k2s:k2e,js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4797!
4798!--    Transfer temporary copy back to original array
4799       var(k1s:k1e,k2s:k2e,js:je,is:ie) = var_tmp(k1s:k1e,k2s:k2e,js:je,is:ie)
4800
4801    END SUBROUTINE resize_array_4d_real
4802   
4803!------------------------------------------------------------------------------!
4804! Description:
4805! ------------
4806!> Vertical interpolation and extrapolation of 1D variables.
4807!------------------------------------------------------------------------------!
4808    SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_1d( var, z_grid, z_file)
4809
4810       IMPLICIT NONE
4811
4812       INTEGER(iwp) ::  k       !< running index z-direction file
4813       INTEGER(iwp) ::  kk      !< running index z-direction stretched model grid
4814       INTEGER(iwp) ::  kl      !< lower index bound along z-direction
4815       INTEGER(iwp) ::  ku      !< upper index bound along z-direction
4816
4817       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_grid                  !< grid levels on numeric grid
4818       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_file                  !< grid levels on file grid
4819       REAL(wp), DIMENSION(:), INTENT(INOUT) ::  var      !< treated variable
4820       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE   ::  var_tmp  !< temporary variable
4821
4822
4823       kl = LBOUND(var,1)
4824       ku = UBOUND(var,1)
4825       ALLOCATE( var_tmp(kl:ku) )
4826
4827       DO  k = kl, ku
4828
4829          kk = MINLOC( ABS( z_file - z_grid(k) ), DIM = 1 )
4830
4831          IF ( kk < ku )  THEN
4832             IF ( z_file(kk) - z_grid(k) <= 0.0_wp )  THEN
4833                var_tmp(k) = var(kk) +                                         &
4834                                       ( var(kk+1)        - var(kk)    ) /     &
4835                                       ( z_file(kk+1)     - z_file(kk) ) *     &
4836                                       ( z_grid(k)        - z_file(kk) )
4837
4838             ELSEIF ( z_file(kk) - z_grid(k) > 0.0_wp )  THEN
4839                var_tmp(k) = var(kk-1) +                                       &
4840                                         ( var(kk)     - var(kk-1)    ) /      &
4841                                         ( z_file(kk)  - z_file(kk-1) ) *      &
4842                                         ( z_grid(k)   - z_file(kk-1) )
4843             ENDIF
4844!
4845!--       Extrapolate
4846          ELSE
4847
4848             var_tmp(k) = var(ku) +   ( var(ku)    - var(ku-1)      ) /        &
4849                                      ( z_file(ku) - z_file(ku-1)   ) *        &
4850                                      ( z_grid(k)  - z_file(ku)     )
4851
4852          ENDIF
4853
4854       ENDDO
4855       var(:) = var_tmp(:)
4856
4857       DEALLOCATE( var_tmp )
4858
4859
4860    END SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_1d
4861
4862
4863!------------------------------------------------------------------------------!
4864! Description:
4865! ------------
4866!> Vertical interpolation and extrapolation of 1D variables from Inifor grid
4867!> onto Palm grid, where both have same dimension. Please note, the passed
4868!> paramter list in 1D version is different compared to 2D version.
4869!------------------------------------------------------------------------------!
4870    SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_1d_soil( var, var_file,           &
4871                                                      z_grid, z_file,          &
4872                                                      nzb_var, nzt_var,        &
4873                                                      nzb_file, nzt_file )
4874
4875       IMPLICIT NONE
4876
4877       INTEGER(iwp) ::  k        !< running index z-direction file
4878       INTEGER(iwp) ::  kk       !< running index z-direction stretched model grid
4879       INTEGER(iwp) ::  ku       !< upper index bound along z-direction for varialbe from file
4880       INTEGER(iwp) ::  nzb_var  !< lower bound of final array
4881       INTEGER(iwp) ::  nzt_var  !< upper bound of final array
4882       INTEGER(iwp) ::  nzb_file !< lower bound of file array
4883       INTEGER(iwp) ::  nzt_file !< upper bound of file array
4884
4885!        LOGICAL, OPTIONAL ::  zsoil !< flag indicating reverse z-axis, i.e. zsoil instead of height, e.g. in case of ocean or soil
4886
4887       REAL(wp), DIMENSION(nzb_var:nzt_var)   ::  z_grid   !< grid levels on numeric grid
4888       REAL(wp), DIMENSION(nzb_file:nzt_file) ::  z_file   !< grid levels on file grid
4889       REAL(wp), DIMENSION(nzb_var:nzt_var)   ::  var      !< treated variable
4890       REAL(wp), DIMENSION(nzb_file:nzt_file) ::  var_file !< temporary variable
4891
4892       ku = nzt_file
4893
4894       DO  k = nzb_var, nzt_var
4895!
4896!--       Determine index on Inifor grid which is closest to the actual height
4897          kk = MINLOC( ABS( z_file - z_grid(k) ), DIM = 1 )
4898!
4899!--       If closest index on Inifor grid is smaller than top index,
4900!--       interpolate the data
4901          IF ( kk < nzt_file )  THEN
4902             IF ( z_file(kk) - z_grid(k) <= 0.0_wp )  THEN
4903                var(k) = var_file(kk) + ( var_file(kk+1) - var_file(kk) ) /    &
4904                                        ( z_file(kk+1)   - z_file(kk)   ) *    &
4905                                        ( z_grid(k)      - z_file(kk)   )
4906
4907             ELSEIF ( z_file(kk) - z_grid(k) > 0.0_wp )  THEN
4908                var(k) = var_file(kk-1) + ( var_file(kk) - var_file(kk-1) ) /  &
4909                                          ( z_file(kk)   - z_file(kk-1)   ) *  &
4910                                          ( z_grid(k)    - z_file(kk-1)   )
4911             ENDIF
4912!
4913!--       Extrapolate if actual height is above the highest Inifor level
4914          ELSE
4915             var(k) = var_file(ku) + ( var_file(ku) - var_file(ku-1) ) /       &
4916                                     ( z_file(ku)   - z_file(ku-1)   ) *       &
4917                                     ( z_grid(k)    - z_file(ku)     )
4918
4919          ENDIF
4920
4921       ENDDO
4922
4923    END SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_1d_soil
4924
4925!------------------------------------------------------------------------------!
4926! Description:
4927! ------------
4928!> Vertical interpolation and extrapolation of 2D variables at lateral boundaries.
4929!------------------------------------------------------------------------------!
4930    SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_2d( var, z_grid, z_file)
4931
4932       IMPLICIT NONE
4933
4934       INTEGER(iwp) ::  i       !< running index x- or y -direction
4935       INTEGER(iwp) ::  il      !< lower index bound along x- or y-direction
4936       INTEGER(iwp) ::  iu      !< upper index bound along x- or y-direction
4937       INTEGER(iwp) ::  k       !< running index z-direction file
4938       INTEGER(iwp) ::  kk      !< running index z-direction stretched model grid
4939       INTEGER(iwp) ::  kl      !< lower index bound along z-direction
4940       INTEGER(iwp) ::  ku      !< upper index bound along z-direction
4941
4942       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_grid                  !< grid levels on numeric grid
4943       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_file                  !< grid levels on file grid
4944       REAL(wp), DIMENSION(:,:), INTENT(INOUT) ::  var    !< treated variable
4945       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE   ::  var_tmp  !< temporary variable
4946
4947
4948       il = LBOUND(var,2)
4949       iu = UBOUND(var,2)
4950       kl = LBOUND(var,1)
4951       ku = UBOUND(var,1)
4952       ALLOCATE( var_tmp(kl:ku) )
4953
4954       DO  i = il, iu
4955          DO  k = kl, ku
4956
4957             kk = MINLOC( ABS( z_file - z_grid(k) ), DIM = 1 )
4958
4959             IF ( kk < ku )  THEN
4960                IF ( z_file(kk) - z_grid(k) <= 0.0_wp )  THEN
4961                   var_tmp(k) = var(kk,i) +                                    &
4962                                          ( var(kk+1,i)      - var(kk,i)  ) /  &
4963                                          ( z_file(kk+1)     - z_file(kk) ) *  &
4964                                          ( z_grid(k)        - z_file(kk) )
4965
4966                ELSEIF ( z_file(kk) - z_grid(k) > 0.0_wp )  THEN
4967                   var_tmp(k) = var(kk-1,i) +                                  &
4968                                            ( var(kk,i)   - var(kk-1,i)  ) /   &
4969                                            ( z_file(kk)  - z_file(kk-1) ) *   &
4970                                            ( z_grid(k)   - z_file(kk-1) )
4971                ENDIF
4972!
4973!--          Extrapolate
4974             ELSE
4975
4976                var_tmp(k) = var(ku,i) + ( var(ku,i)  - var(ku-1,i)    ) /     &
4977                                         ( z_file(ku) - z_file(ku-1)   ) *     &
4978                                         ( z_grid(k)  - z_file(ku)     )
4979
4980             ENDIF
4981
4982          ENDDO
4983          var(:,i) = var_tmp(:)
4984
4985       ENDDO
4986
4987       DEALLOCATE( var_tmp )
4988
4989
4990    END SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_2d
4991
4992!------------------------------------------------------------------------------!
4993! Description:
4994! ------------
4995!> Vertical interpolation and extrapolation of 3D variables.
4996!------------------------------------------------------------------------------!
4997    SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_3d( var, z_grid, z_file )
4998
4999       IMPLICIT NONE
5000
5001       INTEGER(iwp) ::  i       !< running index x-direction
5002       INTEGER(iwp) ::  il      !< lower index bound along x-direction
5003       INTEGER(iwp) ::  iu      !< upper index bound along x-direction
5004       INTEGER(iwp) ::  j       !< running index y-direction
5005       INTEGER(iwp) ::  jl      !< lower index bound along x-direction
5006       INTEGER(iwp) ::  ju      !< upper index bound along x-direction
5007       INTEGER(iwp) ::  k       !< running index z-direction file
5008       INTEGER(iwp) ::  kk      !< running index z-direction stretched model grid
5009       INTEGER(iwp) ::  kl      !< lower index bound along z-direction
5010       INTEGER(iwp) ::  ku      !< upper index bound along z-direction
5011
5012       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_grid                      !< grid levels on numeric grid
5013       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_file                      !< grid levels on file grid
5014       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(INOUT) ::  var      !< treated variable
5015       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE       ::  var_tmp  !< temporary variable
5016
5017       il = LBOUND(var,3)
5018       iu = UBOUND(var,3)
5019       jl = LBOUND(var,2)
5020       ju = UBOUND(var,2)
5021       kl = LBOUND(var,1)
5022       ku = UBOUND(var,1)
5023
5024       ALLOCATE( var_tmp(kl:ku) )
5025
5026       DO  i = il, iu
5027          DO  j = jl, ju
5028             DO  k = kl, ku
5029
5030                kk = MINLOC( ABS( z_file - z_grid(k) ), DIM = 1 )
5031
5032                IF ( kk < ku )  THEN
5033                   IF ( z_file(kk) - z_grid(k) <= 0.0_wp )  THEN
5034                      var_tmp(k) = var(kk,j,i) +                               &
5035                                             ( var(kk+1,j,i) - var(kk,j,i) ) / &
5036                                             ( z_file(kk+1)  - z_file(kk)  ) * &
5037                                             ( z_grid(k)     - z_file(kk)  )
5038
5039                   ELSEIF ( z_file(kk) - z_grid(k) > 0.0_wp )  THEN
5040                      var_tmp(k) = var(kk-1,j,i) +                             &
5041                                             ( var(kk,j,i) - var(kk-1,j,i) ) /